老曾博客62

业界同仁稿件选登(27)

2014年5月15日全国政协特高压座谈会书面发言

1000千伏交流特高压不可行

丁道齐

(原国家电力调度通信中心副主任  国电通信中心主任)

编者按：

5月15日，全国政协召开了《“发展特高压输电，优化电力布局”双周协商座谈会》，以专家学者身份应邀出席会议的共有7人，其中有4人在会上发言；因发言时间限制，4位专家学者都提交了书面材料：

丁道齐——《1000千伏交流特高压不可行》；

王仲鸿——《工程实践说明交流特高压输电是个浪费巨资的不实用技术》；

曾德文——《辨析发展特高压输电技术的十一项错误舆论，发展直流特高压大容量、高效率、远距离先进输电技术，提高电网发展质量和投资经济效果》；

蒙定中——《交流特高压“三华”联网问题严重，政府认真决策才能避免重大停电灾害和上万亿元损失》。

为便于与业界同仁交流，现将在政协《双周协商座谈会》上专家学者提交的书面发言材料公诸于众，其中老曾的书面报告已刊登于本博客平台的第54~58期和第60期。

（之  一）

总体投资规模超过“三峡工程”6倍的“交流特高压”工程，是建国以来最大的电力建设项目。这一关系国计民生的巨额工程，未经民主决策程序进行国家級认证。对此情况，2008年2月7日国务院前总理温家宝批示：“对特高压电网建设分歧较大，要深入组织论证并通过实验，求得共识。坚持科学的态度和实事求是的精神，是处理重大项目必须把握的原则”；2012年10月20日，国务院前总理朱鎔基批示：“关于反对用超万亿投资建设‘三华电网’问题，建议已经提出很久，材料我已看过好几次。然至今未见任何国家级的论证。难道这样重大的项目，也可以一手遮天，先斩后奏吗？” 。

然而，交流特高压工程仍然能够越过国务院和全国人大的决策与监督，逐条获得国家发改委“路条”的批准。

国家电网公司推行的耗资近1.2万亿元的1000千伏交流特高压输电和“三华”交流特高压电网，如得以全面实施，不仅是中国电网发展的大倒退，还必将增加全民税费负担，危及国家社会安全、经济安全和社会民生 。

一. 中国现有500千伏超高压电网具有持续发展的广阔空间，完全沒有必要再立一个1000千伏交流特高电压新等级和新建一个交流特高压电网

经过近30多年的建设，我国已经建成覆盖6大区域超高压电网（其中除西北电网是330千伏+750千伏外，其余均为500千伏），区域电网间直流互联，区内结构紧密，超高压线路总长度堪称世界第一。但截至到2010年底，交流超高压输电线路中，全国60%的500千伏线路均运行在设计经济输送功率的50%及以下，按支撑的电网装机容量计算，中国的超高压输电线利用率只有美国一半，尚有很大潜力可以发挥。研究指出，在此基础上加以扩建和改造，6大区域电网完全可以满足中国未来10～20年发展的需求，没有需要耗巨资新建交流特高压电网。

2010年中国的220～750千伏线路利用率是美国的53.3%，日本的28.5%。如果线路利用率提升到美国水平后中国的装机容量可提高1.88倍，到达18亿千瓦；如提升到日本水平，装机容量可提高3.51倍，到达34亿千瓦。

中美两国接入500千伏超高压系统的装机容量相近(中国为美国的1.09倍)，但中国交流500千伏超高压线路长度为美国的3.1倍，中国500千伏超高压系统的利用率仅是美国的35.5%。如果将中国500千伏线路单位长度支撑的发电装机容量提高到美国的水平，则中国现有五大500千伏超高电压区域电网承受装机容量的能力将从6.2亿千瓦提高到约17.5亿千瓦，即可提高2.82倍，完全可以满足五大500千伏超高电压区域电网今后长远发展的需求。

表1、表2分别表示中、美、日220～750千伏线路利用率(2010年) 比较及中国电网的潜力和中、美500千伏线路利用率(2010年) 及中国500千伏电网的潜力。

 表1： 中、美、日230～750千伏线路利用率(2010年) 比较及中国电网的潜力

表2： 中、美500千伏线路利用率(2010年)

欧洲400千伏超高压电网装机已达8亿千瓦，美国东部电网装机已超高9亿千瓦，依然以500千伏为电网主要运行电压，他们都没有提出升高电网电压等级的需求。

2020年中国最大的华东超高压电网装机容量不会超过4亿千瓦，而且500千伏系统有充分的冗余，根本不存在升高电压等级的需求，主要理由：

1、远方电源都在1000公里以远，用直流无疑既经济又安全；

2、区域内省间交换电力不会大于200万千瓦，现有17回省间500千伏联络线足矣；

3、 解决短路电流超标可用常规的花小钱的措施，用1000千伏只会增加短路电流；

4、用1000千伏支撑外馈直流无济于事，因“支撑”靠的是动态无功和旋转备用，而1000千伏电网无此功能。对直流多落点带来的安全问题，南方电网的技术和经验证明，有足够的措施加以保证。

然而，为了推行交流特高压方案，国家电网公司在未做严肃认真调查和充分论证的情况下，罔顾现实中500千伏输电网的大量冗余和潜力，竟然不惜伪造数据，硬生生地伪造出一个运行中根本不会出现、不合理的500千伏超高压电网的结构和运行方式场景作为仿真研究的对比方案，进而得出“必须建设‘三华’1000千伏交流特高压电网” 的虚假结论，并上报国家发改委和国家能源局。国网提出的在华北、华东和华中三个超高压电网上新建一个三华特高压电网，同我们提出的只需投资0.6万亿元，“以异步(直流)互联的六大区域超高压电网为基礎，充分发挥现有超高压网架的设备利用率，增强和扩大以可再生能源为主体的智能电网和微电网建设”方案相比，国网提出的交流特高压电网需投资1.2万亿元，同该方案相比，“区域超高压电网异步互联方案”可节约五千亿元以上。

保持现有的超高压电网是充分利用旧有网架进行改造和完善，同样可满足中国未年长远发展的需求。交流特高压电网是新建，不仅投资巨大，而且会导致原来就很低的网架利用率进一步下降。

中国经济发展亟需解决诸多不平衡的突出矛盾，需要在公共建设和社会发展投入大量资金，既然超高压电网潜力巨大，经过动态扩建和调整就能满足发展需要，为什么还要耗巨资新建特高压电网呢？！

国家电网公司现在急迫的事情应该在挖掘超高压电网的潜力方面下功夫，这才是干实事，勤俭办事业。这也是国家能源局监督国家电网公司执行2011年3月全国人大会议批准发布的、具有法律效力的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》中提出的“完善区域主干电网”的不可推卸的责任。

二. 现代电网技术的进步是一把双刃剑。它给电网带来巨大的经济和社会效益的同时，也给电网带来巨大的灾难

现代电网技术的进步在给电网带来巨大的经济和社会效益的同时，随着互联电网的不断扩大，其严重后果亦日渐显现：如，电力系统及其关联的控制和通信系统的任何一个脆弱部位都会遭到人为或自然的攻击，而导致电力系统灾难性事故的发生；随电力市场发展，网间潮流交换频度及数量将急剧增加，迫使电网经常运行在趋于极限的临界状态；信息交换及信息量大幅增加，自动化系统及其管理更为复杂，事故风险增大。    1、 受现代社会经济发展的驱动，提高交流输电电压，是20世纪大电网发展的重大策略。

 从20世纪初的35kV～150kV高压输电，到20世纪中期的500kV～750kV的超高压输电，再到20世纪末期的1000～1500kV特高压输电是20世纪世界上取得的最重要的工程技术成就。

图1表示世界各国在20世纪为提高输电容量和扩大系统互联而不断提高交流输电电压的里程碑和前景。

① 110kV Lauchhammer – Riesa/德国(1911年)

 ② 220kV Brauweiler – Hoheneck/德国(1929年)

     ③ 287kV Boulder Dam – Los Angeles/美国(1932年)

 ④ 380kV Harspranget – Halsberg/瑞典(1952年)

    ⑤ 735kV Montreal – Manicouagan/加拿大(1965年)

   ⑥ 1200kV Ekibastuz – Kokchetav/前苏联(1985年)

图1 高压交流输电系统发展的里程碑和前景

  世界各国大多数超高压交流线路建成于20世纪70年代和80年代期间。但自从20世纪90年代以来，即使现有电力基础设施不断更新，大电网容量不断增大，国际上几乎没有任何新的更高电压输电项目的出台。现在750千伏电压等级实际上已成为国际上交流输电的最高标准电压。但与国际上不同的是，在21世纪的2009年1月中国建成并运行了中国第1条1000kV交流特高压输电线路。

欧美各国对交流特高输电的研发、前苏联1150kV交流特高压输电工程的运行以及其后的应用表明：交流特高压输电技朮和设备，经过近20年的研究和开发，到20世纪80年代中期，虽然已达到用于商业运营的要求，但是由于其经济性和先进成熟的高压直流输电和电力电子技术的有效集成应用，到21世纪，采用提高交流输电电压以提高远距离大容量输电的传统模式受到严峻的挑战，超高压和特高压直流已成为国际公认的先进的输电技术方向。在欧美，例如俄罗斯、意大利和美国等一些国家都已放弃了建立交流特高压输电系统的计划。

2、 按照输送电流的性质，输电分为交流输电和直流输电。近百年来提高输电容量和增加输电距离的主要手段是提高输电电压。1990年代以前输电方式主要是交流输电，但随着大容量、远距离输电需求的增长，该技术增容效益达不到提高电压倍数的平方，建设成本高，经济效益低；在1990年代以后，随着受端交流系统电气強度的提升和換流技术的成熟，提高输电容量和输电距离的主要手段已转化为电压不断提高的直流输电技术，其增容效益和经济效益显著。高压直流输电已成为国际上远距离、大容量、高效率输电的唯一的选择。

直流输电系统自20世纪80年代后期在世界范围内获得迅速发展。运行容量基本上是每10年翻一番(参见图2)。预期2010年～2020年期间仅中国高压直流(含超高压和特高压直流)运行容量就要达2.17亿千瓦。由此可见直流输电技术的巨大优越性和发展潜力。

图2 世界直流输电系统的发展

2010年国际大电网会议肯定了特高压直流技术是远距离大容量输电的主流技术。主要结论是：

（1）多个分散式送端通过一回长距离、特高压直流输电线路送电到多个分散式受端的直流输电结构，不论在技术上还是在经济上都具有很强的竞争力。

（2） 当输电距离超过600～800公里时，单回不加串补的交流特高压输电线路的输送容量不可能超过其自然功率500万千瓦；而当输电距离超过1600公里时，即使考虑50％的串联补偿，特高压交流输电线路的输送容量也不可能超过其自然功率500万千瓦。因此对于超过500万千瓦、1600公里特大容量、超长距离输电任务，采用特高压直流输电几乎是唯一的选择。

2010年6月18日由南方电网公司建设完成的输电规模500万千瓦，输电距离1378公里的云南送电至广东直流工程双极投产，成为世界上第一个成功运营的远距离、大容量的±800千伏特高压直流输电工程；2013年12月25日南方电网建成投运世界首个多端柔性直流输电工程是我国继±800千伏特高压直流输电工程之后，在国际直流输电领域取得的又一重大创新成果，为远距离大容量输电、大规模间歇性清洁电源接入、多直流馈入、海上或偏远地区孤岛系统供电、构建直流输电网络等提供安全高效的解决方案，推动国际直流输电技术实现了新突破，对推动我国电力工业和装备制造业发展，保障电力安全可靠供应具有重要意义。

    3、 随着电网的发展和扩大，从世界范围看，世界上不断发生的大停电事故已经给社会经济和人类生活带来严重后果。

IEEE 可靠性学会在2009年的年度技术报告中公布世界各国电网1965～2009年的45年间发生的128次重大停电事故(IEEE可靠性学会规定的重大停电标准是，每次影响1000个人持续停电1小时以上，总损失超过100百万个工时）记录。本人对其公布的数据统计分析后绘制成图3。由图3可明显看出，1995年以后世界重大停电事故急剧上升。自1995年至2009年的15年期间，美国发生大停电事故的次数(52次)是1965至1994年30年间发生大停电事故的次数(5次)的10倍；欧洲电网和世界其它各国电网发生大停电事故次数随时间增加的趋势也是十分显著的。

图3 世界各国(地区)电网发生事故次数占各自电网总事故的百分比(%)变化趋势图

    4、 影响大停电发生频率不断增加的主要因素是：

（1） 地球气象环境的恶化，灾害性天气成为现代电网灾难频发的重要因素之一。

在1965年～2009年的45年中，美加电网发生的57次重大停电事故中，由灾害性天气造成的事故已占总事故的70%。从世界范围看同一时期灾害性天气造成的事故也已占总事故的41%。

（2） 进入21世纪，导致电网重大停电事故发生的因素又增加了新的风险——网络攻击。现代大型复杂电力系统受自然灾害或恶意攻击的风险具有不确定性特征，而网络攻击可能是对现代电网安全性未来最大的威胁。

（3） 电力系统、控制系统和信息通信系统的日趋扩大和复杂，导致人为过失或不恰当的干预机率的增加而扩大事故。

（未完待续）

注：网友参与技术交流的方式参见《3-博客平台改版告白—落实开博宗旨的无奈举措》的博文。