带您领略下触及全球的超级电网！

点击数：13712016-05-23 08:30:10　来源: 电力金具|铁附件|电力铁附件|生产厂家——邯郸市永年区中原电力金具配件厂

通过可靠的直流输电技术和大资本的运营，电力交易全球化即将实现。——克拉克.盖尔利斯

对于很多供电不稳定的地区，人们使用自有的发电设备、储能设备实现电能的自我供应。由于电能不能短时间大量存储，所以越是规模小的独立电网越难实现瞬时的功率平衡（供电功率与用电功率相等）。因此，对于大多数供电稳定的地区，将所有电力设备连接起来组成超级电网将更有价值。如今，快速增长的城市供电、发展快速的间歇性电源设备（如风能、光伏）和越发受到重视的电网安全，使得区域化的乃至全球化的大电网技术备受关注。

超级电网能够大幅提高电力使用率，有效避免能量浪费或是降额发电。虽然存储多余电能也是一种解决电能浪费的方法，但是大规模经济型电能存储装置的研发仍然看不到曙光。

另外，全球电网能够允许电力生产远离人口聚集的城市。例如，发电量最大的光伏电厂分布在人烟稀少的澳大利亚南部，而根据估算，澳大利亚整个国家的能源需求都可以由这些光伏电厂提供。通过位于东南亚的海底电缆，电力能够被调度至印度尼西亚、新几内亚岛甚至新加坡。超级电网的存在能够显著地减少备用发电容量。

那么如何去创建一个全球化的超级电网呢？技术上而言，本地电力运营商需要通过超高压直流输电（以下简称HVDC）系统连接远方的电力网络（大多数HVDC输电设备已经有成熟的解决方案）。除此之外，区域电力调度商们需要对电力交易规则、网络维护费用等标准达成一致。

目前，交流输电技术获得广泛应用的关键在于电能能够通过变压器转换成更高电压。而高压输电线路意味着更小的电流，损耗也会随之减少。在电能接收端，也可以使用变压器降压，降压后再给当地供电。但对于HVDC输电来说，电压的变化就比较麻烦，基于电力电子技术的高压大容量直流变压器目前正在研发中，关键技术上并不存在任何的困难。电力工程师们大多认为HVDC技术更有前景，因为在相同电力传送容量情况下，直流输电的损耗远远小于交流输电系统。

那么HVDC输电到底能够减少多少损耗呢？众所周知，直流电流流过整个输电线路的导体，而交流电流往往从导体表面流过（集肤效应）。换句话说，对于同样的导体面积，交流系统的导体阻值相比于直流更高，更多电能将会以热量形式损耗掉。

另外，直流输电系统的占地面积远小于交流系统。例如，当以765kV交流电压进行6000MW电能传输时，需要三相三条输电线路，也就是说需要开辟大约180m宽的输电线走廊。相比之下，800kV的HVDC输电系统仅仅需要80m宽的输电线走廊。

HVDC输电也使得不同频率电网互联成为可能。目前，变流器、线路、直流断路器等HVDC输电设备成本还非常高。所以仅当输电距离超过500km时HVDC输电才具有更佳的经济价值。但未来随着直流设备成本不断下降，HVDC输电的优势必然不断扩大。另外，当前电压源型变换器（VSC）、直流断路器、高温超导体线、电力电子器件的材料工艺等技术的飞速发展也正在有力推动着全球超级电网建设。

下面来看看目前世界上已有的超级电网项目。沙漠太阳能发电项目：2009年由德国财团牵头投资，该项目获取地中海和世界其他沙漠地区的太阳能，并利用HVDC输电的方式将其传送到人口密集地带。

中国特高压电网：利用北方的太阳能和风能及南方的水利资源发电，将电能输送到中国东南沿海城市，2015年中国已经建设了世界上覆盖面最广的特高压交直流输电网络。

GOBITEC：沙漠太阳能发电项目，这个项目在戈壁滩沙漠开发风能和光伏发电，通过HVDC输电系统传输电能，提供的电力可北接伊尔库茨克、俄罗斯，南达上海和汉城，东至东京。

亚洲超级电网：该超级电网旨在建立中国、日本、韩国、蒙古甚至俄罗斯的电网之间的联系。创造一个亚洲超级电力自由贸易市场。该计划的一个关键支持者是日本软银的CEO孙正义。

北欧电网计划（NORDICGRID）：到2030年，北欧的可再生能源发电将大幅增加。北欧数国的电网已经互联，电网进一步的发展是出口包括俄罗斯在内的其他欧洲国家。

Icelink：这是一个六十年前的想法，欲让冰岛电网通过苏格兰与欧洲电网联通。由于近来欧洲电价越来越高，最近该项目再次被提上日程。

巴西超级电网：为了利用国内水利发电，巴西建设了一个由高压交流输电和600kV高压直流输电组成的混合电网，其中包括世界上最长的里约马德拉传输线路（约2385公里）。

氢电能源超级电网：预想其可作为一个大陆范围内的地下输电网络，这个网络将依靠氢生产的先进核反应堆。由超导体电缆组成传输线来传输电能，届时将用氢来冷却电缆。氢能还提供白天能量消耗峰值时的部分能量。多余的氢能还可以在当地电力市场出售或以商业用途出售。

大西洋风连接：该离岸输电线路将跨越美国的中大西洋地区，将新泽西、弗吉尼亚与联邦政府指定的风能区连接起来。

还有个问题，如果要建立一个全球性的超级电网，那么从哪里开始比较合适呢？中国无疑是首选。中国的电网技术已处于全球领先水平，特别是HVDC输电技术。现在，中国通过特高压电网已经实现了将北方潜在的巨量太阳能、风力资源及南方大量的水力资源传送至东南部人口密集的工业重镇，传输能力约为1300MW。放眼全球，中国是高压交直流输电技术利用最为广泛的国家。在未来的五年内，中国还将计划建立13至20条超高压直流输电线路。这些电网建设需要巨大的投资，据悉在2014年，中国为特高压项目投入650亿美元，并在未来五年有望维持该投资水平。另外，有报道称中国电力科学研究院可再生能源和智能电网技术团队正在探索研究关于中国与欧洲、中东和北非的洲际电网互联的可行性。

另一个搭建全球超级电网的备选起点是欧洲。2008年，欧盟委员会已经开始呼吁建立泛欧洲超级电网。此电网规划是由代表了维护34个欧洲国家电网运行的电网系统运营商（ENTSO-E）提出的。项目主要内容是建立一个高压直流电网用于连接欧洲国家与周边地区，包括哈萨克斯坦、北非、土耳其等。到目前为止，欧洲的高压直流输电互联工程的许多关键点已经完成。

很显然，一个全球性的超级电网将需要大量的基础设施。据估计，大约至少需要10万公里的HVDC输电线路和115座变电站。其中几座变电站需要设计成“超级变电站”，例如预想中的墨西哥TresAmigas项目。这一项目计划连接美国北部的三个主要电网（西部电网、东部电网、德州电网）。全球性的超级电网需要若干类似的大区域电网连接在一起。

全球电力市场或许应该分成几个区域，这样更有利于提高效率。通过各国协同配合，将现有电网与区域超级电网进行匹配。如前所述，中国和欧洲在超级电网建设中取得了不俗的成效，也总结了许多经验。虽然全球性的超级电网建设成本巨大，也许需要数十年的投入才能有所斩获，但全球超级电网的建设显然已经有了很好的开端。如果我们什么也不做，继续依赖效率低下的石化燃料，局限于现有的孤立电网系统，等待我们的无疑将是更高的代价！