1.2.3 海缆工程经济性分析
海底电缆工程是极其复杂的大型工程，其工程造价受电压等级、输电容量、路由长度、回路数量、路由海况、敷设方式、保护方式、运输距离等众多因素影响。根据全球能源互联网发展合作组织《海底电缆技术及工程调研总报告》中的调研数据，海缆工程各部分经济性如下：
(1)海缆本体价格：在交联聚乙烯(XLPE)或粘性油浸纸(MI)海底电缆本体结构中，导体铜的成本大概占海缆本体成本的50%，绝缘料成本大约占10%～20%。
(2)海缆敷设及保护价格：海底电缆敷设及保护费用在海底电缆工程花费中占比最大，比海底电缆本体费用高，具体的费用占比则由路由海况、敷设方式、保护方式等决定。以琼州海峡工程为例，两根32 km海缆(无接头)的运输、安装、保护费用为7250 万美元，均高于MI电缆本体费用，单位距离运输、安装、保护费用为118 万美元/(km˙根)。
2 联网方案研究
2.1 输送方式选择
中国、韩国、日本三国电网频率不同，中国电网频率为50 Hz，韩国电网频率为60 Hz，日本东部电网频率为50 Hz、西部电网频率为60 Hz。因此，为减小电网相互影响，提高送电能力，宜采用直流输送方式异步联网。
常规直流输电或柔性直流输电方式均可满足工程送电要求。韩国电网骨干网架电压等级为345 kV，系统相对较弱，采用柔性直流技术，可为当地电网提供电压、频率支撑，一定程度上提高输电安全性和可靠性。
常规直流输电线路主要接线方式有：双极两端接地，双极一端接地，双极两端不接地。柔性直流输电线路主要接线方式有：伪双极、真双极、混合接线。考虑到日韩两国均表示直流接地极极址选择较为困难，因此接线方式按照常规直流双极加金属回线、柔性直流真双极、柔性直流伪双极三种方案考虑。
2.2 输送容量及电压等级选择
工程输送容量主要受到海缆技术限制，根据当前主要海缆生产厂家提供的技术信息，XLPE和MI海缆的最大输送容量在2400 MW左右，已投运工程最大容量1500 MW。考虑到跨国联网工程前期工作周期较长，海缆技术仍有一定进步空间，同时为尽可能提升工程经济性，推荐输送容量采用2000 MW。为满足输送容量要求，推荐采用±500 kV电压等级。
2.3 海缆线型选择
目前，基于技术对比和参考工程实例，常规XLPE海缆由于空间电荷问题无法通过极性反转，只适用于柔性直流输电，但通过掺加纳米材料可以解决这一问题，也能用于常规直流输电。因此，柔性、常规直流输电方案按XLPE、MI海缆两种技术路线考虑，均可满足工程输送需求。
2.4 联网方案设计
综合考虑输送方式、输送容量、电压等级以及海缆线型等因素，初步方案设计采用常规或柔性直流方式异步联网，电压等级±500 kV，输送容量2000 MW。中国—韩国段起点中国山东地区，终点韩国北部仁川地区，线路长度约366 km。韩国境内通过345 kV交流主网架由北向南输送。韩国—日本段起点韩国南部高城地区，终点日本松江地区，线路长度约460 km。中国—韩国—日本跨国联网工程示意图如图1所示。根据直流输送方式及接线方式分为三种方案：柔性直流伪双极、柔性直流真双极、以及常规直流双极带金属回线，如表4所示。
图1 中国—韩国—日本跨国联网工程示意图
Fig. 1 Sketch of the China-Korea-Japan interconnection project
表4 联网方案设计
Table 4 Interconnection scheme design
针对提出的不同工程方案，对潮流稳定、短路电流、有效短路比等内容进行了电气计算分析。
潮流计算结果表明各方案下潮流分布均匀、电压水平满足要求，发生N-1故障时交流线路、变压器均不过载。
暂态稳定计算分析结果表明，当换流站近区发生主电压等级线路N-1、N-2故障或者直流单、双极闭锁故障时，无需采取措施，系统均可保持稳定，电压、频率波动均满足要求。
短路电流计算结果表明，各目标电网主要电压等级下母线短路电流均在63 kA以内，满足母线短路额定遮断电流要求。
有效短路比计算结果表明，韩国北部仁川地区电网有效短路比为1.35，互联系统极为脆弱，需进行一定程度网架加强。其余地区系统均为强系统。
3 经济性分析
3.1 工程投资比较
投资估算包括换流站工程、海缆工程、登陆电缆工程、陆上架空线路工程，不包含配套的交流网架加强和系统通信工程。投资估算构成图如图2所示。
换流站工程包括中国山东换流站、韩国仁川换流站、韩国高城换流站、日本松江换流站。海缆工程包括中国—韩国段海缆工程和韩国—日本段海缆工程。登陆电缆工程包括各入海口电缆终端塔至海洋的登陆段电缆工程。陆上架空线路工程包括各入海口电缆终端塔至换流站的架空线路工程。
每种方案下中国—韩国—日本跨国联网工程详细投资估算如表5所示。
图2 投资估算构成图
Fig. 2 Structure of investment estimation
表5 中国—韩国—日本跨国联网工程总体投资估算表
Table 5 Investment estimation of China-Korea-Japan interconnection project(单位：百万美元)
续表
