张颖浩 李晨曦
国网北京昌平供电公司 北京 102200
摘要：本文笔者结合相关工作经验，就特高压交直流输电系统技术经济展开着重讨论，同时以中国示范工程数据为中心对两者的建设成本进行估算，最终给出了1000kv以及±800kv输电系统技术经济评估。与800kv输电系统相比，1000kv输电系统的年运行成本以及暂态稳定输送功率的单位输电建设成本更低。
关键词：特高压交直流输电系统；技术经济性
1 1000kv和±800kv输电系统建设成本阐述
1.1 1000kv输电系统的建设成本
一般都是使用单位输电建设成本来表示1000kv与±800kv输电系统的建设成本。同时，参照示范工程投资决算实对其施估算。以2018年投入运行的某1000kv特高压交流试验示范工程为例，其最初建设成本为56.9亿元。根据试验示范工程相关元器件成本以及建设成本的实际情况，使用工程成本计算方法对其建设成本进行估算，拟使用1000kv、4410MW、1500km特高压输电系统，其单位输电建设成本预期估算成本为1900元/km·MW。若将500kv输电系统建设成本按照2500元/km·MW的价格来看，那么此1000kv特高压输电系统的单位建设成本则近似为500kv输电系统的8成左右。
1.2±800kv输电系统的建设成本
±800kv直流输电系统需要把各发电单元机组通过电站500kv母线汇集在一起，接着借助500kv输电线路连通到直流输电的整流站中，从而把三相交流电更换成直流电，再使用两条正负极输电线路将其配送到逆变站中，再把直流电转变为三相交流电，最后输送到有电压作为保障的500kv枢纽变电站中。和其余输电系统相同，±800kv直流输电系统在长距离、大规模输电中，也需要两个电厂作为支撑，拟将其发电机组定位6*600MW以及5*600MW，线路总长度为1500km，通过±800kv特高压直流输电示范工程数据对其输电建设成本实施估算。某±800kv特高压直流输电示范工程的直流输电线路总长度为1891km，额定直流电流为4kA，额定换流功率为6400MW，分裂导线的规格为6*720mm2，开工建设的时间为2016年，不断对系统进行调试，于2019年正式投入使用。根据系统调试以及投入运行的实际结果来看，自助研发的±800kv特高压直流输电系统及其相关设备具有较高的运行性能。该±800kv直流输电示范工程建设成本为190亿元，其中换流站与相关线路的成本均占总成本的一半。根据示范工程建设成本进行估算，±800kv、6400MW、1500km直流输电系统的单位输电建设成本应为1780元/km·MW。
1.3 1000kv和±800kv输电系统建设成本对比分析
通过逆变站的输出功率对交流输电进行估算，而直流输电的估算亦是如此；1000kv交流输电系统的单位建设成本与±800kv直流输电系统的单位建设成本基本一致，都为1900元/km·MW，处于相同等级。1000kv交流输电系统的对地电压为578kv和±800kv直流输电系统极线的对地电压相匹配。±800kv直流输电系统的对地电压为800kv，极线之间的电压为1600kv，两者与1000kv交流输电系统相比，前者对地电压与极线间电压分别是后者的1.35倍以及1.6倍。对于特高压交直流输电系统的建设成本来说，其主要以绝缘成本为主，绝缘成本就是系统对地电压函数。架空线路的建设成本受到方方面面的因素影响，其不会随着分裂导线截面的增加而同比增大。例如，1000kv交流试验示范工程分裂导线的截面和±800kv直流试验示范工程分裂导线相比，前者是后者的1.4倍；但前者实际每千米平均建设成本和后者相比，仅为86.4%，而非前文的1.4倍。
1000kv和±800kv输电系统都能够对系统参数进行优化，大幅提高供电能力，降低建设成本。从理论方面以及实际试验示范工程成本的估算结果来看：当输电线路处于1500km以内，1000kv和±800kv输电系统两者进行比较，前者的建设成本不仅低于±800kv直流输电，而且低于超高压输电。
2 1000kv与±800kv输电线路电晕功率
2.1 1000kv架空线路电晕功率损耗
国内外，特高压交流与直流输电架空线电晕功率损耗做过大量试验研究，取得的数据为线路参数设计和电晕功率损耗估算提供了参考依据。例如，意大利曾在交流1050kv，1km三相线路进行过10个月三相连续电晕损耗试验。结果表明：电晕功率损耗随导线表面电场强度而增加，在低电场强度和良好天气条件下电晕损耗可接近零。由于远距离输电线路各线段处于不同气候条件，电晕功率损耗应按同一时间不同线段处于不同气候条件估算。通常，好天气时间约占全年85%，大雨、大雪和沙尘天气时间约占全年5%。在1000kv与±800kv，1500km架空输电线路的电晕功率损耗估算时，假定：在同一时间线路的85%长度处于好天气，5%长度处于坏天气。1000kv交流输电，额定电压运行时，8*630mm2分裂导线表面最大电场强度14.6kv/cm，大雨条件下平均最大电晕功率损耗53kW/km，好天气条件不出现电晕。1000kv，1500km线路的电晕功率损耗估算值为7.95MW，为其电阻功率损耗的4.81%。以输送功率为基值算，线路电晕功率损耗率估算值为0.18%。
2.2±800kv架空线路电晕功率损耗
±800kv直流试验基地上进行过直流线段电晕功率损耗试验与测量。在好天气条件下电晕功率损耗10W/m。试验结果显示：±800kv直流线段导线表面电场强度超过空气击穿的强度，从而出现好天气条件下电晕功率损耗。经计算，±800kv线路6*720mm2分裂导线表面最大电场强度19.6kv/cm，好天气条件下按我国特高压直流试验基地验证过的经验公式估算，平均电晕功率损耗值48.89kW/km。以好天气条件下电晕损耗的2倍估算，坏天气电晕功率损耗值为97.78kW/km。±800kv，1500km线路电晕功率损耗估算值为80.60MW，为电阻功率损耗的18.40%，以输送功率为基值估算，线路电晕功率损耗率为1.26%。降低±800kv线路电晕功率损耗率需要降低分裂导线表面电场强度，而降低分裂导线表面电场强度的根本措施是优化分裂导线结构，增加子导线数和截面。例如，线路选用8*36.2mm2分裂导线，导线表面电场可降到16.6kv/cm。好天气条件下平均电晕功率损耗可降到38.4kW/km。1500km线路电晕功率损耗率估算值可降到1.06%，为电阻功率损耗率的15.48%。优化分裂导线结构可同时降低电阻和电晕功率损耗，具有长期的经济和社会效益。
2.3 1000kv与±800kv架空线路电晕功率损耗分析
±800kv线路电晕功率损耗率高于1000kv线路。前者高的根源是：极线对地电压高，分裂导线缺失优化配置，表面电场强度高。
3结束语
随着社会经济发展，人们对于电力的需求与依赖程度不断增加，提高特高压交直流输电系统的技术经济性是当前相关部门亟待解决的难题。基于此，有关工作人员需要深入研究特高压交直流输电系统的技术经济性。
参考文献
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