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特高压更新及柔直展望(1)
金融民工1990
长线持有
2024-01-08 19:01:26

会议要点

1. 特高压更新与柔直前景解析

特高压工程更新:十四五期间计划毭开工至少两条交流、五条直流特高压工程,同时进行多个预研及前期规划项目。

新增特高压可能项目:沙河荒等新能源基地外送特需,考虑10条左右支流,青海到广西项目具有较大概率纳入规划。

十五五规划前瞻:十五五期间可能毭会有更多项目的研究储备与论证,重点关注新增直流外送项目。

2. 十四五新能源外送展望

新型电力系统:特高压直流传输技术面临容量限制,目前±800千伏直流常规传输可送8GW,±1100千伏可勉强送12GW;送电能力达到10GW仍具有挑战。

未来规划:十四五期间外送电力容量规划为150GW;看好后续直流传输项目的持续增加,预测每年新增3-4条直流通道。

柔性直流技术(柔直)应用正增加,但与常规直流技术相比,其设备需求和技术特点有所不同,例如换流阀和相关设备的需求会有变化。

3. 柔性直流技术的革新与优势

特高压直流输电技术从传统直流发展至柔性直流,后者消除了无功补偿需求、减少谐波、提供电网支撑,且无换向失败风险,适用于电网薄弱、孤岛供电。

柔性直流技术的设备配置较传统直流简洁,不需要滤波器等设备。柔性直流变电站配置成本约为传统直流的2.5至3倍。

投资决策需综合考虑电网支持能力和电网结构稳定性,以及经济性。融资成本、设备成熟度也是关键因素。

4. 藏东南特高压输电展望

藏东南至湾区特高压输电线路大概率采用柔性直流传输技术,因西藏电网支撑能力弱、电网复杂,且系统对扰动敏感。

预期特高压输电容量多为8吉瓦,但考虑到技术限制和经济性,10吉瓦方案尚存在挑战。

长期看好海风特高压直流传输技术,其发展受机械容量提升和成本降低驱动,对于远离陆地资源丰富区域尤为关键。

5. 直流输电系统成本与改造讨论

电压应用可调节:直流输电系统的电压水平(±400千伏,±300千伏,±250千伏)具有可调节性,不像交流电尽管严格但阀值较低,意味着设备成本可能较低。

特高压直流改造潜力有限:目前国内特高压直流改造项目不多,进行改造的可能性近期内不大,主要障碍包括空间限制、设备更新成本高,并受政策协调困难影响。

背靠背直流逐渐减少:背靠背直流主要用以限制特高压交流故障影响范围,新建此类项目意义递减,未来可能会有更多借助1000千伏交流电网进行的更广范围连接。

6. 特高压电力系统短路难题探讨

限制短路电流问题:广东采用1000千伏交流环网或南瑞方案限制短路电流,长三角珠三角电流问题或促进特高压交流发展。

设备进步与解决方案:国内开关厂研究更大容量断路器,像APP已有产品,或通过设备平行解决短路电流问题。

直流需求变化:当前直流主要满足能源基地外送,市场对存量直流改造及单独电流问题的需求不明显。

Q&A

Q:特高压项目的增补数量有多少?"十四五"和"十五五"期间的特高压规划分别如何?

 

A:目前,特高压项目在调整中,毭主要分三种类型:即将开工建设的项目,在"十四五"期间启动的项目有两条交流项目和五条直流项目,具体涉及的项目包括攀枝花到晋中、蒙西到晋中的交流项目,以及内蒙古送江苏、玉门送上海和重庆、青海送广西等直流项目。这些项目前期已进行相关研究和规划工作。其次,在"十四五"期间要开展研究的项目,包括胶东交流项目和新疆东北支流等。最后就是"十五五"期间可能开展的项目,包括研究和论证阶段的项目。青海和甘肃新能源基地的容量极大,总容量约450吉瓦。如果考虑一半的送电需求,就需要约10条支流。目前规划已包括多条直流外送,但具体落点还未确定。其中,青海到广西的项目可能性较大。对于即将开工的项目,"十四五"应该会看到两条交流和五条直流项目的开工,这是相当确定的。而在"十五五"的规划中可能有8至10条项目,包括两个支流的研究工作以及研究论证阶段的项目。此外,"十四五"的规划中还有一些未确定的项目,可能包括库布齐到上海、乌兰布和到京津冀、腾格里(贺兰山)到中东部和巴丹吉林到上海的交流项目。青海到广西的项目由于南方电网对新能源的需求较大,有望优先开工建设。

 

Q:国家是如何考虑和裁定特高压项目的优先顺序的?

 

A:选定项目优先开工建设主要考虑区域对新能源的需求,尤其是南方电网对新能源的需求较大,且其服务区域内新能源资源有限。因此,南方电网一直在推动从西藏、青海和甘肃等地送电。此外,国家对碳排放有具体要求,这也是促使青海到广西项目可能优先开工的一个原因。

 

Q:在"十五五"规划下,对于特高压新能源外送通道,现在的预期是10条,送电容量可能达多少,并且是否存在增加的可能性?

 

A:特高压直流外送可能性预计有毭10条通道。目前常规±800千伏直流线路可以送8吉瓦电量,而投运的±1100千伏线路如准东到安徽可以达到12吉瓦。然而,实际上要送达10吉瓦可能还是有一定难度的,因为柔性直流系统的电流容量受限。此外,新能源外送的装机量预期为11吉瓦,外送通道为8吉瓦,但这是基于风光装机容量和同时率考虑的。未来若考虑风光资源条件,外送通道的实际数量可能会增加,但这还需要依据具体规划。

 

Q:"十四五"期间的新能源输送量预计是多少,未来每年新开工的直流通道需求将如何?

 

A:在"十四五"期间,新能源的输送量可能要达到150吉瓦,而到"十五五"期间还需额外输送165吉瓦。按照目前规划,未来几年每年可能需要维持开工3到4条直流通道的速度来满足需求。

 

Q:特高压交流和直流在电力系统中各自有什么定位?又预计将有多少新增直流和交流项目?

 

A:直流输电主要负责新能源的点对点送电,而交流输电则主要用于构建更高电压级别的电网,使能源电力能在更广阔范围内流通。目前西北地区已经建有750千伏的电网,1000千伏主要在西北以外建设。交流项目数量预计不会太多,因为已建的环网多数已经形成,今后更多起加强功能作用。因此,直流项目将是主导,但具体数目还要看后续的详细规划安排。

 

Q:柔性直流传输技术(柔直)与传统直流传输技术有哪些区别?特别是在装备需求上的差异。

 

A:柔性直流传输是一种新技术,与传统的直流输电相比,它可以提供更灵活的电力流控制,这对于接入波动较大的可再生能源尤为重要。在技术设备层面,柔直相比常规直流技术来说有不少差异,例如柔直所需的换流阀类型不同,可能需求变化。具体到加油厂设备层面的变化,也存在一定的增加或减少。这些技术的应用和发展,将对特高压输电市场的投资决策产生重要影响。

 

Q:常规直流与柔性直流相比有哪些优点?柔性直流在技术上有何创新?

 

A:柔性直流相对于常规直流有几个显著优点。首先,柔性直流不需要无功补偿,谐波水平较低,因为可以直接控制功率电子器件进行电流切换。其次,支撑电网的需求较小,能在电网较弱的区域或孤立地区独立提供电力。再有,无换向失败的风险,因为电流方向能被IGBT反向控制。此外,柔性直流适合构建多端直流系统,不需要配置如滤波器、电容、电抗、电阻和断路器等设备。新技术主要利用高功率的IGBT(绝缘栅双极型晶体管)器件,使得操作更加灵活可控。

 

Q:在无功补偿方面,柔性直流相比常规直流有哪些变化?

 

A:虽然柔性直流技术大幅减少了无功补偿的需求,但并非完全不需要。柔性直流项目仍配置了一些无功补偿设施,主要用于支撑系统,但数量明显减少,大约是原常规直流的1/10。

 

Q:柔性直流项目的成本与常规直流相比如何?

 

A:柔性直流的换流阀成本显著高于常规直流。如果以±800千伏的直流系统为例,常规直流的换流阀的投资大概在6亿至7亿人民币,而柔性直流可能需要18亿到20亿人民币,大致是常规直流的2.5倍到3倍。整体两个站的投资大概在36亿到40亿人民币左右。

 

Q:选择常规直流还是柔性直流时,有哪些主要的考虑因素?

 

A:决定使用常规直流或柔性直流的因素包含两个方面。首先是系统需求,如果当地电网较弱,可能会考虑使用柔性直流;如果当地电网较强,大型电厂或旋转电机附近,倾向于使用常规直流。其次,经济性也是一个关键因素,因为柔性直流成本高于常规直流。设备的成熟度和应用情况也是评估的重要方面。对于特定项目的选择,比如陕西到河南、陕西到安徽、藏东南到湾区的线路,基于系统和经济因素的分析,陕西到河南的线路可能优先选择常规直流,因为配有较强电源支持;而陕西到安徽的线路和藏东南的项目可能还在评估中,需要进一步研究以确定最合适的技术方案。

 

Q:西藏东南到湾区的特高压项目是否会采用柔性直流输电技术?

 

A:是的,藏东南到湾区的输电通道很可能采用柔性直流输电技术。首要原因是西藏电网的支撑较弱,海拔较高,不方便建立大量变电站来支持输电网架的结构。直流输电技术的使用在这里面临更大的可能性。

 

Q:藏东南的输送量可能是多少?

 

A:就藏东南地区而言,其输送量有可能是8吉瓦,也有可能是10吉瓦。目前,柔性直流技术的应用受到阀流电流容量的限制。当前最高可以做到的容量是5000万安培。如果要实现10吉瓦的输电,电流会达到6250万安培,这在设备层面仍然具有挑战性。所以,目前更可能的是8吉瓦对应5000万安培。

 

Q:“十四五”规划新增的特高压输电线路中有哪些可能采用柔性直流技术?

 

A:“十四五”期间可能增加的特高压线路中,如果输电系统较弱,例如从青海到青贵的项目,很可能会采用柔性直流技术。由于内蒙古地区电源较多,从内蒙古输送出去的输电线路采用柔性直流的可能性不大。整体而言,预计可能会有一条采用柔性直流,而其他四条可能会是传统的直流或交流输电方式。

 

Q:对于未来柔性直流技术的发展和应用前景,您有何看法?

 

A:如果柔性直流技术的成本能够降低,预计会促进该技术的更广泛应用。从现阶段来看,电网可能认为当柔性直流技术的价格降至2.5~3倍的水平时是可接受的。如果价格能进一步降至1.5~2倍,则融资和发展速度会更快。考虑到技术的快速发展和成本降低,这使得未来“十五五”期间柔性直流技术的应用前景十分乐观。

 

Q:海上风力发电与柔性直流输电相结合的发展前景如何?

 

A:海上风力发电技术日益成熟,其容量也在不断增大。向深海和更远海域的发展趋势清晰可见。随着海上风力发电机和汇集电量的逐步增大,对更高容量的输电解决方案的需求也随之提升。特别是在像广东、上海、浙江这样的地区,它们本身的可再生能源较为匮乏且对新能源需求较高,海上风力直流输电有着巨大的发展空间。

 

Q:海上风力发电站的成本怎样评估?对于这类项目的投资看法如何?

 

A:海上风力发电与常规输电项目有所不同。由于其容量受限,不可能输送过大的电量,因此可以降低电压以减少海上平台的建设规模和成本。目前,可能会使用800千伏的电压对外输送海上风力电能。从长远来看,随着技术水平的提高和规模化生产的推动,成本有望进一步降低,从而提高投资价值。

 

Q:柔直在选择使用±400千伏、±300千伏或者是±250千伏的直流电系统时,在设备价格上是否有优势?

 

A:柔直系统由于电压可以设定,并非像交流系统那样固定,因此在电压较低时,与常规的直流输电相比,其设备成本从阀值本身来讲应该是较低的。

 

Q:关于某些大型海风柔直项目的阀价值量,以及存量直流改造项目的可能性和对投资的影响。

 

A:目前,对海风柔直阀的具体价值量我不清楚,但可以了解情况。至于存量直流改造项目,国内实例不多,唯一的葛洲坝至上海的支流改造是因为电压等级较低,要提升容量。目前官方没有信息显示会有更多的现有直流需要改造。如果考虑到设备的设计寿命是40年,目前运营的设备尚未接近使用极限。然而,在未来15年内将现有直流改为更高的容值或扩大容量的可能性仍然存在。改造的难点在于,如果要提升传输容量,设备的体积和占地会变大,而现存的站点周围往往已有建筑,扩大占地面积实际上是不现实的。而且,支持更大容量的新线路意味着需要更换原有的塔架,且在很多情况下因为没有足够空间而做不到。基于这些原因,认为短期内进行常规改造的可能性并不大。

 

Q:除了特高压直流输电,其他电压等级的直流或柔直,是否有新的建设规划?

 

A:关于非特高压级别的新建柔直或直流项目,背靠背直流主要是用来克服交流大区域联网在短路情况下区域影响的扩大,另一方面用来限制短路电流。但目前,随着1000千伏交流电网的发展和限制导流电路设备的改进,使得现有背靠背直流的需求得到缓解。因此,未来可能不太会依赖于背靠背的方式。新的解决办法可能更多依赖于用1000千伏的交流环网做更广泛的连接。而且,如华中电网和西北电网已经用背靠背连接起来,目前没有新的需求,应该没有新的背靠背项目计划。

 

Q:限制短路电流问题的解决方案主要有哪些?对特高压交流系统投资的影响如何?

 

A:目前,解决短路电流问题的主要方案有两个,一是通过1000千伏的交流环网,二是应用柔性直流技术。但在珠三角和长三角这样的电流密集区域,采用特高压交流去解决的成本非常高。在设备方面的进步,例如研发更大容量开关设备和断路器,可以提供替代的解决方案。相关公司已有相关产品,如80KA的断路器,国内几个大的开关厂也在研究这个方向。因此,从特高压交流系统的投资角度来看,提高设备容量、开关技术的革新和研究可以看作是这一挑战的应对之策。

 

Q:当前特高压直流的主要应用及潜在新增需求如何?市场对新的直流改造项目的需求存在何种变动?

 

A:特高压直流在当前主要是用于能源基地的电能外送。而柔性直流技术的需求逐渐显现,尤其是在一些场合如海丰,市场上对存量直流改造项目的关心程度以及直流需求因短路电流问题引起的关注现在并不明显。可以简单理解为,与直流相关的需求并不强烈或明确。未来若有更多柔性直流技术的应用,可能会对特高压直流系统的投资产生影响。

 

Q:当前的市场需求对于未来特高压及柔性直流的发展趋势有何预示?

 

A:当前市场需求表明,柔性直流的发展趋势正在慢慢呈现,而特高压直流主要还是集中在能源基地的电力外送。市场对新的直流改造和柔性直流技术的需求不如预期,暗示了现阶段对于大规模特高压直流和柔性直流投资的需求可能并没有那么迫切。未来将可能侧重于提高设备效率和控制开关技术的进步,来满足对特高压更新及柔性直流系统的需求。


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