在美国能源系统中,一些最具价值的"地产"其实隐藏在人们的视线之内:输电走廊。这些狭长的土地承载着高压交流(HVAC)输电线路,横穿农田、郊区和工业园区。随着在新土地上架设线路变得越来越困难,这些走廊的重要性与日俱增。

在新走廊中架设输电线路可能需要10到15年的时间,这主要是因为与土地征用和环境审查相关的许可程序。为了在现有通行权(ROW)范围内增加容量,电力公司正在用先进导线替换HVAC系统中的老旧导线,这些新导线能够在相同的铁塔上输送更多电力。这种重导线改造及投运过程通常能在18到36个月内将线路容量提升50%到110%。GridLab于2024年发布的一项分析发现,在新输电走廊建设受限的情况下,到2035年,增加重导线改造可带来的新增电网输电容量几乎是单纯新建线路的四倍。

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这种方法已经证明了自身的价值。2024年,盐河项目(Salt River Project)对亚利桑那州凤凰城附近一条8.5英里长的230千伏线路进行了重导线改造,在约18个月内将其持续额定容量提高了约80%,同时重新利用了该线路上建于1970年代的铁塔。

联邦政策将加速这一转型。2026年9月,美国能源部宣布在其SPARK计划下为31个项目提供19亿美元资金。加上项目发起方约34亿美元的出资,计划总投资约为53亿美元,用于对超过1500英里的HVAC输电线路进行重导线改造或重建,并在近2.1万英里的额外线路上部署电网增强技术。这些项目合计预计将在现有通行权范围内新增23吉瓦的输电容量。

走廊的多重"租户"

这是一个很有前景的解决方案,但一个潜在的挑战在于,这些走廊往往是共享的。电力线路在地面上方架设,而油气管道则常常在其下方或旁侧铺设。这种共址布局是合理的,因为它能减少对土地的扰动,但这也意味着地上和地下的设施可能分别由不同的所有者负责。

HVAC输电线路和油气管道可能适用不同的监管要求,并由不同的完整性和腐蚀工程团队管理,无论它们属于不同的公司,还是同一公司内的不同部门。当一项升级改变了共享走廊中的条件时,这些团队之间的协调就变得至关重要。挑战在于,一方面要在地面上方增加容量,另一方面还要应对这可能对通行权范围内其他资产和设施造成的影响。

HVAC输电线路的升级改造需要对整个输电走廊进行统筹规划。(来源:AMPP,经许可使用)

更高运行电流如何影响附近的管道

靠近HVAC输电线路铺设的埋地钢质管道可能会受到交流感应电压和电流的影响。随着重导线改造提高了线路的载流能力和运行容量,附近管道所受的交流干扰也会随之增加,具体程度取决于电力线路与管道的布局配置以及已有的缓解措施。

交流干扰带来两方面的担忧:人员安全和管道腐蚀。首先是安全问题。感应电压会对在管道上或附近作业的人员造成电击危险。根据NACE SP0177标准的行业惯例,将15伏交流作为稳态接触电压阈值,而IEEE标准80则规定了评估故障条件下接触电压和跨步电压的准则。其次是腐蚀问题。管道依靠保护涂层和阴极保护(CP)来防止埋地钢材腐蚀。当感应交流电流遇到涂层上的微小缺陷时,会向土壤中放电,并加速该处的腐蚀。在这种情况下,电压并非判断腐蚀风险的最佳指标。INGAA基金会委托DNV GL于2015年发布的一份报告指出,当采用15伏交流阈值时,该标准"考虑的是人员安全,并不必然能够解决腐蚀问题"。

腐蚀风险更直接地取决于涂层缺陷(即"针孔")处的交流电流密度,而非单纯的电压大小。ISO 18086提供了评估阴极保护管道交流腐蚀风险的准则。即便电压读数仍在人员安全限值以内,HVAC电力负荷的增加也可能引发腐蚀隐患。

邻居的升级改造影响所有人

管道运营商可能需要应对邻近电力公司所做出的变更。联邦法规在49 CFR 192.473(c)条款中预见到了这种情况,该条款要求陆上天然气输送运营商在出现新的杂散电流来源时开展干扰调查。这包括电压升级、新增线路或增加发电容量的HVAC电力线路。当交流干扰电流密度达到或超过100安/平方米,或当干扰妨碍管道安全运行、或可能对环境或公众产生不利影响时,运营商必须制定补救行动方案。

这一触发条件的前提是管道运营商知悉情况发生了变化。相同电压等级的重导线改造在该法规中并未被明确列出,但监测结果表明,杂散电流的显著增加会触发开展干扰调查的要求。由于重导线改造仍在现有通行权范围内进行,往往可以在选址审查相对有限的情况下推进。在这种情况下,电力公司与管道运营商之间的交接沟通对于风险缓解至关重要。

目前双方都已有相应的技术指南可供参考,电力输电所有者方面有IEEE 2746标准,管道运营商方面则有NACE SP0177和SP21424标准。电力输电所有者与管道运营商之间的早期协调,应当成为重导线改造规划的一部分。

加利福尼亚州一项相关的HVAC电力输电升级改造项目,展示了运营商如何照顾到邻近管道的情况。2025年,南加州爱迪生公司(Southern California Edison)表示,在其埃尔多拉多-卢戈-莫哈韦(Eldorado-Lugo-Mohave)升级项目完成的全部补偿容量范围内,公司不打算让卢戈-莫哈韦(Lugo-Mohave)输电线路满负荷运行,直到南加州燃气公司(SoCalGas)管道的交流缓解工程完工为止。两家公司正就该缓解工程的范围、进度和成本展开合作。

超越资产所有者的规划考量

输电走廊穿越社区,其影响范围远不止于资产所有者本身。另一个共享走廊的相关案例来自普吉特海湾能源公司(Puget Sound Energy)的"东区赋能"(Energize Eastside)项目,该项目将一条穿越西雅图地区四个郊区、长16英里的输电走廊从115千伏升级至230千伏。该走廊与奥林匹克管道公司(Olympic Pipe Line)的两条石油管道共用,该项目2016年的规划研究展示了当重大基础设施系统并行运行时,资产所有者如何评估安全性。

在许可审批过程中,管道安全是一项重要关切。普吉特海湾能源公司委托开展的一项2016年交流干扰研究,评估了不同的输电线路配置和路线方案将如何影响附近的管道。该研究建议选择能够降低干扰的配置方案,并在线路投运后开展现场监测。该项目还包括在设计和施工阶段与管道运营商持续协调,并采取额外的安全措施。

缓解措施本身也可能涉及土地所有者。安装接地系统或梯度控制线可能需要沿管道开挖沟槽,因此即便升级改造在现有通行权范围内进行,也仍可能涉及地表扰动。

为整条走廊做规划

这些挑战都不能成为反对重导线改造的理由。这仍是增加容量最快速、最节约土地的方式之一。在任何重导线改造项目中,容量规划都应考虑到整条走廊的情况。对整条走廊进行规划,还意味着要考虑一项资产发生事故可能如何影响邻近的基础设施和运营。这包括在线路负荷或额定容量将发生变化时提前通知共址运营商、共享负荷数据、在重新投运前联合建模评估干扰、将缓解措施纳入项目成本预算,以及在投运前后通过调查确认效果。

输电所有者和管道运营商应提前进行协调,确保干扰评估、完整性与腐蚀管理以及任何必要的缓解措施都纳入升级改造规划之中。

——蒂姆·冈萨雷斯(Tim Gonzalez)是材料保护与性能协会(Association for Materials Protection and Performance)能源完整性解决方案部门副总裁。

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