及早建設跨區(qū)域特高壓輸變電線路

　　發(fā)展特高壓等大容量、高效率、遠距離先進輸電技術，形成若干條采用先進特高壓技術的跨區(qū)域輸電通道已經(jīng)列入國家“十二五”規(guī)劃綱要：要求盡快建設特高壓輸電線路是2010年全國人代會代表意見較集中的提案，被列為全國人大需重點辦理的11個提案之一。北非、中東政局動蕩，利比亞戰(zhàn)局和日本福島核電危機，再次為我們敲響了能源安全的警鐘。同時，原油、煤炭價格快速上漲，通脹壓力加大，市場煤和計劃電的矛盾依然突出，已經(jīng)威脅到電力的正常供應。浙江省遭遇七年來最大的電荒，而福島核電危機又必將影響到核電建設，跨區(qū)域電力交換設施建設更加迫切地擺到我們面前。

　　但有的同志對建設特高壓輸電線路，特別是有無必要把華北、華中和華東區(qū)域電網(wǎng)用特高壓交流輸電線路聯(lián)結成“三華”（華北、華中、華東）同步電網(wǎng)持有疑議，意見主要集中在：

　　·一是建設特高壓同步電網(wǎng)，特別是“三華”同步電網(wǎng)，擔心電網(wǎng)規(guī)模太大，系統(tǒng)發(fā)生嚴重故障產(chǎn)生連鎖反應引發(fā)垮網(wǎng)，存在造成大面積停電的安全隱患；

　　·二是既然特高壓交流輸電存在較大爭議，能否跨區(qū)輸電只發(fā)展特高壓直流輸電；

　　·三是對特高壓輸電的經(jīng)濟性存在疑慮，爭論輸煤好還是輸電好。但這些議論大多局限在感性看法上，科學計算論證的定量依據(jù)不足。

　　國家能源委專家咨詢委員會認為，各種意見均應以科學計算論證為依據(jù)。為此，于2010年4月22日組織電力專業(yè)委員會中的電力系統(tǒng)專家、院士和能源技術經(jīng)濟方面的專家，邀請原電力部部長史大楨、副部長陸佑楣、陸延昌等老領導和高等院校的電力系統(tǒng)教授、院士，到中國電力科學研究院（以下簡稱電科院）進行了學習調研和研討。

　　討論中回顧了我國電網(wǎng)的發(fā)展歷程。2010年，我國總發(fā)電裝機達到9.62億千瓦，是1978年的16.78倍，裝機總量從世界第21位躍居到第2位；全社會用電量4.19萬億千瓦時，比1978年增長16.78倍。220千伏以上輸電線路達到44.3萬公里，增長19.1倍；變電容量20.8億千伏安，增長81.6倍。電力工業(yè)無論從量上，還是從質上都發(fā)生了巨大變化。隨著電網(wǎng)規(guī)模的迅速擴大和電壓等級的升高，電網(wǎng)穩(wěn)定破壞事故卻日益減少。20世紀70年代電網(wǎng)穩(wěn)定破壞事故年均19次，1981—1987年減少到年均6.7次，1987—1997年降到年均2次，1997年以來主網(wǎng)沒有發(fā)生穩(wěn)定破壞事故，而同期北美、歐洲、日本、巴西都發(fā)生過大面積停電事故，中國電網(wǎng)技術已經(jīng)躋身國際先進水平。

　　隨著計算機科學的發(fā)展，大規(guī)模仿真模擬計算成為可能。電科院歷時8年成功研制出世界上第一套可模擬上萬節(jié)點級大規(guī)模電力系統(tǒng)的實時數(shù)字仿真裝置，達到國際領先水平，于2010年榮獲國家科技進步一等獎。電科院構建了三種方案開展全國電網(wǎng)安全穩(wěn)定計算和安全性對比研究，進行仿真模擬故障計算：

　　一是500千伏方案：維持現(xiàn)有500千伏電壓網(wǎng)架，各大區(qū)域間以直流輸電線路相聯(lián)。

　　二是“三華”特高壓異步方案：華北、華中以1000千伏交流相聯(lián)，形成同步電網(wǎng)；華東電網(wǎng)與華中、華北電網(wǎng)以直流相聯(lián)，為異步區(qū)域電網(wǎng)。

　　三是“三華”特高壓同步方案：用1000千伏特高壓交流將“三華”區(qū)域電網(wǎng)聯(lián)結成“三華”同步電網(wǎng)。

　　電科院將我國現(xiàn)有的220千伏、330千伏、500千伏和750千伏交流線路和±500、±660、±800千伏直流輸電線路，以及擬建設的1000千伏交流、±800千伏直流線路的數(shù)據(jù)輸入仿真系統(tǒng)。方案一共輸入支路線35750條、母線11485個；方案二共輸入支路線35932條、母線11547個；方案三共輸入支路線35921條、母線11540個。涵蓋了接入220千伏及以上線路的大型水電、火電、風電、核電等各類發(fā)電機組。針對三個方案均進行了安全穩(wěn)定性評估、直流系統(tǒng)發(fā)生故障情況比較、多饋入直流受端系統(tǒng)的支撐能力、系統(tǒng)潮流轉移能力、應對連鎖反應性嚴重故障能力比較，計算結果如下。

　　1.系統(tǒng)安全穩(wěn)定性評估

　　500千伏方案：個別地區(qū)交流系統(tǒng)不滿足“N—1”要求，華中存在交流系統(tǒng)“N—2”故障導致受端損失大量負荷情況，華東存在交流系統(tǒng)“N—2”故障造成系統(tǒng)崩潰情況。

　　“三華”特高壓同步方案：交流“N—1”故障下系統(tǒng)能保持穩(wěn)定，部分送端交流線路“N—2”故障下需采取切機措施，不會損失負荷，系統(tǒng)保持穩(wěn)定運行。

　　2.直流系統(tǒng)發(fā)生故障情況的比較

　　500千伏方案：錫盟、蒙西外送直流單極閉鎖需要采取切機措施；雙極閉鎖故障下，華中電網(wǎng)存在損失大量負荷情況，華東電網(wǎng)會導致500千伏線路超過熱穩(wěn)，引發(fā)連鎖反應，造成大停電事故。

　　“三華”特高壓同步方案：直流單極閉鎖，系統(tǒng)均能保持穩(wěn)定；部分直流雙極閉鎖，需采取切機措施，不會損失負荷。

　　3.多饋入直流受端系統(tǒng)的支撐能力比較

　　500千伏方案：多饋入直流受端系統(tǒng)支撐能力弱，電網(wǎng)運行難度大，抵御嚴重故障能力差，易發(fā)生連鎖反應，導致電網(wǎng)崩潰。“三華”特高壓同步方案：直流饋入規(guī)模合理，受端電網(wǎng)支撐能力強，安全穩(wěn)定運行難度小，抵御嚴重故障能力強，電網(wǎng)穩(wěn)定水平高。

　　這一計算結果回答了全部采用直流輸入華東電網(wǎng)是否合理的問題。直流系統(tǒng)需要交流電網(wǎng)提供支撐，如受端交流系統(tǒng)因故障電壓下降，導致?lián)Q流站從系統(tǒng)吸收無功功率大幅增加，破壞無功平衡。國內外研究表明受端系統(tǒng)直流落點個數(shù)越多、落點越集中、直流輸電規(guī)模越大，系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定問題越突出。500千伏方案在線路故障斷開后，受端系統(tǒng)對多饋入直流支撐能力下降明顯，會發(fā)生連鎖反應性故障。

　　4.系統(tǒng)潮流轉移能力比較

　　500千伏方案：川渝與華中主網(wǎng)聯(lián)系薄弱，特高壓直流閉鎖后潮流轉移帶來的熱穩(wěn)定、功角穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定問題突出，川渝相對華中電網(wǎng)呈弱阻尼振蕩。如發(fā)生直流雙極閉鎖故障，將導致華東省間聯(lián)絡線超過熱穩(wěn)極限，引發(fā)連鎖反應，導致系統(tǒng)失穩(wěn)。

　　“三華”特高壓同步方案：形成“強交強直”混合電網(wǎng)結構，電網(wǎng)能夠抵御特高壓直流閉鎖故障帶來的沖擊，特高壓交流潮流轉移能力強，能夠承載直流單雙極閉鎖帶來的潮流轉移。

　　5.應對連鎖反應性嚴重故障能力比較

　　“三華”特高壓同步方案：多饋入直流地區(qū)電網(wǎng)不會引發(fā)交流通道的連鎖反應。電科院對方案二，即華東電網(wǎng)與華北、華中電網(wǎng)為異步電網(wǎng)進行了模擬計算分析，結論是，如果采用第二方案，大容量直流集中落點帶來的受端系統(tǒng)電壓穩(wěn)定問題嚴重，存在交流“N—2”故障后造成系統(tǒng)崩潰、大面積停電的情況。“三華”特高壓同步方案減少了直流饋入，交直流協(xié)調發(fā)展，承受嚴重故障能力強。

　　考察和研討還對輸煤和輸電的經(jīng)濟性進行了討論。大家認為輸煤和輸電都是能源遠距離輸送的方式，要因地制宜，相輔相成，互為補充，不存在相互排斥的問題。電力部的老領導認為，遠輸煤、近輸電是20世紀60年代提出來的，當時各大區(qū)電網(wǎng)都未相聯(lián)，煤很廉價，運輸也不像現(xiàn)在這樣緊張，運價也低，而輸電線路當時只有220千伏，不適于長距離輸電。但現(xiàn)在煤價、運價有了很大提高，輸電技術也有了很大進步，500千伏交直流甚至±800千伏直流、1000千伏交流已開始運用，遠距離送電成為可能，經(jīng)濟性也在提高，所以遠輸煤、近輸電的看法不是一成不變的。

　　▲2012年12月，世界上輸送容量最大、送電距離最遠、電壓等級最高的直流輸電工程——四川錦屏—江蘇蘇南±800千伏特高壓直流工程全面完成系統(tǒng)調試和試運行。

　　在研討中，專家們就特高壓輸電的技術合理性、經(jīng)濟性、社會效益等方面展開了充分討論，形成了以下意見。

　　·專家們認為電科院的仿真模擬建立在科學計算的基礎上，所研究的成果已獲得國家科技進步一等獎，是對各類輸電技術進行比選的科學手段。

　　·發(fā)展特高壓經(jīng)濟社會效益明顯。福島核事故對我國核電發(fā)展將產(chǎn)生深遠影響，東部地區(qū)發(fā)展更多核電來平衡負荷需求的規(guī)劃受到影響。東中部地區(qū)缺煤、缺電現(xiàn)象將長期存在，跨區(qū)域輸送電力必須提上議程。目前華東地區(qū)每噸標煤價格已超過1000元，通過全過程的輸煤輸電經(jīng)濟性比較，西部地區(qū)煤炭就地發(fā)電，特高壓輸送到東中部消費端，電價可以低于當?shù)氐钠骄暇W(wǎng)電價，而且東部地區(qū)火電分布已很密集，不適于在東部地區(qū)再建大規(guī)模火力發(fā)電，造成更大的輸煤壓力。西部地區(qū)煤炭就地發(fā)電對拉動當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展有著明顯作用。

　　·我國的水能、風能、太陽能等可再生資源具有規(guī)模大、分布集中的特點，但所在地區(qū)大多負荷需求水平較低，需要走集中開發(fā)、規(guī)模外送、大范圍消納的發(fā)展道路。而且水電、風電、太陽能發(fā)電等清潔能源具有周期性、間歇性等特性，采用特高壓輸電技術，跨區(qū)域調劑，在更大電網(wǎng)范圍內有利于消納這些穩(wěn)定性差的清潔能源。

　　·發(fā)展特高壓能夠有效帶動能源裝備制造業(yè)技術升級和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。目前，我國已有晉東南—荊門，向家壩—上海等多條特高壓交直流示范工程投入使用，依托這些工程實踐，我國掌握了自主特高壓輸變電核心技術，特高壓輸變電設備已具備大規(guī)模工業(yè)應用的條件，確立了我國在國際電工技術領域的領先地位。巴西甚至俄羅斯、美國也已開始與我國洽商建設特高壓輸電線路。應支持我國這一少數(shù)在國際上占有優(yōu)勢的自主創(chuàng)新技術，不要因過度爭議而遲滯或影響這一優(yōu)勢技術的推廣。

　　專家們認為，特高壓輸電具有輸送容量大、遠距離輸電、損耗低、占地少等優(yōu)勢，技術上可行、安全上可靠、經(jīng)濟社會效益明顯，發(fā)展特高壓是從國情出發(fā)、適應發(fā)展需求的理性選擇。歷史經(jīng)驗表明，新技術的出現(xiàn)引發(fā)爭論有利于深化認識、完善技術方案，充分討論和民主決策，對推動新事物的發(fā)展有著積極意義。發(fā)展先進技術是科學發(fā)展潮流所趨。專家們建議：

　　1、應盡快完善晉東南—荊門的1000千伏交流輸電示范工程，并籌劃好可輸電力，發(fā)揮其經(jīng)濟效益。

　　2、盡快開工建設淮南—上海的1000千伏交流輸電工程，以兩淮煤電基地的電力緩解華東地區(qū)的電力供應緊張狀況。

　　3、盡快審批錫林浩特—華東的1000千伏交流輸電線路，建設錫林浩特煤電基地，使用錫盟豐富的露天褐煤資源，供應華東電力，華東地區(qū)仍應從嚴控制新上燃煤火電項目。

　　4、積極推動，將我國特高壓輸變電技術及裝備推向國際市場。

　　5、經(jīng)全國人大批準的“十二五”規(guī)劃已將建設若干條跨區(qū)域特高壓輸電線路的內容納入，今后不再爭議要不要建設特高壓輸電線路的問題，盡快制定“十二五”電網(wǎng)建設規(guī)劃。（張國寶）