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美国统一电网或终将不再是梦想

悦智网  · 公众号  ·  · 2017-09-13 15:17

正文

这是一个做了几十年之久的美梦: 构建一个统一的、巨大的北美电网,横跨大西洋至太平洋、纵及墨西哥至北极圈。这样一个覆盖大洲的电网会将几十千兆瓦的风电功率从大平原输送至东西两岸各个城市。而太平洋西北部的水电则可以流向芝加哥,德克萨斯州的风电可以到达马萨诸塞州、密西西比州和蒙大拿州。这样一个收益颇丰、经济可行且形式可靠的电网是如此美妙。然而,尽管人们已经作了诸多研究,甚至也几多尝试建设这样一个电网,却从未实现。这主要是因为一直缺乏相关技术和政治意愿。

不过,工程师们将在技术方面迈出重要的一步。一项8年来一直停滞不前的宏大项目Tres Amigas将最终实现北美三大电网——东部电网、西部电网和德克萨斯州电网——的互联,共同覆盖美国本土的48个州和加拿大的8个省。位于新墨西哥州东部的Tres Amigas是三大电网的交汇点,将作为一个“特大型发电站”向各个方向输送高达20千兆瓦的电力。

2015年11月,建筑工人开始了项目第一期的建设工作:利用56公里长的输电线路将新建的3个风电场与特大型发电站相连,然后再经由黑水变电站(Blackwater substation)到达西部电网。预计在今年年底之前,这条345千伏的线路将开始通电运营,同时也将对黑水变电站进行升级,增加高达500兆瓦的风电处理能力。

根据估价,最终计划将再建3条输电线路,与德克萨斯州的变电站相连,其中一条通至德克萨斯州电网(通常被称作ERCOT,即电网运行方“德克萨斯州电力可靠性委员会”的英文缩写),其余两条则与东部电网相连。

这4条输电线路将在面积为58平方公里的Tres Amigas站点汇聚,公司将在这里安装高压直流变流器,将交流电转为直流电,然后再转回交流电,此外还有一个较小的5兆瓦存储器,用于管理电压和电频。随着签约伙伴数量的不断增加,可以再增加一些额外的变流器和存储器。其他的一些计划则需要建立一个电力市场枢纽,使交易商利用地区间的电价差异。例如,2015年8月10日,ERCOT和西部电网之间的价格差异达到了2331.54美元/兆瓦时。而利用此差价则可以从总体上降低用户的电费费率,刺激更多的投资。

建立与现有交流电网络相连的高压直流电节点 ——该配置被称为高压直流输电(HVDC)覆盖——能够增强整个电网的稳定性,使其对停电和故障的反应更加灵敏,Tres Amigas的首席执行官菲利普•G•哈里斯(Philip G. Harris)如是说道。“大型的集成交流系统通常都不够稳定,”他说,“而HVDC覆盖能够实现大量电力的快速传输,因此它能够在电网不断发展的过程中大幅提高其稳定性。”他还补充道,西欧的一些电网运营商已经开始安装或正在规划HVDC覆盖。中国和印度甚至更超前,其所安装的传输电网完全基于HVDC。

现在,美国的几个主要电网之间已经建立了联系,例如连接东西电网、位于内布拉斯加州西尼市附近的200兆瓦HVDC换流站,以及连接德克萨斯州和东部电网、位于德克萨斯州欧克兰宁市外的220兆瓦HVDC电站。而Tres Amigas则会将三大电网汇聚至一处,且功率更高。

该想法是哈里斯在卸任PJM公司首席执行官后不久向Tres Amigas提出的,PJM是一家覆盖美国中大西洋地区的区域性电网和电力批发公司。2008年时哈里斯曾表示:“我们在制定计划后几个月的时间内仅获得了几百万美元的资金。”因为全球金融危机切断了资金来源,“电力部门告诉我们,他们支持Tres Amigas项目。”哈里斯说,但是习惯于为发电或输电项目提供资金支持的投资者们“却不知该如何将此项目归到‘发电或输电’一栏”。

因此,除建设这个特大型发电站之外,哈里斯和他的伙伴们作了一切努力:他们完成了系统评估,找到了一系列供应商,租赁土地用于建设特大型发电站,拿到了通行权,也获得了监管机构的批准。原先计划的完工时间为2013年之前,但后来却一拖再拖。事实上,2015年7月,Excel Energy公司终止了与Tres Amigas所签署的一项关于特大型发电站与东部电网相连的协议,协议中的交付期限早已过去多年。但哈里斯深信,一旦其团队开始更新对Tres Amigas的互联研究,该协议便可重新恢复。







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