前传:交、直流之辩
虽然中国成功实施特高压输电赢得了全世界的积极评价,但特高压输电技术的发展,始终与争议相伴。一开始,焦点集中于特高压输电的安全性、性价比以及相关电工装备的国产化能力。此后,争论又集中在特高压交流、直流的优劣之辩。
早在19世纪末,科学界就曾上演过“交、直流之争”。发明家爱迪生、物理学家开尔文极力主张直流输电,威斯汀豪斯和费朗蒂则主张交流输电。最终,交流输电以组网和便捷的升压优势,成为电力系统发展的起点。
一百多年过去,交流电虽然占据着电网发电的主流,但直流电的相对优势仍旧存在。中国工程院院士李国杰受访时表示,大功率电力电子技术的发展与成熟,使得直流输电受到青睐,远距离大功率输送促使直流输电进一步发展。同样电压等级的直流电能还具有输送功率更大、损耗更小的优势。
中国科学院院士、中国电科院研究员周孝信指出,直流输电和交流输电只能互补,不能互相取代。他打了两个比方,直流输电只具有输电功能、不能形成网络,类似于“直达航班”,中间不能落点,定位于超远距离、超大容量“点对点”输电。
直流输电可以减少或避免大量过网潮流,潮流方向和大小均能方便地进行控制,而高压直流输电必须依附于坚强的交流电网才能发挥作用。
与直流输电相比,交流输电则具有输电和构建网络双重功能,类似于“公路交通网”,可以根据电源分布、负荷布点、输送电力、电力交换等实际需要构成电网。中间可以落点,电力的接入、传输和消纳十分灵活,定位于构建坚强的各级输电网络和经济距离下的大容量、远距离输电,广泛应用于电源的送出,为直流输电提供重要支撑。
为此,直流输电与交流输电,从如何抉择,走向了如何共存。中国工程院院士、国网电科院研究院薛禹胜表示,电网的发展不可能单纯依靠直流输电,也不可能单纯依靠交流输电,需要构建交流、直流相互支撑的坚强电网。无论从技术、安全还是经济的角度,构建交直流混合电网,才能充分发挥各自的功能和优势,这已是电网发展的基本共识。
目前,全球大量国家都采用了大范围交直流混合电网技术。随着电压等级从10千伏、110千伏到500千伏、1000千伏,电网规模不断扩大,交直流输电技术在工程上也逐步实现高度融合。