日韓電網(wǎng)均由于能源進口、港口發(fā)電而形成蛛網(wǎng)形態(tài)。①日韓均為化石能源進口大國,能源消費結(jié)構(gòu)中以原油為主導地位,由此決定了日韓均以火力裝機為主。②能源進口導向型特點使得日韓發(fā)電站大多數(shù)集中于港口工業(yè)區(qū)。③由于發(fā)電站大多沿海岸線分布,而用電負荷也主要集中在沿岸經(jīng)濟發(fā)達地區(qū),故日韓兩國電網(wǎng)分布形態(tài)呈現(xiàn)出蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu)特征,即“以外圍港口向內(nèi)陸負荷中心收斂”。
1.1 能源匱乏形成日本電網(wǎng)的蛛網(wǎng)形態(tài)
日本屬化石能源進口大國,能源消費結(jié)構(gòu)中原油占主導地位,決定了日本以火電裝機為主。日本能源匱乏,化石能源儲量少,煤炭、石油、天然氣依賴進口。日本雖國土狹小,但發(fā)電量排名全球第5,是全球第四大原油消費國。日本可再生能源發(fā)展進程較快,2016年使用增長率達到26.7%。
能源進口使日本發(fā)電站集中于港口。由于日本主要能源均依賴進口,為縮短距離、節(jié)約成本,形成了重工業(yè)中心和發(fā)電站多數(shù)沿海分布的局面。日本發(fā)電站主要集中在太平洋沿岸和瀨戶內(nèi)海地區(qū),沿線主要為京濱工業(yè)帶、中京工業(yè)帶、阪神工業(yè)帶、北九州工業(yè)帶,主要原油及天然氣港口都集中在太平洋沿岸。
日本電網(wǎng)呈現(xiàn)“以外港口為基礎(chǔ),向內(nèi)平原收斂”的蛛網(wǎng)形態(tài)。日本是典型的島國,由北海道、本州、四國、九州4個大島和約3900多個小島組成,各個島內(nèi)山地丘陵較多、平地較少。①發(fā)電站大多沿海岸線分布,能有效利用港口資源運輸優(yōu)勢;②國土內(nèi)70%以上地形為丘陵,輸電走廊緊張;③用電負荷主要集中在沿岸經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)。故日本電網(wǎng)分布形態(tài)呈現(xiàn)出蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu)特征,即“以外港口為基礎(chǔ),向內(nèi)平原收斂”。
1.2 東西電網(wǎng)與十大電力公司分割日本電網(wǎng)
日本電網(wǎng)分為東西兩大電網(wǎng)。日本的國家電網(wǎng)分割為東西兩大電網(wǎng),東部電網(wǎng)由頻率為50Hz的北海道電力、東北電力、東京電力這3家公司組成;西部電網(wǎng)由頻率為60Hz的北陸電力、中部電力、關(guān)西電力、中國電力、四國電力、九州電力和沒有直接聯(lián)網(wǎng)的沖繩電力等7家公司所組成。兩大電網(wǎng)的割據(jù)分布不能保證日本的電力系統(tǒng)形成一個統(tǒng)一電網(wǎng)。
日本電網(wǎng)創(chuàng)建時因為使用頻率不同而一分為二。電網(wǎng)(發(fā)電機)要并列,必須保持電壓、頻率相等,相位、相序一致,但日本東西電網(wǎng)50與60Hz的差異使得日本電網(wǎng)一分為二。主要因為19世紀末日本剛組建供電網(wǎng)絡(luò)時,關(guān)東和關(guān)西存在分歧,關(guān)東地區(qū)采用了歐洲標準,按 50 赫茲頻率采購設(shè)備,關(guān)西地區(qū)采用美國標準,創(chuàng)建60 赫茲的供電網(wǎng)絡(luò)。
歷史原因?qū)е氯毡竟╇姺秶母顡?jù)。日本的電力體制沿襲自二戰(zhàn)盟軍最高司令部在1951年下達的一個命令——將日本列島 (不包括沖繩地區(qū))分為九大區(qū)域,分別指定一家企業(yè)承擔發(fā)電、輸電、配電和售電業(yè)務(wù)。這奠定了目前日本九大區(qū)域電力供應相對獨立,各自垂直壟斷的基礎(chǔ),即北海道、東北、東京、中部、北陸、關(guān)西、中國、四國和九州電力公司,皆為私營企業(yè)。1972年,沖繩電力公司成為日本第十家私營電力公司。
2010年之后電價飛漲,引發(fā)日本新一輪電力改革。日本政府在福島核事故后,大量關(guān)停核電站,減少核能發(fā)電,使得日本煤炭與天然氣供電比例增加,由于燃煤進口大幅增長,導致日本電價大幅上漲。為了降低電價,保障電力穩(wěn)定供應,日本政府決定重啟核電,同時未來將逐步通過提高能源利用效率、增加可再生能源發(fā)電和提升火力發(fā)電效率等手段,盡可能減少對核電的依賴度。
核電站擱淺與公益供電使得日本十大電力公司陷入不同程度的虧損。①日本電力銷售逐漸步入自由化,目前日本各地的工商業(yè)設(shè)施中,用電量在50千瓦以上的用戶可以選擇10家電力公司以外的供電方。日本國內(nèi)16萬億日元的電力市場中,面向家庭、小商業(yè)設(shè)施的占7.5萬億日元,隨著電力市場全面自由化,這部分市場限制取消,將出現(xiàn)新電力公司崛起、電力巨頭跨區(qū)域銷售等新氣象。②福島第一核電站事故發(fā)生后,電力巨頭經(jīng)營大幅受損,通過市場自由化也給各電力公司在維持安定供電方面提出新的課題。
1.3 日本特高壓曇花一現(xiàn)
上世紀90年代日本特高壓線路投運。1973年,日本開始1000kV級特高壓交流輸電技術(shù)研究工作。東京電力公司于1988年啟動特高壓工程建設(shè)。從1988年開始到1999年結(jié)束,472km的±1000kV特高壓線路建成投運(但這條線路投運后不久就降壓至500kV運行),經(jīng)受了14年的運行考核,線路機械性能可靠。1995年,特高壓成套變電設(shè)備在新榛名變電所特高壓試驗場安裝完畢,隨即進行帶電考核。截至2004年6月底,日本特高壓設(shè)備在1000kV電壓下累計帶電時間達到1683天。
電力需求增長是日本特高壓出現(xiàn)的主要原因之一。上世紀70年代,日本經(jīng)濟高速增長,電力需求年增長率為6%~10%。特高壓計劃將新瀉、福島等地核電輸往以東京為中心的首都圈,如果仍采用500kV輸電則首都圈的短路電流將超過63千安,遠距離輸電難以保持穩(wěn)定。
特高壓主要輸送日本海沿岸核電。日本是早期核電大國,1966年始建第一座核電站,自上世紀70年代以來核電能是日本能源戰(zhàn)略的重要組成部分。特高壓的建設(shè)主要是為了消納日本海沿岸群馬縣過剩核電,以供給東京都地區(qū)。
由于電力需求常年低增長,日本特高壓降壓運行。由于負荷增長停止不前,日本4條1000kV線路和變電站從建成后都一直降壓為500kV電壓等級運行,電源建設(shè)和1000kV升壓計劃也大幅推遲。
2. 韓國:能源貿(mào)易形成蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu)型電網(wǎng)
2.1 能源匱乏形成韓國電網(wǎng)的蛛網(wǎng)形態(tài)
韓國一次能源匱乏。?韓國沒有石油、天然氣資源儲備,只有少量煤炭資源,煤炭、石油、天然氣幾乎都依賴進口。?韓國雖國土狹小,但發(fā)電量排全球第9名,是全球第八大原油消費國。③韓國國內(nèi)一次能源生產(chǎn)方面,核電占據(jù)主導地位。
能源進口導向型特點使得韓國發(fā)電站大多集中于港口工業(yè)區(qū)。由于韓國主要能源均依賴進口,為縮短距離、節(jié)約成本,形成了重工業(yè)中心和發(fā)電站多數(shù)沿海分布的局面。韓國共有25個發(fā)電站,其中72%分布在港口工業(yè)區(qū),主要集中在西北、東南地區(qū),西北是以首都首爾為中心的經(jīng)濟區(qū),東南是以釜山為中心的工業(yè)區(qū)。
韓國電網(wǎng)由外圍向內(nèi)收斂。韓國屬于半島國家,國土受限導致電網(wǎng)結(jié)構(gòu)較為緊密。①發(fā)電站大多沿海岸線分布,能有效利用港口資源運輸優(yōu)勢;②國土內(nèi)70%以上地形為丘陵,輸電走廊緊張;③用電負荷主要集中在沿岸經(jīng)濟發(fā)達地區(qū),故韓國電網(wǎng)也呈現(xiàn)出蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu)特征。
2.2 電力輸送以首都為核心
全國向首都集中供電。首都是韓國的電力負荷中心,除了本地的火電,還消納東北部的風電等。
2.3 韓國電網(wǎng)安全系數(shù)居發(fā)達國家前列
韓國電網(wǎng)損耗率和停運時間居發(fā)達國家前列。韓國的電力系統(tǒng)發(fā)展得非常迅速。在過去的40年中,發(fā)電容量由400MW 增加到80,000MW。年停電時間不到15分鐘,是世界上最短的。由于高度自動化和翻新設(shè)施,輸配電損失不到4%,是世界上最低損耗國家之一。
朝鮮一次能源匱乏,依賴煤炭與水力。朝鮮煤炭與水力資源豐富,但其他化石燃料能源貧乏。2000年時,煤炭占一次能源消費的86%左右。同時由于蘇聯(lián)解體,導致朝鮮無法從東歐國家采購電力設(shè)備配件,因此電網(wǎng)建設(shè)長期落后。
朝鮮依托煤炭與水力資源、以及蘇聯(lián)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),火電與水電供應充足。在前蘇聯(lián)的幫助下,朝鮮曾建起了不少火力發(fā)電站和水力發(fā)電站。朝鮮煤炭資源豐富,已探明煤炭儲量147.4億噸,可開采量為90億噸,主要是無煙煤,火力發(fā)電比例達到近60%,火電站主要分布在首都平壤附近;朝鮮多丘陵地形導致水力資源豐富,水力發(fā)電在總電力供應中占到約40%,水電站主要分布在北部丘陵區(qū)。
90年代蘇聯(lián)解體,石油資斷供與自然災害導致朝鮮電力供需格局急劇惡化。朝鮮是蘇聯(lián)主導的經(jīng)互會成員,90年代發(fā)生蘇東劇變,經(jīng)互會解體,蘇聯(lián)停止向朝鮮供應廉價石油。朝鮮所需的石油依賴蘇聯(lián)的供給,因此電力工業(yè)受到嚴峻沖擊,原油發(fā)電廠停止了運作,使得全國普遍長時間停電。1995至1997年,朝鮮遭遇特大水災及旱災。原油發(fā)電廠已因石油斷供而停產(chǎn),水電和煤電又受到打擊,朝鮮電力系統(tǒng)幾乎完全癱瘓。2000年,朝鮮總用電量只達到了1991年的65%。
朝鮮占據(jù)東北亞電網(wǎng)重要位置。朝鮮地緣位置處在中俄和日韓之間,是亞洲大陸的門戶所在。但朝韓、朝俄間沒有任何電網(wǎng)連接。2016年,中國批準了一項計劃,要建設(shè)長為61英里的傳輸電纜將朝鮮的羅先經(jīng)濟特區(qū)與中國在琿春的國家電網(wǎng)連接起來。
來源:第一電動網(wǎng)
作者:徐云飛2017
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