高壓直流輸電
高壓直流輸電(英語:)即采用高電壓的直流輸電系統。在長距離輸電與海底電纜輸電的情形下,高壓直流輸電相較於現行的交流輸電系統,傳輸電量大、損失較小,因此成本較低,但在短距離的情形下現行的交流輸電系統成本則較便宜。
2016年7月,ABB贏得了新疆准东至安徽皖南的特高壓直流(UHVDC)工程合約,建造超過3000公里的±1100kV高壓直流系統,輸電量達12GW,是世界上電壓最高、距離最長及輸電量最大的高壓直流系統。[1]
發展過程
現時的高壓直流輸電方式使用了瑞典ASEA於1930年代開發的技術,早期的系統,包括蘇聯於1951年在莫斯科與卡希拉之間建造的直流輸電系統,及瑞典於1954年在該國內陸與哥特蘭島之間建造的10-20 MW直流輸電系統。現時全球輸電距離最長的高壓直流輸電系統,是位於巴西,從西部的韋柳港到南部阿拉拉夸拉的瑪代拉河高壓直流輸電系統(Rio Madeira HVDC system),以±60萬伏特直流電輸送電力,全長2375公里,2014年啟用。
高压直流输电的优点
与传统交流输电相比高压直流输电投资較少,电能损耗較低,因此在长距离的电能输送方面更有优势,电源点与负荷中心电输送效率更高。与交流输电相比,输出同样的功率,直流架空线路可节省约三分之一的钢芯铝线,三分之一的钢材,三分之一的线路造价,线路损耗。直流输电的电能损耗一般为每1000公里为3%,随着电压等级和结构的不同而有所差异。
高压直流输电优点主要有:
- 於水下长距离输电,不會有電容導致升壓的問題。把兩條電線放在一起,便是電容。長度愈長,電容愈大。電容會令交流電壓上升,最後使絕緣層無法承受而導致短路。
- 长距离、大容量、点对点输电。
- 不同频率的交流電系统互联,例如日本
- 非同步互联,例如美國和印度國內電網是同一頻率,但並非同步
- 三相交流电需要三根互相绝缘的导线传输,各导线对地绝缘要按照其交流电峰值(等于倍有效值)设计。直流电仅需兩根导线,且其绝缘仅须按照其有效值设计(直流电峰值等于有效值),且无集肤效应,导线体积、重量和安全距离均比同容量的交流输电线为低,减少线路占地与投资。
- 实现新能源发电点与交流系统的连接。
- 无功角稳定问题,不需要线路补偿(功率因數是1)。
台灣發展高压直流输电現況
澎湖具有良好的風力發電條件,但由於其電網較小且無適當儲能設備,且風力屬不穩定再生能源,不易利用。台澎海纜在早期評估時即考慮採用傳統交流電或高壓直流輸電系統進行評估。
台澎海纜海底長度58.8公里,陸地長度9.1公里總長度67.9公里係希望配合澎湖低碳島之發展,藉此平衡台澎供電,在夏季將台灣本島的電力運送到澎湖,而在冬天將澎湖風力發電之再生能源電力供應台灣本島。
由於該海纜距離並不是太長,傳輸容量200MW亦不是太高,因此經相關單位評估後,並未採用高壓直流輸電系統,仍採傳統161kV交流傳輸方式進行施工,因此台灣尚無發展高壓直流輸電系統的機會。
雖然台澎海纜並未採用高壓直流輸電系統,但由於台灣四面臨海,至中國福建、廣東、日本沖繩、日本九州、菲律賓等鄰國之距離都不超過700公里,都是高壓直流輸電系統發展的好條件。或許隨著國際情勢的演變,台灣未來如需發展跨國海纜輸電系統時,可將高壓直流輸電系統納入考慮。
參考資料
- . abb.com. 2016-07-19 [2017-03-13]. (原始内容存档于2018-02-24).