高压特高压直流与特高压交流输电经济性比较

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1、高压/特高压直流与特高压交流输电的经济性比较曾庆禹中国电力科学研究院北京清河小营100192【摘要】本文调查世界各国直流输电发展状况，对比分析我国直流输电工程状况及特点，以直流输电的基本原理和实际运行数据研究直流输电的运行性能与其建设成本、功率损失率、电量损失率和运行成本之间关系。对高压/特高压直流输电和1000KV特高压交流输电在功率和电量损失、建设成本、运行成本和寿命周期成本方面做了深入比较分析。研究结果表明：架空线路直流输电不可能同时做到输电线路投资低、输电功率损失和电量损失率小。高压/特高压直流架空线路大容量远距离输电，与特高压三相

2、交流输电相比，输电的功率和电量损失率、输电年运行成本和寿命周期成本高，运行可靠性低。为实现电网节能减排，不应继续大量建设高压/特高压直流输电工程。大容量远距离“西电东送”宜发展1000KV输电网络输电，将大规模电力分散落点，实现远距离输送和全国范围广域分配。研究经济高效、安全可靠的1000KV输电网架结构，将已有的直流输电系统纳入1000KV电网，构筑“强交弱直”的超级广域电网。。0.引言电力工业初期，发电、输电和用电全是直流电。自1891年建成第一条三相交流输电系统，三相交流网络输电取代直流输电己走过120年发展历程。由于输电的经济性，适

3、应电源和负荷变化的灵活性和运行可靠性，三相交流输电网络己覆盖世界各国的城镇和乡村。从20世纪70年代开始，在高电压大功率晶闸管技术成熟基础上，在国外，高压直流输电在输电网建设中作为个别输电方案得到一定的应用。77.3％直流输电工程用于海底电缆输电和背靠背换流工程，22.3％用于架空线路大容量远距离输电。直流输电容量占整个输电容量比例极小，如美国，仅占0.605％的总装机容量。在国外，高压直流输电仅仅是整个输电工程的个案说明了它的经济性、可靠性和灵活性差的问题。但是，在我国，目前对直流输电特的认识不是这样。文献［1］将直流输电与交流输电从概念

4、上进行比较后得出结论：直流输电与交流输电相比，‘当输送相同功率时，其线路造价低。线路(功率、电量)损耗率较小，线路运行费用也较省’。文献［2］认为架空线直流输电‘与交流输电相比，输送同样的功率，线路造价为交流输电的2/3，其线路损耗约为交流的2/3‘。文献［3］提出，‘一条1000KVAC线路，如果不考虑稳定性和无功功率约朿，其线路长度超过1000Km，输送容量大约3000MW。’，认为‘两条3000MW、1000KV交流线路和一条6000MW、750KV直流双极线路的可用性相当，因为如果单极发生接地故障，仅仅影响一个极的运行。从可靠性方面

5、进行比较，一个双极HVDC输电线路与两条交流输电线路相当’。文献［4］提出‘直、交流输电费用的等价距离700Km’。国内，有专家强调：输电距离超过600Km应采用直流输电，特高压交流输电发挥作用的输电距离仅在500Km和600Km之间，“发展直流己是行业共识“。但是，在国外，文献［5］在总结各国特高压直流输电可行性研究成果基础上得出结论：‘应用现有知识和技术，建设和运行±800kV直流输电工程是可行的，但需要进一步研究直流输电的经济性和性能的充裕性（可靠性）’。文献［6］在分析了特高压直流输电关键技术后，认为‘应用±600kV以上直流输电，

6、严格来说，处决于其经济性和功率、电量的损失成本’。国外，对待特高压直流输电技术的工程应用仍然以个别工程来处理，持谨慎观点。、目前，在我国，正在以前所未有的速度規划建设大量的大容量点对点或点对网的架空线路直流输电工程。在这种情形下，研究和分析高压/特高压架空线路直流输电的经济性、可靠性和灵活性尤有必要。本文调查世界各国直流输电发展状况，以直流输电的基本原理和直流输电工程实际运行数据进行研究，企图探讨直流输电的建设成本、功率损失率、电量损失率和运行成本之间关系，并与1000KV特高压交流输电进行比较，分析直流输电的经济性。从直流输电原理和实际运

7、行情况表明：大容量远距离架空线路直流输电不可能同时做到输电线路投资低、输电功率损失和电量损失率小；在相同输送功率情况下，直流输电要达到三相交流输电相同的功率损失率，建设成本高于1000KV交流输电；直流输电的年运行成本和寿命周期成本高于1000KV交流输电。1.高压/特高压直流输电基本原理直流输电系统由整流站、直流输电线路和逆变站三部份组成。整流站用晶闸管（可控硅整流器）将三相交流电整流转换为直流电。它通过直流输电线路被输送到受电端逆变站。逆变站用晶闸管逆变将直流再转换为三相交流电。基于晶闸管的直流输电，无论在整流站，还是在逆变站都要有足够

8、的三相交流电源容量的支撑，以保证。換流站交直流电压和电流的正常稳定变換。整流站和逆变站通常称为换流站，均由交流开关场和直流换流场。两直流换流场的主电路结构完全相同，由交流开关、换