特高压发展方向：“强交强直”

我国能源战略结构调整已经拉开序幕，跨区输电将由过去辅助配电的小角色，逐渐转变为未来解决东部地区能源供应的“主动脉”。因此，跨区输电的推动机理、增长规模都将同过去发生翻天覆地的变化，不可照搬历史经验数据。评判输电方案优劣的首要标准应在于输电能力，即方案能否满足未来大规模的送电需求。高冗余方案将为未来电力调配提供充足空间，减少升级、补建、重建等情况发生。如果为了省钱而致输电建设不足，则可能影响社会生产活动，进而导致更大的经济损失。在满足输电的基础上，其次才是经济性及其他因素考量。在输电容量上，特高压输电相比普通高压天然地适应更大的自然功率。由于当电阻一定时，输送功率与输电电压的平方成正比，若输电电压提高1倍，输送功率将提高4倍。相比现有的超高压输电，相同条件下特高压的自然功率是之前的4-5倍，远比重复搭建超高压线路来得经济、方便。而且，从整个电网的发展来看，输电电压等级大约也是以两倍的关系增长，当用电需求增至4倍时，自然而然地会出现一个更高的电压等级，特高压能更好地满足西部电力大规模长距离输送，解决东部用电的“燃煤”之急。特高压相比其他高压输电天然地适宜更长的输送距离。以500千伏和1000千伏交流输电在300公里输送距离下的额定容量为100%标定，随着输送距离的增加，特高压送电容量衰减量明显小于超高压送电，其输电容量的距离可延伸性更好。建设特高压电网能从根本上解决跨大区500kV交流弱联所引起的电网安全性差的问题，为我国东部地区的受端电网提供坚强的网架支撑，可以解决负荷密集地区500kV电网的短路电流超标的问题。建造成本方面，以锡盟-南京特高压交流工程为例，该项目为同塔双回路，计划外送规模940万千瓦，线路总长1450公里，总投资322亿元，单位建造成本约2000万元/公里。相同输送能力下，特高压建造成本约为超高压的70%。作为参考，高速公路建造成本约1.2亿元/公里，铁路约为2000万元/公里，国道公路约为2000-5000万元/公里。整体而言，特高压在建造成本方面并非天文数字，而是处于基础设施投资的正常范围。此外，特高压可以减少走廊回路数，从而节约大量土地资源。相同输电容量条件下，±800kV级特高压直流与±500kV级超高压直流输电技术相比，输电线路可以从10回减少到6回。交流输电方面，500kV交流需要8-10回线路，而1000kV交流仅需要2回线路，节省输电走廊宽度约50%。因此，特高压将显著提升单位走廊功率密度，在环保方面存在较大优势。整体来讲，特高压交流、直流两种方案的整体建造成本没有明显差别，两者各自的优、劣势主要在于技术层面。特高压直流的主要优势在于超长距离输电。交流输电须用到三根导线，而直流输电以地面充当零线，只需要一根导线，在相同的条件下，直流输电在线缆方面的投资很少。然而，直流输电在输送电两端的装置成本较高，主要体现在换流站的固定成本。因此，输电距离越长，直流输电的平均建造成本越低。国外经验表明，当输电距离超过1000公里时，特高压直流输电比交流输电更为经济。特高压直流的主要不足在于直流只具有输电功能、不能形成网络，类似于“直达航班”，中间不能落点，定位于超远距离、超大容量“点对点”输电。直流输电可以减少或避免大量过网潮流，潮流方向和大小均能方便地进行控制。但高压直流输电必须依附于坚强的交流电网才能发挥作用。特高压交流的优势在于具有输电和构建网络双重功能，类似于“公路交通网”，可以根据电源分布、负荷布点、输送电力、电力交换等实际需要构成电网。中间可以落点，电力的接入、传输和消纳十分灵活，定位于构建坚强的各级输电网络和经济距离下的大容量、远距离输电，广泛应用于电源的送出，为直流输电提供重要支撑。特高压直流、交流输电只能相互补充，不能互相取代，“强交强直”的混搭模式将是未来特高压建设的发展方向。