半波長(zhǎng)輸電技術(shù)

我國(guó)的一次能源基地與負(fù)荷中心相距甚遠(yuǎn)，如新疆煤電基地、西藏水電基地到東部負(fù)荷中心的距離約3000km。對(duì)超遠(yuǎn)距離、超大容量的輸送，半波長(zhǎng)輸電技術(shù)(Half-Wave-Length AC Transmission，HWACT )成為一種可行的解決方案。

由電路原理可知，輸電本質(zhì)上波的傳播過(guò)程，當(dāng)線(xiàn)路足夠長(zhǎng)時(shí)，在傳輸功率極限和沿線(xiàn)電壓分布等方面會(huì)出現(xiàn)許多與常規(guī)輸電線(xiàn)路不同的特性。

半波長(zhǎng)輸電正是根據(jù)交流線(xiàn)路長(zhǎng)度等于一個(gè)工頻半波，即3000公里(50Hz)時(shí)，輸送功率極限可以達(dá)到無(wú)窮大這一特性而確定的輸電方式(適用于理想的無(wú)損線(xiàn)路)。

基于傳輸線(xiàn)和二端口理論推導(dǎo)出可用于工程計(jì)算的特高壓半波長(zhǎng)交流線(xiàn)路的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型。輸電線(xiàn)路的正序參數(shù)可以等效為π形二端口形式。

傳輸線(xiàn)二端口π形等值線(xiàn)路

無(wú)損線(xiàn)路首、末端的有功功率和無(wú)功功率方程為：

式中δ為首末端電壓相位差，當(dāng)sinδ=1時(shí)，線(xiàn)路傳輸?shù)挠泄β首畲?，即線(xiàn)路的功率極限為：

以自然功率為基準(zhǔn)值，不同線(xiàn)路長(zhǎng)度下的極限傳輸功率特性如下圖所示，當(dāng)βl=π或0時(shí)，即l=0或3000km時(shí)，理論上功率極限趨于無(wú)窮大。因此半波長(zhǎng)輸電線(xiàn)路的理論傳輸功率遠(yuǎn)大于常規(guī)線(xiàn)路。

從理論分析上看，當(dāng)輸送距離為半波長(zhǎng)時(shí)，輸電特性等同于一條極短電氣距離的輸電線(xiàn)路。理論上輸電功率可達(dá)到無(wú)窮大。

但實(shí)際的輸送功率要受到沿線(xiàn)電壓分布和線(xiàn)路絕緣水平等因素的制約。

對(duì)于理想半波長(zhǎng)輸電，首端和末端的電壓、電流幅值都相等，相位差180?。

因此，末端電壓和末端電流之間的夾角與首端電壓和首端電流之間的夾角相同，電源與負(fù)荷之間的電氣距離接近于零，經(jīng)半波長(zhǎng)交流輸電的遠(yuǎn)方電源在某些電氣特性上幾乎等同于受端本地電源。

對(duì)無(wú)損半波輸電線(xiàn)路來(lái)說(shuō)，輸電過(guò)程既不消耗和吸收有功，也不消耗和吸收無(wú)功，有功和無(wú)功都無(wú)損地從首端傳到末端。

半波長(zhǎng)輸電技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景

①點(diǎn)對(duì)網(wǎng)遠(yuǎn)距離大容量輸電

輸電能力可達(dá)到550萬(wàn)千瓦左右?？紤]半波長(zhǎng)輸電自身特點(diǎn)，遠(yuǎn)方電源的電氣特性相當(dāng)于就地電源，可實(shí)現(xiàn)全線(xiàn)無(wú)功自平衡，無(wú)需安裝無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，全線(xiàn)無(wú)需設(shè)置中間開(kāi)關(guān)站，可以和直流輸電系統(tǒng)一樣實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)網(wǎng)輸電，但在輸電距離方面不如直流輸電靈活。未來(lái)還可用于6000km、9000km甚至12000km的輸電距離。

②送端電網(wǎng)與受端電網(wǎng)之間的聯(lián)網(wǎng)

初步的經(jīng)濟(jì)性比較研究表明，半波長(zhǎng)輸電與直流輸電相比，單位容量年費(fèi)用具有一定的優(yōu)勢(shì)或持平。但值得指出的是，半波長(zhǎng)線(xiàn)路不可與普通長(zhǎng)度的線(xiàn)路并聯(lián)。

但值得指出的是，半波長(zhǎng)線(xiàn)路不可與普通長(zhǎng)度的線(xiàn)路并聯(lián)。

可利用半波長(zhǎng)點(diǎn)對(duì)網(wǎng)雙落點(diǎn)線(xiàn)路進(jìn)行立體電網(wǎng)構(gòu)建。

利用半波長(zhǎng)線(xiàn)路電氣距離近似為 0 的特性，通過(guò)兩(多)條起點(diǎn)相同的半波長(zhǎng)線(xiàn)路分別落點(diǎn)至受端電網(wǎng)不同的點(diǎn)，即可將受端電網(wǎng)內(nèi) 2(多)個(gè)相隔較遠(yuǎn)的落點(diǎn)通過(guò)半波長(zhǎng)線(xiàn)路及其共同送端聯(lián)接在一起，構(gòu)建“立體電網(wǎng)”。

“立體電網(wǎng)”可極大改變電網(wǎng)形態(tài)，大大縮短落點(diǎn)之間的電氣距離，將顯著改變同步電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，明顯改善同步電網(wǎng)的穩(wěn)定性，提高同步電網(wǎng)內(nèi)部發(fā)電機(jī)的直接同步功率支援能力。

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