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摘要：针对柔性直流输电工程，在简述其经济运行范围的基础上，对不同电压等级的工程投资成本、运行成本、投资回报进行对比分析，旨在为实际工作中，电压等级的合理确定提供参考借鉴。
关键词：柔性直流输电；电压等级；经济性
柔性直流输电在智能电网这一重要发展趋势下，具有重要作用和现实意义，而其不同的电压等级有不同的经济性，需要在前期评估工作中切实做好对比分析，以选取合适的电压等级，使输电处在经济运行状态中。
1柔性直流输电经济运行范围
1.1容量和电压等级之间的关系
电压等级的初步估计过程中，可采用下列方式确定电压等级：
其一，采用经验公式，可表示为：
按西德公式可得：
其二，统计曲线。统计目前已投入运行的工程对应的容量和电压之间的关系，并将统计结果绘制成曲线。在线路的输电功率确定以后，根据曲线能快速确定电压等级。从现有资料可以看出，当前的柔性直流输电系统输送容量主要保持在百兆瓦以内，而电压等级则处在数十千伏至数百千伏范围内[1]。
其三，电缆手册。根据电缆的相关参数，结合输送容量，确定材质及电缆的敷设方法，选定适宜的电压等级。
1.2经济输送范围
在输送容量给定以后，输电距离对工程的投资与运行成本将有直接影响，成本变化实际速率也会受到电压等级的影响。基于此，在做经济对比时，会有一个分界点，也就是临界经济距离。技术对比过程中，两种不同的输电技术会有临界经济距离。
2柔性直流输电投资成本
以某工程为例进行分析，其输送电力为300MW，输送距离为70km。采用经验法确定电压，处在-207kV~+207kV范围内，根据电缆手册，确定两种电缆类型，电压等级分别为±150kV与±80kV，同时需进行带空隙敷设电缆。对以上工程的投资成本进行对比分析。
2.1换流站
在换流站中，主要有以下几种设备：其一，交流变；其二，反应器；其三，直流电容；其四，交流滤波器；其五，阀塔；其六，水冷装置。通过对柔性直流输电的合理应用，能减少电气设备，降低成本。当电压等级为±80kV时，单位造价为1000元/kW，总造价为6亿元；当电压等级为±150kV时，单位造价为1100元/kW，总造价为6.6亿元。
2.2电缆
当电压等级为±80kV时，电缆的横截面积为2200mm2，重量为9kg/m，直径为81mm；当电压等级为±150kV时，电缆的横截面积为800mm2，重量为5kg/m，直径为71mm。通过计算，两种电压等级的原材料实际消耗量为630t与350t，单位造价分别为630元/m和610元/m，则总造价分别为0.441亿元和0.427亿元。
2.3总造价
根据已有工程经验，换流站实际造价通常为总造价30%左右，随着电压等级的不断变高，换流站造价所占比例明显升高，进行造价评估时，应以电压等级为依据确定比例。当电压等级为±80kV时，换流站的造价为6.0亿元，所占比例为30%，总造价为20亿元；当电压等级为±150kV时，换流站的造价为6.6亿元，所占比例为35%，总造价为19亿元。
通过以上分析可知，工程中，随着电压等级的不断升高，换流站工程造价随之提高，占比变大，对总造价造成更大的影响[2]。
3柔性直流输电运行成本
对于年运行费用，主要指的是工程运行过程中一年内支出的所有费用。在输电工程当中，主要为维护费用与传输损耗。
3.1传输损耗
在柔性直流输电工程中，传输损耗可采用以下公式计算：
（3）
从式（3）可知，电缆截面越大，发生的线损就越小，但会增加一定投资；相反，电缆截面越小，发生的线损就越大，难以满足输电要求。工程中，应按经济电流密度，选择适宜的截面面积[3]。
3.2换流站损耗
在柔性直流输电工程中，换流站发生的损耗往往大于普通直流输电。换流站产生的损耗可采用以下公式计算确定：
3.3传输损耗率
对于传输损耗率，主要是指输电时产生的电能损耗和容量之比，可用其来对系统运行是否经济进行考核，具体的计算公式为：
（5）
3.4维护费用
以上述参数为依据对维护费用进行分析，可将维护费用定义为：
从式（3）~（7）可以看出，当输电工程的容量完全相同时，各电压等级有不同的维护费用及损耗费用。
4柔性直流输电投资回报
4.1投资收益率
对于投资收益率，还可称之为投资利润率，为投资收益在投资成本中的占比，可表示为净收入和原始投资之比。利用投资收益率，能真实反映出投资收益，如果收益率比净资产收益率低，则说明投资失败，需对投资项目进行改善；如果收益率比净资产收益率高，则有可能存在利润操纵，需对各项收益是否合格进行分析[4]。
在输电工程中，其年度投资收益以及投资收益率分别可表示为：
工程建设贷款的还款主要采取等额本息法，也就是将贷款本金与利息相加，再均摊到期限各月当中，每月定期还固定款。
4.2投资回收期
对于投资回收期，还可将其称作投资返本年限，项目净收益抵偿所有投资的时间。在实际工作中，可利用财务现金流量表中累计净现金流量计算确定。投资回收期与年内收益分别可表示为：
5结论
经过上述经济性对比，可得出以下结论：
（1）柔性直流输电系统输送容量主要保持在百兆瓦以内，而电压等级则处在数十千伏至数百千伏范围内。
（2）随柔性直流输电系统电压等级的不断升高，换流站所需造价变高。
（3）随柔性直流输电系统电压等级的不断升高，电缆原材料消耗量变少，其造价较低。
（4）综合考虑换流站与电缆及其它影响因素，随柔性直流输电系统电压等级的不断升高，工程造价明显减少。
（5）随柔性直流输电系统电压等级的不断升高，工程的维护费用均传输费用均有所减少。
（6）从长远角度看，伴随柔性直流输电工程相关技术日益成熟，与换流站等主要设备生产、维护造价的不断降低，该系统的实际运营将有更好的经济性，表现出显著的综合优势，值得大范围推广应用。
参考文献：
[1]杨洁,刘开培,王东旭.向无源网络供电的双端柔性直流输电系统小信号稳定性分析[J].中国电机工程学报,2015,35(10):2400-2408.
[2]杨洁,刘开培,余俞.交流电网互联的双端柔性直流输电系统小信号建模[J].中国电机工程学报,2015,35(09):2177-2184.
[3]徐政,薛英林,张哲任.大容量架空线柔性直流输电关键技术及前景展望[J].中国电机工程学报,2014,34(29):5051-5062.
[4]邓旭,王东举,沈扬.舟山多端柔性直流输电工程换流站内部暂态过电压[J].电力系统保护与控制,2013,41(18):111-119.
[5]汤广福,贺之渊,庞辉.柔性直流输电工程技术研究、应用及发展[J].电力系统自动化,2013,37(15):3-14.