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9 z# P8 O8 U. g- \4 w; W 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。 4 K; p6 l* k0 B) t4 B
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。 ! [# t6 K9 Y/ e6 p
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? , x: o& O4 D( x- [$ U8 |" s! M! Q6 j3 x
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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。
% {) p( y1 u. a, I+ x 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? & B5 {- o5 k* Y% _8 c
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。 ! w# K" H6 ?& N1 v
; F+ g5 b: B; I. W* U' H 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? , [- b$ S* R r* J
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。 5 N8 x; x7 Y8 X, l" A+ x% y2 C6 V3 f
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。 ( ~3 z7 a( q1 v1 K, i+ b9 |7 r6 C
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%。 - P7 Y' L" K( B" F. G9 V
) B- C4 }9 u3 v# `+ R& t7 s 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。 5 G1 a" C0 }! x- W9 [; v
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。
4 G( g) Z' f. f; w 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。 - ~$ s8 h* @: E7 \
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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。
% f. ?3 P5 f. a, |' } 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。 ( u7 L% J: L! O9 n2 J6 m# E1 ?, [- G+ ~
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