我國能源戰略結構調整已經拉開序幕,跨區輸電將由過去輔助配電的小角色,逐漸轉變為未來解決東部地區能源供應的“主動脈”。因此,跨區輸電的推動機理、增長規模都將同過去發生翻天覆地的變化,不可照搬歷史經驗數據。
評判輸電方案優劣的首要標準應在于輸電能力,即方案能否滿足未來大規模的送電需求。高冗余方案將為未來電力調配提供充足空間,減少升級、補建、重建等情況發生。如果為了省錢而致輸電建設不足,則可能影響社會生產活動,進而導致更大的經濟損失。在滿足輸電的基礎上,其次才是經濟性及其他因素考量。
在輸電容量上,特高壓輸電相比普通高壓天然地適應更大的自然功率。由于當電阻一定時,輸送功率與輸電電壓的平方成正比,若輸電電壓提高1倍,輸送功率將提高4倍。相比現有的超高壓輸電,相同條件下特高壓的自然功率是之前的4-5倍,遠比重復搭建超高壓線路來得經濟、方便。而且,從整個電網的發展來看,輸電電壓等級大約也是以兩倍的關系增長,當用電需求增至4倍時,自然而然地會出現一個更高的電壓等級,特高壓能更好地滿足西部電力大規模長距離輸送,解決東部用電的“燃煤”之急。
特高壓相比其他高壓輸電天然地適宜更長的輸送距離。以500千伏和1000千伏交流輸電在300公里輸送距離下的額定容量為100%標定,隨著輸送距離的增加,特高壓送電容量衰減量明顯小于超高壓送電,其輸電容量的距離可延伸性更好。
建設特高壓電網能從根本上解決跨大區500kV交流弱聯所引起的電網安全性差的問題,為我國東部地區的受端電網提供堅強的網架支撐,可以解決負荷密集地區500kV電網的短路電流超標的問題。
建造成本方面,以錫盟-南京特高壓交流工程為例,該項目為同塔雙回路,計劃外送規模940萬千瓦,線路總長1450公里,總投資322億元,單位建造成本約2000萬元/公里。相同輸送能力下,特高壓建造成本約為超高壓的70%。作為參考,高速公路建造成本約1.2億元/公里,鐵路約為2000萬元/公里,國道公路約為2000-5000萬元/公里。整體而言,特高壓在建造成本方面并非天文數字,而是處于基礎設施投資的正常范圍。
此外,特高壓可以減少走廊回路數,從而節約大量土地資源。相同輸電容量條件下, 800kV級特高壓直流與 500kV級超高壓直流輸電技術相比,輸電線路可以從10回減少到6回。交流輸電方面,500kV交流需要8-10回線路,而1000kV交流僅需要2回線路,節省輸電走廊寬度約50%。因此,特高壓將顯著提升單位走廊功率密度,在環保方面存在較大優勢。
整體來講,特高壓交流、直流兩種方案的整體建造成本沒有明顯差別,兩者各自的優、劣勢主要在于技術層面。
特高壓直流的主要優勢在于超長距離輸電。交流輸電須用到三根導線,而直流輸電以地面充當零線,只需要一根導線,在相同的條件下,直流輸電在線纜方面的投資很少。然而,直流輸電在輸送電兩端的裝置成本較高,主要體現在換流站的固定成本。因此,輸電距離越長,直流輸電的平均建造成本越低。國外經驗表明,當輸電距離超過1000公里時,特高壓直流輸電比交流輸電更為經濟。
特高壓直流的主要不足在于直流只具有輸電功能、不能形成網絡,類似于“直達航班”,中間不能落點,定位于超遠距離、超大容量“點對點”輸電。直流輸電可以減少或避免大量過網潮流,潮流方向和大小均能方便地進行控制。但高壓直流輸電必須依附于堅強的交流電網才能發揮作用。
特高壓交流的優勢在于具有輸電和構建網絡雙重功能,類似于“公路交通網”,可以根據電源分布、負荷布點、輸送電力、電力交換等實際需要構成電網。中間可以落點,電力的接入、傳輸和消納十分靈活,定位于構建堅強的各級輸電網絡和經濟距離下的大容量、遠距離輸電,廣泛應用于電源的送出,為直流輸電提供重要支撐。
特高壓直流、交流輸電只能相互補充,不能互相取代,“強交強直”的混搭模式將是未來特高壓建設的發展方向。
評判輸電方案優劣的首要標準應在于輸電能力,即方案能否滿足未來大規模的送電需求。高冗余方案將為未來電力調配提供充足空間,減少升級、補建、重建等情況發生。如果為了省錢而致輸電建設不足,則可能影響社會生產活動,進而導致更大的經濟損失。在滿足輸電的基礎上,其次才是經濟性及其他因素考量。
在輸電容量上,特高壓輸電相比普通高壓天然地適應更大的自然功率。由于當電阻一定時,輸送功率與輸電電壓的平方成正比,若輸電電壓提高1倍,輸送功率將提高4倍。相比現有的超高壓輸電,相同條件下特高壓的自然功率是之前的4-5倍,遠比重復搭建超高壓線路來得經濟、方便。而且,從整個電網的發展來看,輸電電壓等級大約也是以兩倍的關系增長,當用電需求增至4倍時,自然而然地會出現一個更高的電壓等級,特高壓能更好地滿足西部電力大規模長距離輸送,解決東部用電的“燃煤”之急。
特高壓相比其他高壓輸電天然地適宜更長的輸送距離。以500千伏和1000千伏交流輸電在300公里輸送距離下的額定容量為100%標定,隨著輸送距離的增加,特高壓送電容量衰減量明顯小于超高壓送電,其輸電容量的距離可延伸性更好。
建設特高壓電網能從根本上解決跨大區500kV交流弱聯所引起的電網安全性差的問題,為我國東部地區的受端電網提供堅強的網架支撐,可以解決負荷密集地區500kV電網的短路電流超標的問題。
建造成本方面,以錫盟-南京特高壓交流工程為例,該項目為同塔雙回路,計劃外送規模940萬千瓦,線路總長1450公里,總投資322億元,單位建造成本約2000萬元/公里。相同輸送能力下,特高壓建造成本約為超高壓的70%。作為參考,高速公路建造成本約1.2億元/公里,鐵路約為2000萬元/公里,國道公路約為2000-5000萬元/公里。整體而言,特高壓在建造成本方面并非天文數字,而是處于基礎設施投資的正常范圍。
此外,特高壓可以減少走廊回路數,從而節約大量土地資源。相同輸電容量條件下, 800kV級特高壓直流與 500kV級超高壓直流輸電技術相比,輸電線路可以從10回減少到6回。交流輸電方面,500kV交流需要8-10回線路,而1000kV交流僅需要2回線路,節省輸電走廊寬度約50%。因此,特高壓將顯著提升單位走廊功率密度,在環保方面存在較大優勢。
整體來講,特高壓交流、直流兩種方案的整體建造成本沒有明顯差別,兩者各自的優、劣勢主要在于技術層面。
特高壓直流的主要優勢在于超長距離輸電。交流輸電須用到三根導線,而直流輸電以地面充當零線,只需要一根導線,在相同的條件下,直流輸電在線纜方面的投資很少。然而,直流輸電在輸送電兩端的裝置成本較高,主要體現在換流站的固定成本。因此,輸電距離越長,直流輸電的平均建造成本越低。國外經驗表明,當輸電距離超過1000公里時,特高壓直流輸電比交流輸電更為經濟。
特高壓直流的主要不足在于直流只具有輸電功能、不能形成網絡,類似于“直達航班”,中間不能落點,定位于超遠距離、超大容量“點對點”輸電。直流輸電可以減少或避免大量過網潮流,潮流方向和大小均能方便地進行控制。但高壓直流輸電必須依附于堅強的交流電網才能發揮作用。
特高壓交流的優勢在于具有輸電和構建網絡雙重功能,類似于“公路交通網”,可以根據電源分布、負荷布點、輸送電力、電力交換等實際需要構成電網。中間可以落點,電力的接入、傳輸和消納十分靈活,定位于構建堅強的各級輸電網絡和經濟距離下的大容量、遠距離輸電,廣泛應用于電源的送出,為直流輸電提供重要支撐。
特高壓直流、交流輸電只能相互補充,不能互相取代,“強交強直”的混搭模式將是未來特高壓建設的發展方向。