【汇总】你应该了解的电力系统新技术

03.半波长输电技术

我国的一次能源基地与负荷中心相距甚远，如新疆煤电基地、西藏水电基地到东部负荷中心的距离约3000km。对超远距离、超大容量的电力输送，半波长输电技术(Half-Wave-Length AC Transmission，HWACT )成为一种可行的解决方案。

由电路原理可知，输电本质上波的传播过程，当线路足够长时，在传输功率极限和沿线电压分布等方面会出现许多与常规输电线路不同的特性。

半波长输电正是根据交流线路长度等于一个工频半波，即3000公里(50Hz)时，输送功率极限可以达到无穷大这一特性而确定的输电方式(适用于理想的无损线路)。

基于传输线和二端口理论推导出可用于工程计算的特高压半波长交流线路的准稳态模型。输电线路的正序参数可以等效为π形二端口形式。

传输线二端口π形等值线路

无损线路首、末端的有功功率和无功功率方程为：

式中δ为首末端电压相位差，当sinδ=1时，线路传输的有功功率最大，即线路的功率极限为：

以自然功率为基准值，不同线路长度下的极限传输功率特性如下图所示，当βl=π或0时，即l=0或3000km时，理论上功率极限趋于无穷大。因此半波长输电线路的理论传输功率远大于常规线路。

从理论分析上看，当输送距离为半波长时，输电特性等同于一条极短电气距离的输电线路。理论上输电功率可达到无穷大。

但实际的输送功率要受到沿线电压分布和线路绝缘水平等因素的制约。

对于理想半波长输电，首端和末端的电压、电流幅值都相等，相位差180˚。

因此，末端电压和末端电流之间的夹角与首端电压和首端电流之间的夹角相同，电源与负荷之间的电气距离接近于零，经半波长交流输电的远方电源在某些电气特性上几乎等同于受端本地电源。

对无损半波输电线路来说，输电过程既不消耗和吸收有功，也不消耗和吸收无功，有功和无功都无损地从首端传到末端。

半波长输电技术应用场景

①点对网远距离大容量输电

输电能力可达到550万千瓦左右。考虑半波长输电自身特点，远方电源的电气特性相当于就地电源，可实现全线无功自平衡，无需安装无功补偿设备，全线无需设置中间开关站，可以和直流输电系统一样实现点对点或点对网输电，但在输电距离方面不如直流输电灵活。未来还可用于6000km、9000km甚至12000km的输电距离。

②送端电网与受端电网之间的联网

初步的经济性比较研究表明，半波长输电与直流输电相比，单位容量年费用具有一定的优势或持平。但值得指出的是，半波长线路不可与普通长度的线路并联。

但值得指出的是，半波长线路不可与普通长度的线路并联。

可利用半波长点对网双落点线路进行立体电网构建。

利用半波长线路电气距离近似为 0 的特性，通过两(多)条起点相同的半波长线路分别落点至受端电网不同的点，即可将受端电网内 2(多)个相隔较远的落点通过半波长线路及其共同送端联接在一起，构建“立体电网”。

“立体电网”可极大改变电网形态，大大缩短落点之间的电气距离，将显著改变同步电网的结构，明显改善同步电网的稳定性，提高同步电网内部发电机的直接同步功率支援能力。