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9 O+ b) I [4 r* ~: j 给你一千个胆子你可能都不敢想,建设一条3800公里长的奇葩输电线,把非洲撒哈拉沙漠发的电,通过海底送到欧洲北部的英国,这都不是跨省、跨国,而是跨洲际输电了,这是纯粹的妄想吗?但英国人就是敢想,而且把它纳入了国家重点基础设施项目,另一端的摩洛哥也已表态支持该计划,这个投资高达250亿美元的项目,可能正在一步步走向现实。 + g" Q$ O1 V; }: l) h+ w- z
这个计划来自一家名为Xlinks的公司,他们设想在非洲摩洛哥干旱的盖勒敏-农河大区建设200平方公里的太阳能光伏电场,再加上一个大型风电场,从日出到傍晚不停地发电,然后存储到5吉瓦的储能设施中,之后通过高压直流输电(HVDC)电缆,从葡萄牙、西班牙、法国附近的海底,输送到3800公里外的英国德文郡,预计于2029年建成,满足英国8%的电力需求。
4 |! t6 E& x! b( t 之所以要说奇葩,是因为3800公里长的输电线,可以说是闻所未闻,那么它究竟能不能实现呢? ; K+ A2 h- x5 L6 b7 z; C
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根据Xlinks的计划,这些电缆将铺设在欧洲的大陆架下,距海底约700米,电缆需要加固到能承受70个大气压,这些可能都不是问题,因为目前世界已经有类似的海底输电电缆,比如英国和挪威之间的北海连接线(NSL),长720公里,2021年投入运行;英国和丹麦之间的维京线,长765公里,预计即将在明年1月通电;以色列到希腊的欧亚互联线,长1208公里,最低点更是位于3000米的海底,已于2022年开工建设,预计2027年建成。 : g3 F* b! B. h- p1 c' V
所以从技术上来说,最大的不确定性可能就是3800公里的输电距离了,那么现在有没有这样的先例呢? 3 n0 b; ?. I4 M7 z9 L% g" X
刚才我们说的是海底电缆,实际在陆地上,早就已经有接近3800公里的输电线路了,这就是2019年竣工的我国新疆到安徽的特高压直流输电系统,全长3293公里,额定电压±1100kV,输电容量12GW,总投资407亿元,是目前世界上规模最大、技术最先进、电压等级最高、输电容量最大、输电距离最远的输电工程。 % m8 K) |' V+ p7 o5 U
4 z8 @( F/ H. r8 ^* `5 ` @" z 所以从这点来看,3800公里应该也不是多大的问题了。很多人可能就好奇了,为什么不用交流电呢?现在不都是用的交流电吗?
/ H! e6 d/ h0 b( |8 w$ J. t# L 事实上现在的超远距离输电都只能用高压直流输送,这是因为直流输电投资更少,损耗更低,并且超长距离的输电,由于交流电的特性,基本是无法实现的。 - @7 r% S7 Z+ E/ d( g6 k+ R) G
首先是成本更低。直流输电在同等功率情况下,可以比交流输电节约1/3的线材,塔架也更简单,再加上交流电趋肤效应,也就是越靠近电线表面电流密度越大导致的电阻增加,损耗增大,电线截面积还必须加大,总的来说会节约1/3到1/2的成本。
, E; F! B5 H( B& w6 k& Y8 G 然后就是损耗更小。由于直流电仅传输有功功率,而交流电要同时传输有功功率和无功功率,导致交流电的损耗更大,一般来说,直流输电的损耗为每1000公里3.5%左右,而交流电要增加近一倍,达到了6.7%。
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) X8 N- m2 w- T3 O 最致命的问题,其实是电容效应,让直流输电在海底和地下没有用武之地。这是因为在海底或地下进行交流输电,芯线被绝缘层和金属外套包裹,会表现出较高的电容特性,相当于一个长长的同轴电容,必须有额外电流来为这个电容充电,导致热损增大,温度升高,距离过长甚至可能导致短路烧毁电缆。而直流电缆的电容只在首次通电或电压水平变化时充电,不需要额外电流,因而不会导致热损和升温,更可靠,更高效。
. R! _$ R' w; x; ? 另外直流输电还可以在不同频率、异步的交流系统之间互联,新能源发电直接与交流系统连接等优点,但也存在技术相对复杂,换流站价格高昂且过载能力有限,额外转换设备导致的可靠性可用性降低等缺点。
& }2 P4 [: w p. s; q) y5 b# x& ^ 尽管如此,通过以上分析,实际我们也可以看出来了,英国如果真要建设这条3800公里长的海底输电电缆,技术上应该是可行的,经济、政治和社会问题可能更具挑战性。实际在南半球还有一个更具雄心的项目,这就是澳大利亚资本推动的澳洲-亚洲电力连接(AAPowerLink),陆上电缆长800公里,海底电缆更高达4500公里,发电功率高达20吉瓦,总投资350亿澳元,要将澳大利亚北领地的太阳能电力输送到新加坡。 7 X/ G2 [2 C8 U( s. }- m+ S
6 [! @% u( }5 m6 r& w' N" U 然而今年年初,这一项目由于新一轮融资冲突,两大股东闹掰,导致其进入政府托管状态,好在后来终于有其他财团接盘,这一项目才得以继续前行。 9 B f/ [5 q; H
所以总的来看,英国这个项目虽然看似奇葩,但随着全球新能源战略及输电技术的发展,可行性应该还是没有太大问题的,最大的问题更有可能是钱的问题。 8 f K' | K. b' v) i& @
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