3.3 特高压输电的经济性分析

3.3.1 交流特高压/超高压输电的经济性比较

1）线路走廊和占地成本

现在线路走廊问题显得越来越重要，走廊土地资源也愈来愈受到限制，所需要的费用也越来越高。线路走廊用地费用约占线路总造价的5%～10%，因此节省走廊即可节省相当大的投资，更重要的是在某些特殊地形条件下根本不可能有较宽的线路走廊。特高压输电技术比现有电压等级可大大节约线路走廊和变电所的占地面积。

一般而言，1回1000kV输电线路的输电能力可代替4～5回普通的500kV线路，一条1000kV单回特高压输电线路按其环境要求最小走廊宽度约为90m,4～5回500kV线路的最小走廊宽度约为140～175m，由此可见1000kV特高压线路走廊约仅为同等输送能力的500kV线路所需走廊的三分之一。

2）输电成本

大量的国内外的研究分析表明，当输电距离和输电容量达到一定数量时，采用特高压比其他电压等级更经济。

美国对1100kV和500kV输变电设备成本做过比较[5]，除了发电机升压变压器单位容量成本1100kV比500kV高40%～50%外，1100kV的输电线路、断路器及其构架、并联电抗器的单位容量成本均比500kV的要低（见表3-4）。

日本在确定特高压输电目标电压时，用数学模型对比了1100kV和800kV输变电设备的经济成本[5]，假定1100kV线路为双回1500km，线路和变电站占工程比重分别为68%和29.8%，认为前者比后者可节省建设造价3%（见表3-5）。若考虑到线路损耗和未来地价上升，则采用特高压经济效益将更大。

苏联认为当输送距离大于700km和输送容量大于4500MW的情况下，用1150kV最为经济。他们认为：在输送相同容量情况下，采用1150kV比采用500kV可节省钢材1/3，节省导线1/2，节省施工费1/2，节省线路变电站建设费10%～15%。苏联对西伯利亚—乌拉尔输电工程按1150kV、750kV、500kV电压等级进行了经济性比较分析（见表3-6）[5]，结论是特高压输送单位容量的投资较小。

上述数据均说明特高压交流输电在建设投资经济性上比其他超高压交流电压等级更有优势。

除了考虑建设投资，在实际运行中，输电成本还应考虑线路损耗，这也是输电成本的重要组成部分。在考虑线路损耗的情况下，美国曾将500kV与1100kV的输电成本进行了比较[6]。以322km长的输电线路为例，若假设1100kV和500kV具有相同线路损耗，此时输电功率的经济转换点为2400MW，如图3-3所示，当输电功率超过这一点，采用特高压输电更为经济；若考虑1100kV通常比500kV的线路损耗要小得多，则1100kV和500kV的经济转换点应该比2400MW更低一些。考虑在中国规划的特高压交流输电线路的输送容量远大于2400MW，一般单回线路的输送容量就可以达到5000～6000MW，线路长度也远超过322km，且1100kV线路的线损比500kV线路小很多（前者通常约为后者50%或更小），因此特高压输电具有明显的经济性优势。

中国在特高压建设前期论证过程中，也对交流特高压与超高压线路的经济性进行了分析比较。分析认为，从经济上考虑，特高压交流输电技术与500kV交流输电技术的对比关系与输电容量、输电距离相关，而非一成不变的。此外在技术上，500kV交流输电受到系统稳定性的限制，输电距离一般不宜超过1000km，而1000kV交流输电距离可以超过2000km。考虑到中国远距离、大容量输电的需求，分析中以远距离输送相同大容量的电能为例建立详细的模型进行计算比较，认为采用特高压交流输电线路成本低、损耗小，具有较大的经济性和技术性优势。

3.3.2 直流特高压/超高压输电的经济性比较

目前直流输电还没有像交流输电系统那样形成标准的电压等级序列，直流项目设计、建设缺乏统一的标准，都是针对各实际工程单独地进行参数选择。此种思路在局部小范围可以实现直流工程设计与运行的优化，但从长远来看不利于大规模直流输电规划和换流站设备的制造。为此国家电网组织下属单位开展研究工作，提出了建立±1000（±1100）、±800、±660、±500kV直流电压等级序列的推荐意见。

为获得最大化的直流输电整体效益，针对不同电压等级直流线路进行了经济性比较研究[4]。结果显示：①单位容量投资随电压等级升高而上升，输电距离较长时各电压等级单位投资接近，容量投资随距离的增长率较低。②电压等级越低，线损费用越高，输电距离增加时，较低电压等级直流输电线损费用增长率更高。③近距离输电时较低电压等级直流输电年费用较低，随着输电距离增长，较高电压等级直流输电的经济性逐渐显现。在同时考虑投资变动、上网电价变动、利用小时变动和运营期变动的基础上，得到各个电压等级直流输电的经济输电距离：±500kV直流输电的经济输电距离小于1100km, ±660kV直流输电的经济输电距离为900～1700km, ±800kV直流输电的经济输电距离为1200～2700km, ±1000kV（±1100kV）直流输电的经济输电距离在1800km以上。

3.3.3 交流/直流特高压输电的经济性比较

特高压交、直流输电的适用场合不同，但在技术上采用特高压交、直流输电方式都能实现的情况下，则需要对交、直流输电这两种不同方式进行经济性比较，以选取合理的输电方案。

在远距离、大容量输电的情况下，直流输电线路的造价比交流输电低。直流输电一般采用双极两线一地制构成方式，只需要2根极导线，而三相交流线路则需要3根相导线。从输送能力上看，在相同导线截面和绝缘水平条件下，2根极导线的± 800kV直流输电线路的输送功率与3根相导线的单回1000kV交流线路所能输送的有功功率基本相当，都可以达到5000MW以上。故在输送相同容量的条件下，直流可以比交流节省一根导线及其相应配套的线路设施，如±800kV直流线路的绝缘子、金具数量约为1000kV交流线路的2/3。一条1000kV单回交流输电线路的最小走廊宽度一般约为50～60米左右，一条±800kV单回直流输电线路的最小走廊宽度一般约为30～40米左右。在输电走廊日益紧张的今天，直流输电在单位输送功率所占用的线路走廊宽度方面具有一定的优势。但是，直流输电需要在送、受电两侧多增加一个换流站及其相应的换流设备，故直流输电换流站的造价要比交流变电站高很多。所以，对于同样的输送容量，只有当输电距离超过某一长度时，从直流线路节省下来的费用才能抵偿换流站多花费的费用。通常将这个输电距离称为交、直流输电的等价距离。对于一定的输送容量，当输电距离大于等价距离时，采用直流输电方式会更经济。

国内外相关研究表明[7]，特高压1000kV交流输电与±800kV直流输电的等价输电距离为800～1000km，如表3-7所示。实际上对于不同的地区、国家，由于各自的情况不同，等价距离并不相同，即使对于同一个国家的不同输电工程，由于工程实施条件不同，等价距离也会有差异。