[电力产业大转型]①重回爱迪生时代…从交流到直流的大转折“HVDC”
长距离输电有利于接入可再生能源
包括LS在内韩企大举投资HVDC
政府推进国产化 电力产业全面起步
“HVDC产业今后将迎来爆发式增长”
LS Electric近期中标东海岸·首都圈超高压直流输电(HVDC)1、2阶段项目的换流用变压器供应订单。该公司自2011年起斥资1100亿韩元在釜山建设国内首座HVDC专用工厂,持续推进核心设备国产化。
今年将再投入约1008亿韩元,在釜山事业场新建第二生产栋。第二生产栋将建于1万3223平方米用地上,计划在竣工的同时立即投产。新增生产线后,釜山事业场超高压变压器年产能将从约2000亿韩元扩大到约6000亿韩元。工厂正常运转后,将具备向西海岸能源高速公路项目全量供应HVDC变压器的量产体系。
LS Electric扩充HVDC变压器生产设施,是为了在直流时代抢占先机。自19世纪80年代爱迪生与特斯拉之间的“电流之战”以来,交流电(AC)在电力市场上已称雄一个多世纪。交流电之所以获胜,是因为在长距离输电方面较直流电更有优势。但交流电在复杂波形控制和电压维持方面存在问题,且在发电、输电、变电过程中产生的累积低效始终未能解决。
同时,随着风电、光伏等输出波动性较大的电源不断增加,各国基于交流的电网不稳定案例接连出现。由于交流电网在频率和相位变化方面极为敏感,要维持电能质量,就必须投入巨额调节成本。随着技术发展,直流电(DC)的诸多问题在能源传输领域也已得到大幅改善。
随着直流时代全面展开,电力基础设施投资也进入实质性扩张阶段。变压器、电缆、阀门等主要设备的供应正在快速增加,而处于核心位置的技术正是HVDC。
政府正通过面向国内企业的公开招标推动HVDC相关技术的国产化。目前HVDC的大部分核心设备,如变压器、换流器、电缆等,主要由海外企业供应,依赖度较高。要摆脱以全球企业为中心的市场结构,在核心业务上实现自主主导并提高成本效率,国产化被视为必不可少的课题。今年初竣工的杨州直流换流装置(Back to Back·BTB)项目以及已启动设计的西南海项目,均通过主办机构公开招标的方式,作为国产化示范项目推进开发。
在可再生能源与AI浪潮中 “直流”迅速崛起
在全球市场上,随着可再生能源普及和为实现碳中和而扩充输电基础设施的需求增加,加之超大型数据中心的用电需求激增,HVDC投资正进入快车道。尤其是海上风电、光伏等发电设施多位于远离城市的地区,连接这些设施的长距离输电基础设施的重要性日益凸显。美国能源部(DOE)在其发布的国家输电规划研究报告中也建议称,“为在2050年前实现碳中和,输电基础设施需在2020年的基础上扩充3.5倍”。
HVDC技术的作用,是将交流电转换为直流电进行输电,再将其重新转换为交流电进行供电。推动直流电转换的背后,“电力用半导体”的发展发挥了关键作用。过去,由于直流电在电压变换方面存在困难,其扩展性低于交流电,但近年来高压直流变换与控制技术大幅提升,使得直流电在长距离输电以及可再生能源并网方面被认为更具优势。尤其是可再生能源电源输出波动大、地域差异明显,基于直流的高效输电被视为必不可少。
据市场调研机构Verified Market Research(VMR)预测,全球HVDC市场将以年均8.1%的速度增长,到2033年市场规模将扩大至约28万亿韩元。为抢占未来增长型市场,中国、欧洲和美国正快速推进新项目。例如,美国正在推进连接爱荷华州与伊利诺伊州的“SOO Green HVDC项目”。该输电线路全长约560公里,目标采用525千伏超高压直流、容量2.1吉瓦,计划于2031年投运。
在韩国国内,也有多个HVDC项目正在进行中。海南~济州、珍岛~西济州、莞岛~东济州、北唐津~高德、杨州BTB等项目总投资约2.2万亿韩元,自2016年启动,目标在2038年前陆续竣工,共推进10余个项目。其中,为建设500千伏规模的东海岸-东首尔项目和西南海(西海岸能源高速公路)项目,计划总计投入16.8万亿韩元。
大势所趋是直流…成为未来增长引擎
直流化趋势不仅局限于输电领域,还在向配电与运行技术拓展。韩国国内也开始本格培育以直流为基础的电力网络为未来产业。韩国电力公社将参加于明年1月6日至9日在美国拉斯维加斯举办的全球最大电子与信息技术展览会“CES 2026”,并运营独立展馆。韩电计划在展馆中重点展示正在开发的直流配电技术,并介绍基于人工智能(AI)的电网运行技术。
韩电正在开发的中高压直流配电技术,可将交流与直流之间的转换损耗降至最低,适用于数据中心、电动汽车充电器(Electric Vehicle Charger,EVC)等领域。一位韩电相关负责人表示:“直流化不仅在大规模HVDC项目中重要性提升,在家庭、数据中心、电动汽车充电器等配电层级同样是日益重要的技术趋势”,“最近我们正将直流配电技术强调为国家增长动力”。
由于被普遍看好为持续成长型产业,市场对电力设备企业、重型装备企业的关注度也在提升。Seoul National University of Science and Technology未来能源融合学科教授Yoo Seunghoon表示:“全球范围内电力需求大幅增加,各国最终都需要长距离输电网络,HVDC将在其中发挥重要作用”,“HVDC产业必然会呈现爆发式增长”。
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