直流替交流 输电更远更多更经济

　　国家电网公司准备在“十二五”采用三华特高压同步电网解决华北、华东、华中地区的电力需求，工程总耗资估计在6000亿元以上。根据国网公司的报告，在比较大容量远距输电方式上采用五个标准，即输送容量、经济输电距离、输电损耗、走廊占地、工程投资，而且还用这些标准得到交流特高压输电的比较优势。根据国网的标准，采用国网公司公布的数据，笔者认为，与交流特高压输电比较，直流输电有巨大的优越性，主要的综合经济指标（元/公里×千瓦）可以节约投资一半以上。这个结论符合一切交流特高压输电的适用范围，即直流输电可以全面、经济地替代交流特高压输电。

　　大容量远距离

　　交流特高压均不如直流输电

　　交流特高压输电工程适用范围是输电距离在500-600公里及以上、百万千瓦级及以上的输电容量，而直流输电的输电能力覆盖了交流特高压的输电范围。输电容量和输电距离是大容量远距输电能力的标志，交流特高压输电在这两个方面都不如直流输电。

　　中国已经实现了±500KV到±800KV直流输电工程，不存在技术障碍。根据国网公司公布的文章（《直流输电系统电压等级序列研究》），对应两直流电压的典型输电容量是300万千瓦和750万千瓦（一个输电通道），覆盖的输电距离达2500公里以上。而交流特高压目前一个通道（两回输电线路）的工程输电容量仅为500万千瓦，设计的输电距离不超过2500公里。

　　输电距离600公里，直流输电比交流特高压输电节约一半，输电距离越远，直流输电越经济。根据国网两个交流特高压工程设计和国网资料，我们采取相同的输电功率（500万千瓦/通道）和对应输电距离，就可以得到以下的交直流工程造价比较表（见下图），结果是直流输电比交流特高压输电至少节约一半，而且越远越节约。输电距离长达2000公里以上时，直流输电的造价仅为交流特高压输电的1/5。

　　直流输电的损耗与交流特高压输电相当。理论上±800KV直流输电与交流1000KV的综合输电损耗相当，原因是直流比交流输电导线利用率高，而交流变压器比直流输电的变流装置效率高。比较是在经济电流密度相同的条件下进行的，具有可比性。如果电流密度不同，电流密度小的输电损耗小，但输电线因此带来截面和投资增加，综合结果也不经济。

　　直流输电走廊占地仅为交流特高压输电的1/3。根据国网资料，±800千伏直流通道输电容量为交流特高压输电通道容量的150%，直流输电只需要正负双极输电线，而交流特高压输电要2×3相输电线。一极直流输电线与每相输电线截面相当，所以直流的输电走廊占地只有交流特高压输电的约1/3，这些已为工程实际所证实。比较还没有计入交流特高压输电的外加无功补偿变电站。与直流输电比，相隔约 250公里的输电通道就需要多增加200亩以上的占地。

　　结合三华特高压网的具体情况，采用直流输电等替代方案，可以节约资金约3000亿元以上，足以采取措施治理直流输电替代方案可能带来的技术问题。

　　为什么直流输电更有经济优势

　　优势一：在电压相近的条件下，直流的一极输电线与交流特高压的每相输电线的输电效果相近，架空线部分的直流输电造价至少节约2/3。

　　优势二：交流特高压输电通道需要每隔250公里设立分段无功补偿变电站，造价约为25亿元，这是交流特高压输电比直流输电外加多出的造价，削弱了长距输电的优势。

　　优势三：直流输电造价构成中最贵的是两端的换流装置，输电线不需要无功补偿的变电站支出，随着输电距离加长，单位造价会进一步下降。

　　输电方式的选择，本质上是工程的技术经济优化比较问题，充分发挥专业人员的责任感和积极性，加大科学的工程数值比较，吸引不同意见的研究论证，才有可能减少国家垄断企业缺乏市场竞争和有效监管的负面影响，也能为提高国家工程决策的科学性和电力创新能力作出积极贡献。

　　(作者系清华大学电机系退休教师)