行业学习系列-特高压

发布于: 修改于: 雪球转发:1回复:0喜欢:4

特高压是连接资源中心与负荷中心的能源桥梁,可优化资源配置,解两地发展之需。

截至 2021 年底,中国在运“15 交 18 直”、在建“4 交 2 直”共 39 个特高压工程,在运在建特高压线路总长度超 5 万公里,变电站/换流站容量超 6 亿千伏安/千瓦。

国家电网在运“15 交 14 直”共 29 个,在建“4 交 2 直”共 6 个,累计在运在建共 35 个特高压工程。南方电网在运“4 直”共 4 个特高压工程。

一、特高压交流输电

特高压交流输电线路主要用于构建区域主网架,成为坚强智能电网的核心骨干网;

特高压交流输电技术通常为 1000kV 及以上电压等级的交流输电技术,主要用于构建大容量、大范围的同步电网及骨干网架,为常规直流系统提供坚强支撑。

特高压交流输电根据功率流向主要由升压变、输电线路、降压变及其控制保护与通信系统组成,

其中包括变压器、特高压级开关、电流/电压互感器等变电站核心设备,以及杆塔、导线、绝缘子等线路核心设备。

在技术成熟度、输送容量、经济性方面占优。

1. 技术核心设备

2. 工程建设成本

变电站设备线路设备、施工及其他分别占总投资的 29.03%35.02%、25.29%和 10.65%。

1)变电站设备

变电站设备成本构成中,1000kV 变压器、1000kV 组合电器、1000kV 电抗器的占比分别为 21%、51%和 11%,合计占总投资的 83%,单位容量设备成本为22.33 万元/MVA,平均造价 65.82 万元/MVA。

2)线路设备

铁塔导地线分别占总成本的 56%27%,合计为 83%,线路平均造价 1673.77 万元/公里(双回路)。

二、特高压直流输电

特高压直流输电线路主要用于新能源远距离、大规模输送以及区域间非同步连接。

特高压直流输电技术(Line Commutated Converter Based High VoltageDirect Current,LCC-HVDC)通常指±800kV 及以上直流输电技术,主要用于超远距离、超大容量电力输送。

从特高压直流输电工程的送端至受端,由换流变、换流器(整流)、直流线路、换流器(逆变)、换流变及其控制保护与通信系统组成,

其中包含换流变压器、换流器、平波电抗、直流滤波器等换流站核心设备,以及导线、杆塔等直流输电线路核心设备。

在电能损失、输电距离方面占优。

1. 技术核心设备

2. 系统建设成本

换流站设备线路设备分别占总投资的 27.38%、25.53%

1)换流站设备

换流站设备成本构成中,换流变压器、换流阀、组合电器、电容、电抗器分别占总投资的 42%、24%、6%、6%和 4%,合计为 82%。单位容量的设备成本为47.40 万元/MVA,是特高压交流输电工程的 2.12 倍

2)线路设备

铁塔导地线分别占总成本的 56%30%,合计占 86%,线路平均造价为 513.98 万元/公里,约为 1000kV电压等级特高压交流线路的 30.71%

技术对比(特高压交流与直流输电系统)

随着距离增大,特高压直流的经济性优势逐渐显现。(因为线路设备比交流电便宜多了)

三、柔性直流输电

柔性直流输电技术通常指基于电压源换流器的直流输电技术(Voltage SourceConverter Based High Voltage Direct Current, VSC- HVDC),拥有可向无源网络供电、不会出现换相失败、易于构成多端直流系统的特点,在清洁能源开发、海上风电输送及直流电网构建方面具有优势。

与常规直流类似,柔性直流系统主要由换流站、线路及其控制保护与通信系统组成。

其中换流站主要包括换流变、换流电抗器、换流阀、直流电容器、直流电抗器及其他直流场设备。

在可控性、无功补偿方面占优。

1. 换流阀技术

IGBT:基于可关断电力电子器件绝缘栅双极晶体管(Insulated GateBipolar Transistor, IGBT)。

IGCT:基于新型集成门极换流晶闸管(Integrated Gate Commutated Thyristor, IGCT)

相较于 IGBT,IGCT 具有更大的容量、更低的通态压降、更高的可靠性以及更低的制造成本

2. 技术对比(特高压直流输电系统与柔性直流输电系统)

与常规直流相比,柔性直流增加了换流阀的成本,但是降低了换流变压器、交流滤波器成本,线路部分与常规直流没有显著差异。

单站成本方面,柔性直流换流阀成本是常规直流的 3.95 倍换流变压器成本为常规直流的 55.4%电抗器成本为常规直流的 20.7%

与常规直流相比,最大的改变是将换流器中的半控器件改为全控器件,通过控制电压源换流器中全控型电力电子器件的开通和关断,改变输出电压的相角和幅值,实现对交流侧有功功率和无功功率的控制。

四、综合比较