阻礙交流特高壓輸電技術應用的原因分析
交流特高壓代表了傳統電網技術的最高水平,這一點在認識上基本沒有異議。世界電網100多年的歷史,就是一部沿著"單機容量越來越大、電源越來越集中、電壓等級越來越高"的路線前進的歷史。交流特高壓技術在工程應用上的成功,表明了我國的高電壓絕緣、電氣設備制造、電網運行控制等技術走在了世界前列。但在感到驕傲的同時,也不能不令人遺憾,由于交流特高壓有一些天生的不足,加之社會的進步和新技術的飛速發展,尤其是能源互聯網的建設,已使交流特高壓輸電成為一種在工程上應當盡量避免采用的技術方案。
這種方案至少存在以下四個方面的問題:
一是與電網正在進行的變革趨勢嚴重不一致。電網的電壓等級越高,表明電網的集中度越高,這恰恰與電網分布式和扁平化的發展方向背道而馳。事實上,交流特高壓不僅在未來的電網里找不到自己的位置,就是在能源轉型的過渡期也不需要。理論和實踐都表明,只要對各類電源的發展進行合理的統籌規劃和布局,無論國外還是國內,電網最高電壓保持為超高壓等級,都可以滿足能源轉型前電網發展的需要。而當能源互聯網建設的大幕開啟后,交流特高壓事實上已經成為了能源技術革命的對象。
二是增加電網的復雜性和安全風險。采用交流特高壓方案,需要在現有500千伏電網之上再疊加一個1000千伏電網,結果使我國電網的電壓層次從現有的5層增至6層(即變為0.4/10/110/220/500/1000千伏),成為世界上電壓層次最多最復雜的電網。更嚴重的問題是,當風電和太陽能等可再生能源比例越來越高的時候,整個電網的轉動慣量將變得越來越低,此時的交流特高壓電網就像一些粗壯的橫梁,架在變得越來越少的支柱上一樣,其脆弱性、穩定性可想而知。面對將來數以千百萬計的無慣量和低慣量分布式電源,如何保證電網的穩定運行和可靠供電,交流特高壓電網已經力不從心了。
三是需要付出更高的環境代價。傳統電網是一個"立體"結構,每一級電壓基本都對應著一層電網,各層電網間是疊加的關系,用戶接在電壓等級最低的一層網上。從某種意義上說,高電壓等級電網是對低電壓等級電網的"重復建設",因為上一級電網基本不能替代下一級電網(變電容量的建設尤其如此)。1000千伏交流特高壓的輸電線路和變電站占地面積都相當大,建設交流特高壓電網意味著要為多增加一層電網付出更大的環境代價。
四是造價高,能損大,經濟效益差。由于多了一層電網,整個電網的投資,以及總的能損都增加了。研究表明,"交流特高壓電網+直流特高壓+500千伏電網"與"直流特高壓+500千伏電網"兩種方案相比,前者的"性價比"很低。由于電壓太高,交流特高壓的建設過程中還會碰到很多無法預計的問題,引發投資爆炸性增長。如華東交流特高壓環網跨長江工程,最初設計采用鐵塔線路從江面跨過,由于影響航運改為GIL管道從江底穿越,長度約6千米,投資47.6億元人民幣(單位千米投資是普通交流特高壓線路的45倍以上)。如此大的投資成為電網的"準許成本"后,想要降低輸電電價的愿望恐怕就很難實現了。
如果全國真的建成一個交流特高壓同步電網,除了成為全世界電壓等級最高的電網外,還將成為全世界最大、最復雜、風險最高、輸電網占地最多、輸電電價最高的電網,顯然是十分不明智的。
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