老曾博客38

业界同仁稿件选登(19)

“五纵五横”的交流特高压电网不是智能电网所必需，

而且既不安全又不经济，更不是提供实施的坚强基础

清华大学电机系研究员 王仲鸿（2014年1月）

前  言

2014年伊始，国家电网公司主要负责人署名著文“智能电网与第三次工业革命”，涉及问题宏大，观点颇多。其中印象最深刻的是提出“五纵五横”的三华特高压同步网架作为智能电网的坚强基础，而智能电网主导能源革命，能源革命就是第三次工业革命的主要内涵。

智能电网技术主要作用于超高压以下的电网、用电户和发电厂，通过对时差、地差和交互等方式获得电能利用的优化。世界其他各国都没有交流特高压电网，也没有提出要新建特高压同步网以满足实施智能电网的需要。

本文结合中国输电工程的实践，说明“五纵五横”的交流特高压电网不如超高压电网安全,而且是一个浪费巨大资金的电网。它不能作为智能电网的坚强基础，因为它既不安全、更不经济。

“五纵五横”的交流特高压电网的实施对象是华北、华东和华中三个超高压区域电网，是要在其上新建一个特高网压同步网的网架。目的是把远方（北部和西部）的电力通过网架输向负荷中心，同时也作为内交换电力的通道。它覆盖了全国19个省(市、区，包括4个直辖市)、70%国内生产总值、71%装机容量、2/3电气化铁路、65%人口(8.6亿)，是中国的政治、经济和文化的主要中心，必须把安全供电放到首位。交流特高压是一项几十年前已被弃用的落后技术，至今既无其他国家使用，也没有计划使用。世界普遍应用的是直流远距输电和超高压电网。

1.        “五纵五横”的交流特高压电网比超高压电网不安全，存在着几十处高低压电磁环网的安全稳定隐患

特高压同步网由“五纵五横”形成棋盘式网格。它必需每隔3、4百公里建变电站取得超高压电网的电压支撑，否则输电能力就要下降，共几十个特高压分段，与超高压网可能形成几十个高低压环网。

标定电网安全的通用方法就是仿真测定预设电网部件故障对电网稳定运行的危害程度，其中最严重的就是输电通道的故障切除。交流特高压通道发生故障切除，故障通道的功率就会转到超高压并联通道上，它是超高压输电通道正常功率的2、3倍以上，造成电网巨大过载冲击，是电网稳定最避讳的重大隐患，被称作高低压电磁环网。淮南—浙北—沪西交流特高压线的设计功率约600万千瓦（双回），由于高低压电磁环网的稳定限制，只能运行在3、4百万千瓦（不同线段）。由于新建“五纵五横”特高压网架， 外加给超高压电网数十处高低压电磁环网的安全稳定隐患。

2.        “五纵五横”的交流特高压电网的棋盘式网构使大停电发生概率倍增，连通三个区域超高压电网使危害加大三倍，比超高压电网大停电的风险危害大六倍

迄今世界已发生了25次（每次损失负荷≥800万千瓦）大停电，号称技术先进的美/加/欧共发生14次，2012年印度就连续发生了两次大停电，这是现代社会安全的重大事故，这些都说明这是一个世界没有解决的电网安全问题，也是今后电网发展模式选择必须避免的主要考虑因素。大停电都是连锁故障的结果，否则不可酿成大停电，这是一个电网不断改变结构的动态过程。电网可能变化的不同结构有2^N种（N为电网支路数，以成千上万计）,数目庞大到计算机能力所不能，不可能事先进行仿真预估和监控应对。但连锁故障发生的概率是可以比较估计的，它与电网的结构强相关。当任一特高压同步网的通道故障切除后，通道两端各有三个通道来承担转移故障潮流（先不考虑超高压的电磁环网，否则故障发生概率更高），使每个通道约增加1/3的故障转移功率。而超高压电网则不同，为了保证供电安全，围绕大都市圈的外来输电通道要更多，形成所谓放射型网构的组合。如以七个通道为例（一般大都市都可达到），承当故障转移功率的通道就有六个，故障转移功率只增加了1/6，增加量小了一倍，对应的冲击也小了一半。所以，特高压同步网发生连锁故障大停电的概率要比超高压电网大一倍。“五纵五横”的三华特高压电网是把华北、华东和华中三个超高压电网连在一起，一旦发生大停电，危害要大三倍。因此“五纵五横”的特高压同步网比超高压区域电网发生大停电风险危害要大六倍，它不能提供给智能电网以坚强的基础。

3.        同样满足电力需求，如果改用直流输电向负荷中心送电，可节约投资2/3，约4千亿元

根据国网公布的已知十条直流输电工程（±500千伏及以上）和四条交流特高压输电工程的数据，可列表比较如下：

由表可知，交流特高压输电的单价不随距离长短而改变，约为5元/（公里*千瓦），因为每隔3、4百公里就要耗资建设变电站和附属设备，分段的输电造价大体相同。而直流输电的单价是随距离加长而降低，直流输电在送受两端间只有架空线，输电愈远愈经济，尽管地价等其他具体情况会有不同影响，但总的输电工程规律不会改变，可以按此规律进行正确决策。从输电6、7百公里开始，直流输电约为交流特高压输电单价的一半，输电到2000公里，直流输电的代价下降到1/3，约1.6元/（公里*千瓦）。以纵横二千公里计，五纵五横相当输电总长达2万公里，输电600万千瓦，工程费总计约6千亿元。如果改由直流输电直达负荷中心，即使都按2000公里计算，只需2千亿元，节约2/3（约4000亿元）。输电在6、7百公里以下，采用超高压输电最经济，单价约为1.8到2元/（公里*千瓦），也是交流特高压输电单价的一半以下。远距输电从成百公里以远，采用超高压和直流输电的组合可以覆盖以远的全部输电距离，要比交流特高压输电便宜一半，交流特高压输电没有适应的经济输电距离。同样理由，                                                                                       凡是区域电网采用交流特高压方案，都要比超高压方案（配合直流输电）贵一倍，这已为南方电网和内蒙电网的规划所验证，分别要贵出约1000亿元和500亿元，原因就是交流特高压输电的单价要贵出一倍（与直流输电或超高压输电比）。

4. 结论

（1）中国远距输电工程验证，五纵五横的特高压同步网既不安全又不经济，也是至今世界弃用交流特高压输电技术的原因，更不可能坚强支撑智能电网去“承载并推动第三次工业革命”。

（2）引发思考的问题还有：无论是为了远距输电、还是新建电网，都可以采用直流输电和超高压输电的组合解决，耗资可以节约一半以上。为什么国家电网公司要浪费投资建设四条交流特高压输电线？多浪费的数百多亿元为什么能够通过增加工商业电价变成全民的税费负担？如果推广使用交流特高压技术，多浪费的资金高达约五千亿元。这样落后的生产技术和生产方式应当如何结合电力改革进行有效监管和制止？

注：网友参与技术交流的方式参见《博客平台改版告白—落实开博宗旨的无奈举措》的博文。