如果給你一千個膽量,你可能不敢想,建設一條3800公里長的奇異輸電線路,從非洲的撒哈拉沙漠通過海底向北歐的英國輸送電力,不是跨省跨國,而是洲際電力輸送,這純粹是妄想嗎?但英國人只是敢於思考,將其納入國家優先基礎設施專案,而另一邊的摩洛哥也表示支援該計畫,這可能是乙個250億美元的專案,可能正在逐步成為現實。
該計畫來自一家名為 Xlinks 的公司,該公司設想在非洲摩洛哥乾旱的 Qalmin-Nong 地區建造乙個 200 平方公里的太陽能光伏發電場,以及乙個從日出到黃昏發電的大型風電場,然後將其儲存在乙個 5 吉瓦的儲能設施中,然後通過來自葡萄牙的高壓直流 (HVDC) 輸電 (HVDC) 電纜進行運輸。 西班牙,法國附近的海床,運往3800公里外的英國德文郡,預計將於2024年完工,滿足英國8%的電力需求。
我之所以要說奇怪,是因為3800公里長的輸電線路可以說是聞所未聞的,那麼它能實現嗎?
根據Xlinks的計畫,電纜將鋪設在歐洲大陸架下,距離海床約700公尺,電纜需要加固以承受70個大氣壓,這可能不是問題,因為世界上已經有類似的海底傳輸電纜,例如英國和挪威之間的北海連線線(NSL), 全長720公里,將於2024年投入運營;英國和丹麥之間全長765公里的維京鐵路線預計將於1月通電以色列至希臘的歐亞互聯線全長1208公里,最低點位於海底3000公尺處,已於2024年開工建設,預計2024年完工。
所以從技術上講,最大的不確定因素可能是3800公里的傳輸距離,那麼現在這樣的事情有先例嗎?
我們剛才說的就是海底電纜,其實在陸地上,已經有近3800公里的輸電線路,這是2024年建成的從新疆到安徽的特高壓直流輸電系統,全長3293公里,額定電壓1100kV,輸電容量12GW,總投資407億元。
所以從這個角度來看,3800公里應該不是什麼大問題。 很多人可能很好奇,為什麼不使用交流電呢?現在使用的不是全是交流電嗎?
實際上,目前的超長距離傳輸只能通過高壓直流傳輸,因為直流傳輸投資較少,損耗較低,而超長距離傳輸由於交流電的特性,基本上是無法實現的。
首先是成本更低。 在相同功率的情況下,直流輸電比交流輸電可節省1 3根電線,而且鐵塔更簡單,再加上交流集膚效應,即越靠近電線表面,電流密度越大,電阻增大,損耗增大,導線的截面積也必須增加, 一般來說,將節省 1 3 到 1 2 的成本。
然後損失更少。 由於直流電只傳輸有功功率,而交流電同時傳輸有功功率和無功功率,因此交流電的損耗較大,一般來說,直流電傳輸的損耗為每1000公里3.5%左右,而交流電將增加近一倍,達到67%。
最致命的問題其實是電容效應,它使得直流輸電在海底和地下都毫無用處。 這是因為在海底或地下交流輸電的情況下,芯線包裹在絕緣層和金屬護套中,會表現出高電容特性,相當於乙個長同軸電容,必須有額外的電流來充電這個電容,導致熱量損失增加, 溫度公升高和距離過長甚至可能導致短路並燒毀電纜。直流電纜的電容僅在首次通電或電壓等級變化時才充電,不需要額外的電流,因此不會造成熱量損失和發熱,使其更加可靠和高效。
此外,直流輸電還可以在不同頻率的交流系統之間非同步互連,新能源發電直接接入交流系統,但也存在技術相對複雜、換流站成本高、過載能力有限、額外轉換裝置導致可靠性和可用性降低等缺點。
儘管如此,從上面的分析中,我們實際上可以看出,如果英國要建造這條3800公里的海底輸電電纜,它應該在技術上是可行的,經濟、政治和社會問題可能更具挑戰性。 事實上,南半球還有乙個更雄心勃勃的專案,那就是澳亞電力連線(AAPowerlink),該專案包括800公里的陸上電纜、4,500公里的海底電纜和高達20吉瓦的發電量,總投資為350億澳元,將太陽能從澳大利亞北領地輸送到新加坡。
然而,今年年初,由於新一輪融資衝突,兩大股東分手,導致其進入託管狀態。
所以整體來看,雖然英國的專案看起來很精彩,但隨著全球新能源戰略和輸電技術的發展,可行性應該不會有太大的問題,最大的問題更有可能是錢的問題。