印永華：特高壓電網(wǎng)的安全性有充分保障

大停電事故與同步電網(wǎng)的規(guī)模之間并沒有必然聯(lián)系。停電事故的根源一是電網(wǎng)缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，二是缺乏統(tǒng)一調度和控制，未能建立可靠的安全穩(wěn)定防線。

我國電力工業(yè)的發(fā)展在滿足負荷不斷增長的量、質需求基礎上，還必須承擔資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會建設的義務。電網(wǎng)的發(fā)展方式是電力工業(yè)能否達到上述目標的關鍵。受資源、環(huán)保、運輸、土地等客觀因素制約，電源與負荷間的距離逐漸加大，電網(wǎng)需要輸送規(guī)模也逐漸擴大，并逐步突破現(xiàn)有電壓等級電網(wǎng)的能力，因此高一級電壓電網(wǎng)的發(fā)展是必然的，與之匹配的是同步電網(wǎng)規(guī)模的擴大，但同時不可避免地出現(xiàn)了對未來電網(wǎng)安全性的考慮。在對我國電網(wǎng)發(fā)展模式及其安全穩(wěn)定性進行長期研究和實踐的基礎上，中國電力科學研究院建立了世界一流的大電網(wǎng)綜合仿真分析系統(tǒng)，對特高壓電網(wǎng)的安全性進行了深入的研究。研究結果表明，發(fā)展特高壓電網(wǎng)，能夠滿足《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則》的要求，安全性有充分的保障。

我國電網(wǎng)發(fā)展遵循電壓等級逐步提高、聯(lián)網(wǎng)規(guī)模不斷擴大的世界電網(wǎng)發(fā)展客觀規(guī)律

回顧世界電網(wǎng)發(fā)展的歷史，由于能源資源分布、能源構成和價格以及負荷需求存在較大的差異，使得大電網(wǎng)之間互聯(lián)可獲得多項效益。歐洲、北美電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)始于上世紀 20年代，50年代開始快速發(fā)展，80?90年代，覆蓋廣、交換規(guī)模大的跨國、跨區(qū)大型互聯(lián)電網(wǎng)基本形成。前蘇聯(lián)統(tǒng)一電網(wǎng)包括東歐各國電網(wǎng)，橫跨歐亞大陸，1991年年底前蘇聯(lián)解體后，于1992年成立俄羅斯統(tǒng)一電力系統(tǒng)，獨聯(lián)體的12個加盟國中除亞美尼亞以外，全部與俄羅斯聯(lián)成同步網(wǎng)運行。巴西水電資源豐富，水電裝機容量占總裝機的71.7%，但分布不均，而負荷集中在南部和東南部，為水電資源的優(yōu)化配置，實現(xiàn)了全國電網(wǎng)的互聯(lián)。因此，大電網(wǎng)互聯(lián)一直是世界各國和地區(qū)電網(wǎng)發(fā)展的客觀規(guī)律。在我國隨著資源優(yōu)化配置范圍的擴大，電網(wǎng)的互聯(lián)也經歷了從城市小電網(wǎng)、省級電網(wǎng)、區(qū)域電網(wǎng)，再逐步發(fā)展到全國聯(lián)網(wǎng)的歷程，電網(wǎng)規(guī)模也隨之擴大。

從電壓等級發(fā)展來看，世界電網(wǎng)電壓等級從220?275千伏升壓到400?500千伏，后來又引入了 750(765)千伏電壓等級，此后又相繼開展特高壓輸電技術的試驗研究。我國從上世紀50年代發(fā)展220千伏，80年代建成第一個500千伏輸變電工程，已有30多年的運行歷史;裝機容量從1982年的0.72億千瓦發(fā)展到2012年的11.8億千瓦，達到16.3倍以上。隨著西部大水電、北方大火電和可再生能源發(fā)電基地的開發(fā)建設，遠距離、大容量輸電的市場前景廣闊，再僅依靠交流500千伏輸電，從技術和經濟兩方面來看均是不可行的。因此，我國采用交流1000千伏輸電技術是基于世界電網(wǎng)發(fā)展的客觀規(guī)律，并結合中國國情所做出的戰(zhàn)略選擇。

堅決貫徹“電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則”，為我國電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行提供了可靠保障

自1965年以來全球不同規(guī)模的電網(wǎng)均發(fā)生過重大電網(wǎng)停電事故，例如美國發(fā)生過6次，巴西、歐洲和加拿大魁北克各4次，印度3次，日本1次。分析這些大停電事故的發(fā)展過程，其物理本質主要有兩點，一是故障后的潮流大轉移引發(fā)連鎖反應，導致穩(wěn)定破壞;二是受端電網(wǎng)動態(tài)無功支撐能力不足，導致電壓持續(xù)下降，引起發(fā)電機組跳閘或直流閉鎖，加劇了無功和有功的不平衡。

綜觀我國的情況，在電壓等級逐步提高、聯(lián)網(wǎng)規(guī)模不斷擴大的過程中，電網(wǎng)事故率卻快速下降。電網(wǎng)穩(wěn)定事故由上世紀70年代的年均19次下降到1997年的年均2次，1997年以來沒有發(fā)生過全網(wǎng)崩潰性事故，其主要原因一是根據(jù)我國電網(wǎng)的實際情況和實踐經驗，制定“電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則”，并在電網(wǎng)規(guī)劃和運行中堅決貫徹落實。二是實行統(tǒng)一管理、統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一調度;三是電網(wǎng)快速發(fā)展，主網(wǎng)架不斷完善，裝備水平不斷提升;四是電力系統(tǒng)仿真能力不斷提高，電網(wǎng)控制技術不斷進步，建立了保證電網(wǎng)安全運行的三道防線。

通過上述分析，可以看到：大停電事故與同步電網(wǎng)的規(guī)模之間并沒有必然聯(lián)系。其根源一是電網(wǎng)缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，如美國電網(wǎng)之間互聯(lián)是自發(fā)自然形成的，765/345千伏系統(tǒng)與500/220千伏系統(tǒng)交織混聯(lián)，造成電網(wǎng)結構混亂，容易發(fā)生大范圍的潮流轉移，引起連鎖反應，導致大面積停電事故的發(fā)生;二是缺乏統(tǒng)一調度和控制，未能建立可靠的安全穩(wěn)定防線。

從電力系統(tǒng)發(fā)生大面積停電事故的機理看，電網(wǎng)崩潰往往是在大電網(wǎng)安全充裕度下降的條件下，由發(fā)電、輸電等設備的連鎖反應事故誘發(fā)的，都有一定的發(fā)展過程。通過采取正確的控制策略，提高電網(wǎng)的充裕度，切斷惡性連鎖反應鏈，將系統(tǒng)狀態(tài)導向良性的恢復過程，大停電事故是可以有效控制的。因此，結構合理的大電網(wǎng)在統(tǒng)一調度和控制的基礎上，通過區(qū)域間事故情況下緊急功率支援和配置堅強的安全穩(wěn)定防線，能夠遏制事故的發(fā)展，降低事故可能造成的影響，避免全網(wǎng)性大停電事故。

按照“電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則”的要求，構建以特高壓為骨干網(wǎng)架、各級電壓電網(wǎng)協(xié)調發(fā)展的堅強電網(wǎng)，安全性是有保障的

為確保電網(wǎng)的安全性，必須遵循分層分區(qū)原則構建電網(wǎng)，形成合理的電網(wǎng)結構，并具備完善的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)和統(tǒng)一的調度與管理機制。

根據(jù)《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則》，電網(wǎng)的合理分層是指“將不同規(guī)模的發(fā)電廠和負荷接到相適應的電壓等級網(wǎng)絡上”。目前，“三華”(華北、華中和華東，下同)電網(wǎng)40%電源接入500千伏、60%電源接入220千伏及以下網(wǎng)絡。隨著電源結構調整和布局的優(yōu)化，高參數(shù)、大容量機組的大量采用，以及煤電一體化開發(fā)、大型水電、風電、核電基地的建設，接入主干電網(wǎng)的電源和通過主網(wǎng)架輸送和配置的電力將明顯增加。規(guī)劃到2020年，“三華”電網(wǎng)內接入500千伏及以上電壓等級的電源占50%(其中接入特高壓主干網(wǎng)絡的約為16%)，接入220千伏及以下的電源占50%，實現(xiàn)電源的合理分層接入。

根據(jù)《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則》，電網(wǎng)的合理分區(qū)是指 “以受端系統(tǒng)為核心，將外部電源連接到受端系統(tǒng)，形成一個供需基本平衡的區(qū)域”。由于我國的煤電基地主要分布在內蒙古、新疆、山西等北部地區(qū)，水電主要分布在四川、云南、西藏等西部地區(qū)，風電和太陽能發(fā)電也主要分布在西北部,遠離中東部負荷中心，因此需要通過建設堅強電網(wǎng)，實施遠距離、大規(guī)模輸電，在全國范圍優(yōu)化配置能源資源。華北、華中和華東是我國主要的負荷中心(約占70%)，彼此相鄰，相互之間電源、負荷的互補性很強，建設三華同步電網(wǎng)有利于充分發(fā)揮電網(wǎng)的綜合效益、提高安全可靠性。以華東為例，在加快發(fā)展本地核電及風電等新能源的基礎上，2020年接受外來電力的比例仍將高達30%，若全部采用直流輸送，電網(wǎng)安全將面臨巨大風險。因此，需要擴大同步電網(wǎng)規(guī)模、提高電壓等級，華東與華中、華北緊密互聯(lián)，建成“三華”電網(wǎng)，聯(lián)接各大煤電基地、大水電基地、大核電基地、大可再生能源基地和主要負荷中心，這對于建設堅強受端電網(wǎng)、提高受端電網(wǎng)接受外來電力的能力和保證能源安全具有十分重要的意義。

“三華”同步電網(wǎng)，采用1000千伏形成骨干網(wǎng)架，等效電氣距離僅相當于采用500千伏時的1/4，電網(wǎng)形態(tài)由原來的東北-華北-華中電網(wǎng)的“長鏈式”結構優(yōu)化為更加堅強的“團狀”網(wǎng)絡結構，其電力交換能力遠高于500千伏，能夠適應更大規(guī)模電力受入和分配的需要。預計到2020年，“三華”電網(wǎng)的規(guī)模與北美東部電網(wǎng)等國外現(xiàn)有大型同步電網(wǎng)的規(guī)模相當，但電氣距離更短、電網(wǎng)結構更強，安全性大大提高。“三華”電網(wǎng)與西北、東北和南方3個同步電網(wǎng)之間通過直流聯(lián)系，全國形成華北-華中-華東、西北、東北、南方四個主要同步電網(wǎng)的合理格局。

總之，建設結構堅強的受端同步電網(wǎng)對提高電網(wǎng)的安全性和經濟性都是十分重要的。在上世紀80年代我國各大區(qū)跨省電網(wǎng)的發(fā)展過程中，并沒有走以省電網(wǎng)為核心發(fā)展交流弱聯(lián)系的技術路線，而是選擇了在220千伏電網(wǎng)基礎上建設結構堅強的500千伏大區(qū)同步電網(wǎng)的正確道路。當前，從我國能源供應、能源安全和電力工業(yè)發(fā)展趨勢看，必須實現(xiàn)更大范圍資源優(yōu)化配置，中東部負荷中心地區(qū)受電規(guī)模將進一步加大，500千伏電網(wǎng)已經遇到走廊緊張、短路電流控制困難、直流饋入規(guī)模過大等發(fā)展瓶頸，如果仍維持500千伏電網(wǎng)，將遇到難以克服的困難。因此，要抓住時機，遵循電網(wǎng)發(fā)展的客觀規(guī)律，加快特高壓電網(wǎng)的建設步伐，實現(xiàn)電網(wǎng)結構的升級。

在特高壓電網(wǎng)規(guī)劃論證工作中，中國電力科學研究院和國網(wǎng)經濟技術研究院等單位合作，嚴格按照“電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則”規(guī)定的標準，采用世界一流的大電網(wǎng)綜合仿真分析系統(tǒng)，充分考慮電網(wǎng)在發(fā)生各種嚴重故障下系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，對多種方案進行了詳細的安全穩(wěn)定計算分析工作。研究結果表明，“三華”特高壓同步方案可以從根本上解決制約電網(wǎng)自身發(fā)展的短路電流超標問題;為中東部負荷中心地區(qū)接受區(qū)外來電力開辟了特高壓交流輸電通道，與直流輸電通道互相配合，解決了因饋入直流規(guī)模過大而導致的華東電壓不穩(wěn)定的問題;電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性、供電可靠性和抵御各種事故的能力比500千伏方案和特高壓異步方案大幅提高，完全滿足《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則》規(guī)定的安全穩(wěn)定標準要求。

綜上所述，我國加快發(fā)展特高壓電網(wǎng)是符合世界電網(wǎng)發(fā)展客觀規(guī)律的，是適應我國西部大水電、北方大火電和可再生能源發(fā)電基地的開發(fā)建設和遠距離、大容量輸電的需求的，也完全能夠滿足《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則》的要求，電網(wǎng)安全是有充分保障的。