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微机继电保护测试仪的发展状况

    一、传输距离的限制。受线路损耗的影响，一般一段500kV电网的传输距离约在300公里左右，为了实现更长距离的传输，则需要在中间设置变电站，比如1000公里500kV线路通常设置为3段，中途需设立2个500kV的变电站。在这种情况下整个输电线路的500kV的变电容量就会是*简单的两端输电线路的3倍。

    二、电网N-1原则的要求。出于**考虑，微机继电保护测试仪的发展状况，正常运行方式下的电力系统中任一元件(如线路、发电机、变压器等)无故障或因故障断开，电力系统应能保持稳定运行和正常供电，其他元件不过负荷，电压和频率均在允许范围内。就变电站而言，增加变压器的变电容量是实现N-1原则的一种手段。

    如果一个电网每个电压等级都层次分明，即电源直接上*高**电压，并且其电量完全通过下一个电压等级输送则理论上每一个电压等级的变电容量均等于电源的发电容量。但这只是理论上的情况，实际的电网结构由于涉及电源分布、受端负荷分布、**和稳定要求等问题因而其规划布局变得异常复杂，很难从理论上分析各电压等级的变电容量了，但上述的基本原则仍然适用。在此我们将通过实际数据进行分析并预测未来的发展趋势。

    根据原国家电力公司以及当前国家电网公司和南方电网公司的数据，我们注意到从1995年开始，国内电网超高压变电容量(220kV及以上变电容量，不包括电厂用升压变压器)呈现稳定上升趋势。1995年，电力装机容量与220kV和500kV(含330kV)的变电容量之比分别为1:0.83和1:0.25，2000年这两项数据分别为1:0.96和1:0.34，2005年更上升至1:1.05和0.53，合计则为1：1.58。我们同时也注意到，2006年两项数据均有所回落。

    在分析上述数据后我们认为可以有以下结论：

    1、500kV变电容量上升更快，从2000年到2006年发变比数值上升57%，而220kV只上升了10%。
    这显然是建设了更多大型电厂并更多地采用了500kV输电线路的结果。而在2000年之前，由于国内电力装机单机容量较小，相应输电线路电压等级也不高。

    2、2005与2004年相比不论是500kV还是220kV变电容量的发变比几乎没有变化以及2006年出现回落的原因并非是超高压输电容量没有增长，而是2005、2006年新投产装机数量增长实在过快的结果，尤其是2006年。

    超高压变电容量发变比的国际比较：微机继电保护测试仪的发展状况，从1.48到2.46在对过去的数据进行了分析后，当前的问题就是：当前220kV及以上超高压电网变电容量与发电装机的配比是否达到均衡状态？如果不是，发变比发展到何种程度才会达到一种均衡状态？由于我们无法从理论上进行演绎推导，因此只能采取归纳法进行分析，即通过一些成熟或典型国家的数据进行综合比较，再结合国内电网的建设特点进行修正并得到*终的结论。

    我们以德国、法国和韩国三个国家为参考对象。其中，德国超高压电压等级为220kV和380kV，法国的超高压电压等级为225kV和400kV，韩国则是345kV和765kV。相关数据如下表所示：

上述数据显示，总体上德国、法国这些国家超高压变电容量的发变比远远超过中国大约1.5的水平。如果按电压等级继续细分，德国骨干电网380kV的变电容量是1.7亿kVA，对应的发变比为1.35；法国骨干电网400kV的变电容量为1.06亿kVA，发变比达到0.90；韩国虽然*高电压等级是765kV，但实际骨干电网电压是345kV(韩国2003年只有3个765kV的变电站，而345kV变电站数量是71个)，以345kV变电容量7,566万kVA计算，其骨干电网变电容量的发变比达到1.35。以上三个国家其骨干电网的发变比均远远超过中国2006年500kV电网发变比0.53的水平。

    此外，我们还注意到德国和法国超高压电网中相邻两个电压等级的变电容量数值较为接近，比如德国380kV和220kV的容量分别是1.7和1.4亿kVA，而法国400kV和225kV的容量分别是1.06和1.19亿kVA，这或许有具有一定的指示意义。

    中国超高压变电容量之发变比：微机继电保护测试仪的发展状况。可以是2.1～2.4总结上面的分析，我们可以认为尽管近年国内电网投资大幅增加，包括500kV电网结构在不断加强，但从发变比这一指标看，国内超高压变电容量的增长远没有达到均衡状态，有继续向上提高的空间。

    对于国际比较结果对中国的参考意义，我们认为有以下几点需要考虑：

    1、我国幅员辽阔，主要电源和主要负荷不均衡的程度要大于这些国家，不排除未来趋势可能更严重，因此有理由认为我国现有超高压变电容量的发变比水平严重不足；2、德国电网的构成与当前我国的状况颇为类似，它也是由4个相对独立的区域电网构成，换言之，其高达2.46的发变比主要是因为区域电网的网架结构非常坚强。从这个角度看，我国各区域电网骨干网架结构还有很大的提升空间。

    3、从输电线路的潜力看，我国超高压电网如500kV线路受暂态、动态稳定和导线热容等因素的制约，单回线路的输送功率一般只有80～100万千瓦的水平，与国外120～150万千瓦的水平相比有较大差距。
    在采用诸如稳定控制器(PSS)、FACTS等技术以及使用耐热导线后可以挖掘现有电网潜力而无须简单地增加输电线路和变电容量，因此发变比的提高会受到一定抑制。
    4、未来我们超高压交流和特高压直流输电线路换流容量将有大的发展，预计到2010年换流容量达到1500万千瓦，到2015年会达到6500万千瓦，这对交流超高压变电容量的发变比大约有0.02-0.05的影响。

    5、发电装机结构的影响，这点将在后续内容加以分析。

    综合上述因素，我们认为在未来达到均衡状态时，微机继电保护测试仪的发展状况，我国电网220kV以上超高压输电容量的发变比谨慎估计应该达到2.1，其中500kV为0.9，220kV为1.2；乐观估计下，500kV达到1.1，220kV达到1.3，两者合计为2.4。

    我们做出上述判断，同时也是参考了国网公司对容载比的建议数据。所谓容载比，其定义为对于某一供电区域，变电设备总容量与对应的总负荷的比值。容载比是从电网的用电端考察电网的输电能力，这与发变比从发电端考察有所不同，但本质上基本类似。只是对于一个既不从外部接受电量也不向外部输出电量的独立电网而言由于发电装机容量必定大于用电负荷，因此容载比必定大于发变比。

    根据2006年版本的《国家电网公司城市电力网规划设计导则》，500kV和220kV电网在用电负荷中等增长的情况下，合理的容载比区间分别是1.6～1.9和1.7～2.0，两者合计的区间则为3.3～3.9。

    我们已经初步估计了未来国内超高压变电容量从理论上讲应该达到何种水平，但我们需要知道还需要多长时间才能实现上述目标？根据电网公司当前的投资进度我们估计，上述谨慎目标可以在2010年实现，乐观目标如果可以实现，应该在2012年左右。

    电网超高压变压器需求：2010年可达2.7亿kVA

    结合上述发变比参数的分析以及对国内发电装机的估计，我们可以对电网(国网公司和南网公司)未来220kV以上超高压变压器的需求进行总的预测和判断。

    根据我们的测算结果，2010年国内电网对超高压变压器的总需求可能达到2.7亿kVA，其中500kV(含330kV，下同)为1.4亿kVA，220kV为1.3亿kVA；在“十二五”期间，对超高压变压器的年平均需求可能在2010年基础上有所下降，但仍可维持在大约2.3亿kVA的水平，其中500kV需求为1.2亿kVA，220kV需求约为1.1亿kVA。

    上述对500kV和220kV未来需求的预测在国家电网公司集中采购招标中也有所体现。根据我们的统计，2007年国家电网公司500kV(含330kV)的招标数量是1.04亿kVA，而220kV的招标数量是1.02亿kVA，两者基本相当。

    补充说明：220kV的角色对于上述500kV和220kV电网变电容量的增长趋势我们还需要做出一个补充说明。目前500kV和220kV在国家标准中同属超高压输电电压等级，但是随着经济的发展，我们认为220kV电网的角色可能会有一些微妙的变化，简言之就是220kV有可能取代110kV从而从原来的输电和变电电压等级转变为兼有输电、变电和高压配电功能的电压等级。

    关于简化国内电压等级的讨论已经由来已久，由于确定电压等级涉及较多的技术经济知识，本报告不对此展开分析。我们在此引用一个结论，即相当多的专家认为500kV/220kV/20kV/0.4kV这种电压等级安排从技术经济性上讲是较为合理的。从实际操作看这种趋势已经有所体现，如江苏省电网公司计划在苏州工业园区20kV使用经验的基础上在全省推广20kV配电电网。

    总而言之，220kV电网除继续在输电领域扮演角色外，未来在变电和高压配电领域的角色有可能增强，使得220kV总需求甚至有可能超过我们上面测算的数据。事实上在电网分区分层运行原则的指导下，如果220kV电网足够坚强，是可以减少对上一电压等级的依赖的，这对电网的**运行是有利的。因此我们认为在500kV电网大力发展的同时，220kV电网同样也需要继续增强。

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