全球互聯(lián)電網(wǎng)方案的制作方法
【專利摘要】一種全球互聯(lián)電網(wǎng)方案，其特征在于：以地球北或南極地區(qū)為中心構(gòu)建互聯(lián)電網(wǎng)，連接北或南半球各主要地區(qū)；方案一，在北或南極核心地帶設(shè)置中心結(jié)點--多端直流換流站，以輻射方向鋪設(shè)高壓直流輸電電纜，輸電線路的數(shù)量是2條、3條、4條或更多條；或方案二，在北或南半球主要地區(qū)的北或南端設(shè)置聯(lián)結(jié)點--三端直流換流站，以環(huán)狀方式實施電網(wǎng)連接，并依次將各換流站用高壓直流輸電電纜聯(lián)結(jié)，形成閉環(huán)的O型聯(lián)結(jié)或開口的C型聯(lián)結(jié)，聯(lián)結(jié)點的數(shù)量是3個、4個或更多個。本發(fā)明具有覆蓋范圍大、利用地球時差、調(diào)配能力強、總路徑較短和有利于超導(dǎo)傳送的優(yōu)點。
【專利說明】全球互聯(lián)電網(wǎng)方案
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種輸電網(wǎng)相互聯(lián)結(jié)的方式，尤其涉及一種覆蓋范圍大、利用地球時差、調(diào)配能力強、總路徑較短的互聯(lián)電網(wǎng)。
【背景技術(shù)】
[0002]互聯(lián)電網(wǎng)可以在較大范圍內(nèi)調(diào)劑電力余缺，保障供電可靠性，并獲得良好的社會經(jīng)濟效益。當今世界上，已經(jīng)出現(xiàn)了幾個跨國的大型區(qū)域互聯(lián)電網(wǎng)，如加拿大-美國互聯(lián)電網(wǎng)，北歐-西歐互聯(lián)電網(wǎng)，東歐互聯(lián)電網(wǎng)，中國也與俄羅斯等接壤國家實現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)供電。
[0003]近年來，以風力發(fā)電、太陽能光伏發(fā)電為代表的可再生綠色能源蓬勃發(fā)展，在電力結(jié)構(gòu)中的比例逐年增大，在個別國家已達10%。但由于這些新能源受到自然條件的限制，具有明顯的間歇式特征。而目前的技術(shù)水平還不能以較為經(jīng)濟的辦法實現(xiàn)大功率、大容量存儲電能，因此在規(guī)模有限的電網(wǎng)中，很難充分消納這些新能源。為了更大規(guī)模地開發(fā)、利用新能源，就要進一步發(fā)展互聯(lián)電網(wǎng)，在更大的地理范圍內(nèi)調(diào)劑電力余缺。
[0004]由于地球的自轉(zhuǎn)，各地區(qū)晝夜交替，并存在地區(qū)時差。人們的生活節(jié)律、用電負荷
的峰谷起伏也與時差相對應(yīng)。譬如，當上海是白晝時，用電負荷很高，而此時紐約為黑夜，用 電負荷較低。如能實現(xiàn)上海與紐約的電力交換，就能削峰填谷，獲得良好的時差/峰谷差效 益
[0005]由于地理、歷史等各種原因，當今世界經(jīng)濟發(fā)展的主要區(qū)域集中在北半球，而北緯30度以北的歐洲、北美、東北亞地區(qū)的發(fā)展又占有較大權(quán)重。在此三大區(qū)域?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)互聯(lián)，將能在更大范圍內(nèi)進行電力資源的優(yōu)化配置，推動新能源的大規(guī)模開發(fā)和有效利用，有利于世界經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。
[0006]歷史上，最初的東西方交流是從陸路沿著緯度方向發(fā)展的，如中國與中亞、西亞交往的“絲綢之路”。隨著航海技術(shù)的進步，也實現(xiàn)了東西方向的環(huán)球航海航行。近些年來，航空、航海領(lǐng)域不斷探索東西方通行的更短路徑。中國-美國的航空客運已于2002年9月開辟了穿越北極的航線，并實現(xiàn)商業(yè)化運營。北京-紐約的航線長度從19000公里縮短為11000公里，減少了 8000公里，飛行時間從17小時縮短為13小時，獲得了良好的經(jīng)濟效益。很多國家的船務(wù)公司也探索了穿越北極的航海線路，并取得了初步成效，但由于北極冰凍期較長，以現(xiàn)有的航海技術(shù)能力，一年之中，僅有2個多月適合航行。
[0007]迄今為止，尚未有人提出過全球互聯(lián)電網(wǎng)的方案。原因在于，以傳統(tǒng)思考方式和技術(shù)發(fā)展水平，尚不足以提出較為可行的技術(shù)方案。近十年來，輸電技術(shù)和超導(dǎo)材料研發(fā)有了較快發(fā)展。在陸地上，按常規(guī)架空鋁線輸電方式，通過提高電壓、降低線路損耗，可以實現(xiàn)更遠距離的電力輸送。在中國，正負800千伏直流輸電技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用并實現(xiàn)商業(yè)化運行，其經(jīng)濟送電距離達3000公里以上。正在研發(fā)的正負1100千伏直流輸電技術(shù)的研發(fā)也已接近尾聲，其陸地上經(jīng)濟送電距離可達5000公里以上。在海底中，按常規(guī)的交聯(lián)聚乙烯外絕緣電纜技術(shù)，正負500千伏直流輸電電纜的研發(fā)制造已不存在技術(shù)障礙。在超導(dǎo)材料研究領(lǐng)域，常溫超導(dǎo)材料的研發(fā)進展很快。2013年4月在中國河南，長度350米、輸送電流10千安的超導(dǎo)直流輸電電纜，在經(jīng)過半年的試運行后通過了國家科技部的驗收。該條電纜是目前世界上傳輸電流最大的高溫超導(dǎo)電纜，也是世界首條實現(xiàn)并網(wǎng)示范運行的高溫超導(dǎo)直流電纜。2013年10月，日本長崎綜合科技大學加藤貴副教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組發(fā)現(xiàn)，利用石油制成含有碳分子的合成材料，如二萘品苯(picene),有可能在零下35度實現(xiàn)電流的超導(dǎo)傳輸。
[0008]在北或南極地區(qū)(北極是指北緯66度34分(北極圈)以北的廣大區(qū)域，也叫做北極地區(qū))建設(shè)北半球互聯(lián)電網(wǎng)，聯(lián)網(wǎng)的總路徑較短，區(qū)域之間電力交換的路徑也較短。北或南極寒冷的環(huán)境還有利于今后超導(dǎo)材料輸電電纜的低損耗運行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種覆蓋范圍大、利用地球時差、調(diào)配能力強、總路徑較短、推動可再生能源利用的全球互聯(lián)電網(wǎng)方案。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種全球互聯(lián)電網(wǎng)方案，其特征在于:以地球北或南極地區(qū)為中心構(gòu)建互聯(lián)電網(wǎng)，連接北或南半球各主要地區(qū)；
方案一，在北或南極核心地帶設(shè)置中心結(jié)點--多端直流換流站，以輻射方向鋪設(shè)高壓直流輸電電纜，，輸電線路的數(shù)量是2條、3條、4條或更多條；
或方案二，在北或南半球主要地區(qū)的北或南端設(shè)置聯(lián)結(jié)點一三端直流換流站，以環(huán)狀方式實施電網(wǎng)連接，并依次將各換流站用高壓直流輸電電纜聯(lián)結(jié)，形成閉環(huán)的O型聯(lián)結(jié)或開口的C型聯(lián)結(jié)，聯(lián)結(jié)點的數(shù)量是3個、4個或更多個。
[0011]如上所述的全球互聯(lián)電網(wǎng)方案，其特征在于:如上所述的北半球各主要地區(qū)包括歐洲、北美和東北亞地區(qū)，南半球主要地區(qū)包括南部非洲、南美洲和澳洲。
[0012]如上所述的全球互聯(lián)`電網(wǎng)方案，其特征在于:采用高壓直流輸電技術(shù)作為互聯(lián)電網(wǎng)的基本輸電方式，包括不同電壓等級、不同換流方式、不同接線方式的直流輸電技術(shù)和裝備。
[0013]如上所述的全球互聯(lián)電網(wǎng)方案，其特征在于:輸電線路采用海底直流電纜、冰凍層敷設(shè)直流電纜、架空直流輸電導(dǎo)線中的一種或多種。
[0014]如上所述的全球互聯(lián)電網(wǎng)方案，其特征在于:電纜、架空直流輸電導(dǎo)線的導(dǎo)電材料為金屬或金屬合金構(gòu)成的常規(guī)導(dǎo)電材料，無機化合物或有機化合物構(gòu)成的超導(dǎo)材料。
[0015]如上所述的全球互聯(lián)電網(wǎng)方案，其特征在于:北半球環(huán)形方案的四個結(jié)點換流站分別設(shè)置在加拿大馬更些河入海處a、俄羅斯勒拿河入海處b、挪威北端c和加拿大紐芬蘭省北端(或魁北克)d。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明以地球北或南極地區(qū)為中心構(gòu)建互聯(lián)電網(wǎng)，聯(lián)結(jié)北或南半球的主要地區(qū)，特別是北半球的歐洲、北美和東北亞地區(qū)，由此帶來的技術(shù)效果是:
(I)、比沿著緯線方向構(gòu)建的互聯(lián)電網(wǎng)的總里程更短，電力交換方式更靈活。(2)、利用地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的區(qū)域時差，將不同區(qū)域高峰電力負荷和低谷電力負荷相互調(diào)劑，實現(xiàn)“削峰填谷”，在跨國、跨地區(qū)范圍內(nèi)實現(xiàn)電力資源優(yōu)化配置，提高供電的可靠性和經(jīng)濟性。(3)、使北或南極地區(qū)豐富的風力發(fā)電資源得以充分開發(fā)、利用，并向北或南半球各地區(qū)供電，有利于節(jié)能減排，有利于世界經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。(4)、北或南極地區(qū)的常年低溫，有利于輸電線路以較低的電阻損耗運行，特別是有利于采用超導(dǎo)材料制造的輸電線路發(fā)揮其超導(dǎo)特性?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0017]圖1是方案一的示意圖。圖中虛線為海中線路，實線為路上線路。
[0018]圖2是方案二的示意圖。圖中虛線為海中線路，實線為路上線路。
[0019]圖3是本發(fā)明北半球C形環(huán)狀實施例互聯(lián)電網(wǎng)線路圖。
[0020]圖4是從另外一個角度俯視北極互聯(lián)電網(wǎng)。
【具體實施方式】
[0021]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣在本申請所列權(quán)利要求書限定范圍之內(nèi)。
[0022]以下實施案例是以方案二為基準的北半球C形環(huán)狀實施例。
[0023]東北亞-北歐聯(lián)絡(luò)線。從俄羅斯的哈巴羅夫斯克(伯力)_阿穆爾河谷-穿越斯塔諾夫山脈(外興安嶺)_勒拿河谷-在季克西(圖3中b點)進入拉普捷夫海。此段為陸路架空輸電線路，總長約2700公里(圖3左上角實線)。拉普捷夫海-切柳斯金角(北地群島南偵D -新地島北端-進入巴倫支海-挪威的諾爾辰角(圖3中c點)，此段為海底輸電電纜，總長約3300公里(圖3正上方虛線)。上述兩段之和為6000公里。在俄羅斯境內(nèi)的入海點季克西，建設(shè)三端互通的直流換流站。在俄羅斯境內(nèi)的伯力，建設(shè)三端分流的直流換流站，一路分支進入中國東北地區(qū)，另一路分支進入日本、韓國(也可選擇途徑中國東北、朝鮮)。
[0024]東北亞-北美西部聯(lián)絡(luò)線。穿越俄羅斯陸路部分與聯(lián)絡(luò)北歐的路徑相同，即在季克西附近進入拉普捷夫海，總長約2700公里。在季克西進入拉普捷夫海后，沿新西伯利亞群島南端向東-經(jīng)東西伯利亞海-皮弗特海-馬更些河口上岸(圖3中a點)，此段為海底輸電電纜，總長約3400公里(圖3左上部虛線)。上述兩段之和為6100公里。此后，可以沿馬更些河谷向南，再沿落基山脈西麓進入美加西海岸地區(qū)，或沿落基山脈東麓進入美加中西部地區(qū)(圖3左下部實線)。
[0025]北歐-北美東部聯(lián)絡(luò)線。從挪威的諾爾辰角-向西穿越格陵蘭島和冰島之間的丹麥海峽-繞過格陵蘭島最南端-向西從紐芬蘭省北部登陸加拿大(圖3中d點)，此段為海底輸電電纜，總長約5000公里(圖3右上部虛線)。登陸后沿著貝爾島海峽-魁北克，為陸上線路，總長約1300公里，即進入到美加東部聯(lián)合電網(wǎng)。上述兩段之和為6300公里。
[0026]綜上所述，環(huán)形方案的四個結(jié)點換流站分別設(shè)置在加拿大馬更些河入海處a、俄羅斯勒拿河入海處b、挪威北端c和加拿大紐芬蘭省北端(或魁北克)d。線路總長為15700公里，其中海路11700公里(三段虛線之和)，陸路4000公里(兩段實線之和)。而對比上海-美國舊金山約10200公里的航空距離，北極互聯(lián)電網(wǎng)的路徑總里程并不算太長。
[0027]圖4是從另外一個角度俯視北極互聯(lián)電網(wǎng)。圖中白色區(qū)域是海洋，左側(cè)黑色部分為北美大陸板塊，右側(cè)黑色部分為歐亞大陸板塊；黑色虛線為海中線路，白色實線為陸上線路。
[0028]本說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種全球互聯(lián)電網(wǎng)方案，其特征在于:以地球北或南極地區(qū)為中心構(gòu)建互聯(lián)電網(wǎng)，連接北或南半球各主要地區(qū)； 方案一，在北或南極核心地帶設(shè)置中心結(jié)點--多端直流換流站，以輻射方向鋪設(shè)高壓直流輸電電纜，輸電線路的數(shù)量是2條、3條、4條或更多條； 或方案二，在北或南半球主要地區(qū)的北或南端設(shè)置聯(lián)結(jié)點一三端直流換流站，以環(huán)狀方式實施電網(wǎng)連接，并依次將各換流站用高壓直流輸電電纜聯(lián)結(jié)，形成閉環(huán)的O型聯(lián)結(jié)或開口的C型聯(lián)結(jié)，聯(lián)結(jié)點的數(shù)量是3個、4個或更多個。
2.如權(quán)利要求1所述的全球互聯(lián)電網(wǎng)方案，其特征在于:如上所述的北半球各主要地區(qū)包括歐洲、北美和東北亞地區(qū)，南半球主要地區(qū)包括南部非洲、南美洲和澳洲。
3.如權(quán)利要求1所述的全球互聯(lián)電網(wǎng)方案，其特征在于:采用高壓直流輸電技術(shù)作為互聯(lián)電網(wǎng)的基本輸電方式，包括不同電壓等級、不同換流方式、不同接線方式的直流輸電技術(shù)和裝備。
4.如權(quán)利要求1如上所述的全球互聯(lián)電網(wǎng)方案，其特征在于:輸電線路采用海底直流電纜、冰凍層敷設(shè)直流電纜、架空直流輸電導(dǎo)線中的一種或多種。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的全球互聯(lián)電網(wǎng)方案，其特征在于:電纜、架空直流輸電導(dǎo)線的導(dǎo)電材料為金屬或金屬合金構(gòu)成的常規(guī)導(dǎo)電材料，無機化合物或有機化合物構(gòu)成的超導(dǎo)材料。
6.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的全球互聯(lián)電網(wǎng)方案，其特征在于:北半球環(huán)形方案的四個結(jié)點換流站分別設(shè)置在加拿大馬更些河入海處a、俄羅斯勒拿河入海處b、挪威北端c和加拿大紐芬蘭省北端或魁北克d。
7.如權(quán)利要求5所述的全球互聯(lián)電網(wǎng)方案，其特征在于:北半球環(huán)形方案的四個結(jié)點換流站分別設(shè)置在加拿大馬更些河入海處a、俄羅斯勒拿河入海處b、挪威北端c和加拿大紐芬蘭省北端或魁北克d。
【文檔編號】H02J3/36GK103701114SQ201310561979
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月13日
【發(fā)明者】梁涵卿, 梁旭明, 鄔雄, 張廣洲 申請人:梁涵卿, 梁旭明, 鄔雄, 張廣洲