直流輸電可更好替代交流特高壓輸電

2022-08-26 09:30:05 字數 1702 閱讀 7585

王仲鴻 《 中國能源報 》( 2023年08月23日第 17 版)

國家電網公司準備在「十二五」採用三華特高壓同步電網解決華北、華東、華中地區的電力需求,工程總耗資估計在6000億元以上。根據國網公司的報告,在比較大容量遠距輸電方式上採用五個標準,即輸送容量、經濟輸電距離、輸電損耗、走廊占地、工程投資,而且還用這些標準得到交流特高壓輸電的比較優勢。根據國網的標準,採用國網公司公布的資料,筆者認為,與交流特高壓輸電比較,直流輸電有巨大的優越性,主要的綜合經濟指標(元/公里×千瓦)可以節約投資一半以上。

這個結論符合一切交流特高壓輸電的適用範圍,即直流輸電可以全面、經濟地替代交流特高壓輸電。

大容量遠距離

交流特高壓均不如直流輸電

交流特高壓輸電工程適用範圍是輸電距離在500-600公里及以上、百萬千瓦級及以上的輸電容量,而直流輸電的輸電能力覆蓋了交流特高壓的輸電範圍。輸電容量和輸電距離是大容量遠距輸電能力的標誌,交流特高壓輸電在這兩個方面都不如直流輸電。

中國已經實現了±500kv到±800kv直流輸電工程,不存在技術障礙。根據國網公司公布的文章(《直流輸電系統電壓等級序列研究》),對應兩直流電壓的典型輸電容量是300萬千瓦和750萬千瓦(乙個輸電通道),覆蓋的輸電距離達2500公里以上。而交流特高壓目前乙個通道(兩回輸電線路)的工程輸電容量僅為500萬千瓦,設計的輸電距離不超過2500公里。

輸電距離600公里,直流輸電比交流特高壓輸電節約一半,輸電距離越遠,直流輸電越經濟。根據國網兩個交流特高壓工程設計和國網資料,我們採取相同的輸電功率(500萬千瓦/通道)和對應輸電距離,就可以得到以下的交直流工程造價比較表(見下圖),結果是直流輸電比交流特高壓輸電至少節約一半,而且越遠越節約。輸電距離長達2000公里以上時,直流輸電的造價僅為交流特高壓輸電的1/5。

直流輸電的損耗與交流特高壓輸電相當。理論上±800kv直流輸電與交流1000kv的綜合輸電損耗相當,原因是直流比交流輸電導線利用率高,而交流變壓器比直流輸電的變流裝置效率高。比較是在經濟電流密度相同的條件下進行的,具有可比性。

如果電流密度不同,電流密度小的輸電損耗小,但輸電線因此帶來截面和投資增加,綜合結果也不經濟。

直流輸電走廊占地僅為交流特高壓輸電的1/3。根據國網資料,±800千伏直流通道輸電容量為交流特高壓輸電通道容量的150%,直流輸電只需要正負雙極輸電線,而交流特高壓輸電要2×3相輸電線。一極直流輸電線與每相輸電線截面相當,所以直流的輸電走廊占地只有交流特高壓輸電的約1/3,這些已為工程實際所證實。

比較還沒有計入交流特高壓輸電的外加無功補償變電站。與直流輸電比,相隔約 250公里的輸電通道就需要多增加200畝以上的占地。

結合三華特高壓網的具體情況,採用直流輸電等替代方案,可以節約資金約3000億元以上,足以採取措施治理直流輸電替代方案可能帶來的技術問題。

為什麼直流輸電更有經濟優勢

優勢一:在電壓相近的條件下,直流的一極輸電線與交流特高壓的每相輸電線的輸電效果相近,架空線部分的直流輸電造價至少節約2/3。

優勢二:交流特高壓輸電通道需要每隔250公里設立分段無功補償變電站,造價約為25億元,這是交流特高壓輸電比直流輸電外加多出的造價,削弱了長距輸電的優勢。

優勢三:直流輸電造價構成中最貴的是兩端的換流裝置,輸電線不需要無功補償的變電站支出,隨著輸電距離加長,單位造價會進一步下降。

輸電方式的選擇,本質上是工程的技術經濟優化比較問題,充分發揮專業人員的責任感和積極性,加大科學的工程數值比較,吸引不同意見的研究論證,才有可能減少國家壟斷企業缺乏市場競爭和有效監管的負面影響,也能為提高國家工程決策的科學性和電力創新能力作出積極貢獻。

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