老曾博客68

业界同仁稿件选登(32)

发展“强直弱交” 是硬道理,

 硬发展“强交强直” 没道理

东北电力设计院原副总工程师  谭永才

东北电网公司  原副总工程师  郭象容

 (20140713)

 “强直弱交”是指特高压直流±800KV、±1000KV与超高压500KV组合模式；与之相对立的“强交强直”是交流特高压1000KV与特高压直流混搭模式。两者中“强直” ，也常泛指±500KV、±660KV直流在内。

我国电网发展模式到底选择何者，分岐恰似水火。尽管国网方极力美化、推崇“强交强直”， 但是人们显然不应该只凭其标语口号式的宣传、假大空的说教就信其真，不禁要反问：“强直弱交” 是否确实可行？

这个问题问得好，可谓一问中的，它直奔八年多来交流特高压之争主题。显然，只要“强直弱交”的直流与超高压500KV能夠优势互补，确保电网运行安全，而且超高压500KV电网能够安全可靠接受远距离大容量直流输电，就没有必要耗费巨资建设交流特高压，搞“强交强直”了。因此，全面分析 “强直弱交”与“强交强直”到底谁优谁劣十分必要。

一、 “强直弱交”远比“强交强直”安全

1、 “强交强直” 构成了堪称当今最复杂电磁环网， 使之成为安全风险最高的电网模式

电磁环网是引发电网事故最重要的因素，业内早有共识，因而解开电磁环网，成了保障电网安全首要手段，国标《电力系统稳定导则》给出了明文规定。

电磁环网对电网威胁并非危言耸听，2006年7月1日，由它引起的我国史上最严重的电网事故在国网辖区华中电网发生了，造成华中电网失稳，损失负荷380万KW，占全网6.3%。

为防止类似事故再次发生，国网加速了解环步伐，2010年前后在辖区内就基本实规了500KV/220KV电网中220KV电网解环运行，送走了电磁环网这个危害电网安全的“瘟神”，确保了比较长的时间内电网安全行。

但是只要“强交强直” 模式一建立，把电磁环网这个“瘟神” 又请了回来，而且从此安营札寨，无休止折磨着电网运行，威胁着电网安全。

由于交流特高压自身固有缺陷，为解决无功功率平衡及过电压问题和取得500KV超高压电网的支撑，每300公里上下就必须建设一个交流特高压变电站，由此使交流特高压与超高压构成了多重1000╱500千伏电磁环网，而且它们基本不能解开，随电网发展也只能如此。当这个电磁环网中一个元件(特高压线路或变电器) 退出后，极易引发仃电事故；当发生严重故障时，比如特高压线路退出2条线或变压器退出2台乃至一个变电站全仃，引发电网大面积、长时间大仃电几乎是必然事件。交流特高压线路差不多都是同塔双回架设增加了双回线同时断开的可能，使这一风险骤增；2008年南方大冰雪和汶川大地震中，不同电压等级的送电线路和变电设备的事故概率分布启示的在恶劣气象条件下因交流特高压线路杆塔最高、档距最大、荷载最重，变电设备瓷件最长，更易发生事故，再次推高了上述风险。

而“强直弱交”则完全不同，超高压电网不存在电磁环网之忧，500/220KV电网中的220KV电网基本上实现了解环运行，从根本上消除了带来安全风险的电磁环网。至于超高压电网本身，不论是当前还是规划中的网络，冗裕度都较大，计算表明，它足以满足《导则》规定的电网一个元件(500KV线路或变压器) 退出后的安全要求。关于“强直弱交” 模式中的直流通道，大量计算同样表明，当直流单极闭锁、中断一半容量时，可以满足《导则》规定不切机满足稳定的要求；当直流双极闭锁、中断全线容量时，绝大部分直流仍能满足《导则》规定不切机、不切负荷而能保持稳定的要求，只有小部分直流通道仅需切除送端部分发电机组就能满足系统稳定要求，超过了《导则》规定的标准。

2、 从保障外馈直流安全角度看，“强直弱交” 是最佳模式，“强交强直”毫无作用

外馈直流的安全问题主要表现在交流电网故障后导至直流双极闭锁的风险和双极闭锁后电网频率稳定的风险。

 (1) 导至直流双极闭锁机理及对策分析

交流电网故障后导至双极闭锁是个电压稳定问题，当换流站附近交流电网故障后，若电压持续走低，将引发电压失稳，导至双极闭锁。由此，系统能否提供足夠的动态无功，使交流系统在故障切除后电压迅速恢复，才是避免双极闭锁的关健。

动态无功在哪里？ 动态无功存在于500KV电网中众多直接升压500KV电压的发电厂中和换流站附近500KV变电站低压侧的动态无功装置中。此外值得关注的是，现代直流输电系统的低电压保护已经十分完美，可以整定到直流电压0.1~0.3标幺值、延时4~8秒不闭锁，为动态无功在闭锁前提升电压提供了良好平台。

由此可以断定，“强直弱交” 模式中諸备着足量动态无功的500KV电网再加上合理整定的直流输电低电压保护，足以抵御由交流系统故障引发的双极闭锁。

南方电网仿真计算和运行实践充分证明这一结论的正确。华东电网公司经过分析计算的结论与此也不谋而合，而最具典型意义的案例是，2012年8月，因台风引起500KV电网短路，使馈入华东四回直流全部换相失敗，合计约1400万KW容量。由于500KV电网动态无功的支持，未引起双极闭锁，电网很快趋于正常。

同理可知，“强交强直” 模式中的交流特高压电网与化解这一风险无关。交流特高压电网一不能自身产生动态无功；二在交流特高压受端环网上没有能夠提供动态无功的1000KV发电厂；三是在环网上的交流特高压変电站低压侧不可能装设动态无功设备，它凭什么去抵御双极闭锁风险?

建了交流特高压受端电网后，“强交强直” 模式还要把直流受端逆变站交流侧接入1000KV电压，则当交流1000KV电网故障时，1000KV电网电压跌落要靠500KV电网送动态无功至1000KV电网来解决，必然降低了提升电压的效果，双极闭锁的风险难以避免。而且，这样做将付出沉重的代价：按一个逆变站（±800KV、800万KW）交流侧接入1000KV来估算，它相对于交流侧接入500KV，不仅使逆变站本身的投入急增，而且因升上1000KV的容量需经1000/500KV特高压变压器回降到500KV又需额外投入，两者合计增加投资约90亿，多占地约90公顷，如果每个逆变站按此模式炮制，浪费的资金和土地令人咋舌。

(2) 双极闭锁后导至频率失稳机理及对策分析

直流输电双极閉锁后，只要按“导则”规定切除与直流通道输电容量等额的送端机组，直流送端系统的电力平衡沒有被破坏，避免了功角失稳和频率失稳，也不会产生潮流转移帶来的线路过载问题；受端系统失去了的有功功率，可以调用系统发电机的旋转备用平抑而使频率回到正常值。只要直流输送功率所占受端系統负荷的比例不至过大，系统旋转备用容量能夠补上功率缺额，双极闭锁后系统是可以承受的。一般认为，这个比例在6%至10%之間，因此大系统(比如2亿KW) 的旋转备用容量都能约在1200万KW以上，即使容量800万KW甚至1000万KW或更大的直流功率失去，系统也不足为怕。

以上机理说明了双极闭锁后平抑频率失稳，靠的是存在于受端系统发电机组的旋转备用，而所有发电机组都接在500KV及以下电网中。

由此同样可以断定，“强直弱交” 模式中諸备着巨量旋转备用的500KV电网，能可靠地平抑双极闭锁带来的频率失稳。相反，用“强交强直” 模式中的交流特高压电网来化解此风险是无济于事的，因为交流特高压电网本身不能产生有功功率；本网内沒有电源的交流特高压电网谈不上有旋转备用容量；存在于500KV电网中的旋转备用容量也用不着交流特高压电网去输送。

综上分析可知，馈入直流的安全问题，与交流特高压毫无关系，依靠超高压就足能规避风险，保障安全。也就是说“强直弱交” 是最佳模式, 足能保障直流的安全问题，无需用耗资巨大的“强交强直”来解决，其效果反而逊于“强直弱交”。

放眼国内外，欧美电网都用500KV等超高压、即“强直弱交” 模式保障了外馈直流的安全问题。外馈直流规模不亚于华东电网的我国南方电网否定了交流特高压，依靠“强直弱交”，保障了电网长治久安，而且得了国家能源局的审定。

二、 “强直弱交” 不但远比“强交强直”安全，而且可以节省巨量资金

容易理解，“强交强直” 与“强直弱交” 两种模式的投资差值，就是前者交流特高压工程投资与后者相对应的那部分直流工程投资差值，说到底也就是就是交流特高压与直流投资的比较。

迄今己投和经中咨公司评审的7个交流特高压工程，每千瓦、每公里的平均造价约为5.5元/km×kw；而已投的10个直流工程为2.75元/km×kw~1.27元/km×kw之间。

国网不是反复宣称交流特高压具有远距离、大容量输电优势吗，那我们就按2000公里之远距离把它与直流一起拿出来“溜一溜”。

暂不计交流特高压造价由于距离增加到2000公里后因中间站增加而导至升高，即仍按5.5元/km×kw考虑，而直流造价只约为1.44元/km×kw，可见交流特高压是直流造价的3.8倍，两者差约为4.1元/km×kw。当“强交强直” 中交流特高压输电的总容量按7000万KW计时，用直流替代交流特高压、也即用“强直弱交”替代“强交强直”后，可节约资金约近6000亿元，真是不比不知道，一比嚇一跳!  

上述巨额的造价差是由交流特高压自身存在的固有缺陷造成，不能通过优化电网或远景规模效应得以改善，正如带有某种不治之症基因的婴儿无法医治一样。

首先是，交流特高压电网是个基本无本网电源支撑、寄生在超高压电网之上的“空网”， 从而导至交流特高压线路输电能力决不是国网误导的一回线能送500万KW，而是十分低下，理论和实践都证明了一个同塔双回的交流特高压线路，有6相导线，只能送约600万KW。而一回直流线路(比如±800KV)，只用2相导线，轻易就能输电600万KW或以上。两者投资差距，不言自明。

其次是，为满足电磁环境影响标准，交流特高压线路每相导线必须选择大截面8根630平方毫米导线，其经济输电容量可送800万KW，但如上所论，线路受限于暂态稳定的输电能力只能送300万KW上下，只为其38%，线路长期处于不经济的轻载状态，浪费了铝材，连锁又浪费了杆塔钢材和基礎水泥，至使线路必成浪费工程无疑。而直流线路导线做到了经济输电容量和输电能力的统一，线路基本上在经济输电容量附近运行，由此进一步拉大了两者投资差距。

第三是，交流特高压自身另一个固有缺陷使得它途中每隔300km上下必须设置一个特高压变电站，众多昂贵的中间变电站使交流特高压工程投资急剧飚升；而直流输电只有送受端两个换流站，于是再次拉大了两者投资差距。

还需要强调的是，交流特高压自身存在的固有缺陷不仅造成了投资畸高，也造成了投资畸高的原因并不是有什么“中国引领”核心竞争技术，而是狂投高耗能材料、滥占土地、血拼环境而引起的。初步框算，在完成同样功能条件下，“强交强直” 与“强直弱交” 相比，铝材是其3倍，钢材是其3.9倍，水泥是5倍，占地是其2.5倍，

电磁干扰强度是其1.1倍、沿线宽度是其2倍，水土保持影响范围是其2.5倍，有害气体排放是其3倍。

三、 美化“强交强直”的谎言必须揭穿

国网极力推崇“强交强直” 模式，但是既不进行方案比选，也无科学论证，拿不出一个象样的理由，只能靠谎言瞒天过海。

------抹黑直流，美化交流特高压：直流输电如飞机直航中间不便落点只能直送；而交流特高压犹如高速公路，在中途可以灵活落点送负荷、接电源。

须知，直流直送负荷中心正是它的优势，不仅符合《导则》规定，实现了安全送电，而且工程造价只有交流特高压的25%~50%。而交流特高压中间落点，纯粹是自身输电的需要，不仅对中间点的供电有害无益，而且构成了威胁电网安全的众多1000/500KV电磁环网，并极大地推高了交流特高压投资。

------移花接木，颠倒黒白：特高压包含了交流特高压和直流特高压两种输电方式，但国网常以特高压为名，行颠倒黒白之实。利用当时场景或语景，把直流特高压远距离、大容量、高效率的优点笼统说成是特高压特点，然后再把其嫁接到输电能力和效率低下的交流特高压身上；反方专家推荐的是直流，并用其优点来反对交流特高压，但国网方经常笼统地指责反对特高压，把直流特高压也列入反对行列，搞乱陣线。

------巧立名目，哗众取宠：利用企业“强强联手”产生正效能的惯性思维，把交流特高压与直流特高压混搭模式美其名“强交强直” ，

误导其也必将产生正效能，而且进一步延伸到什么“先交后直” 、“不交不直”。

如本文前面论述，交流特高压是落后的、弃用技术，它高而不强、外强中干，由它构建起来的“强交强直” 模式，听起来中听，但是中听不中用，它狂烧钱、滥占地、浪费资源、牺牲环境，带来的都是负能量，是电力规划和建设的邪门歪道。而直流输电，它独具的优点是交流特高压无可相比；即便超高压，在完成同等的输电任务下，它的投资只需交流特高压的35%~50%，从投入产出角度，它才是真正的“强” ，由两者构建的“强直弱交” 模式，是珠碧联合、黄金搭档，不仅可行，且远胜“强交强直” 模式，给全社会带来了真正的福祉。我国南网和国外发达国家都在不建交流特高压的条件下，保证了直流安全运行，怎么到了国网，一拍脑袋就能认定 “先交后直” ，即必须先建了交流特高压，才能再建直流，而且还公然叫板“不交不直” ，即你不批特高压交流，直流也就只能等着。

------中庸之道，平分秋色：国网方理直气壮说，国家核准了那么多的直流工程，建一些交流特高压工程也是合情合理的。

众所周知，交流特高压与直流两种输电方式的比较，是两个互斥事件的比较，不存在中庸、调和之理。而且，它更是市场经济原理在工程方案比较中的具体应用，在相同边界条件、相同功能下，全社会资源应得到最优配置，付出最小的代价。直流的投资只有交流特高压的25%~50%，其它方面也远胜一筹，优选直流、淘汰交流特高压，是市场经济优胜劣汰结果，无可厚非。

------可笑的“男女協调论” ：国网某领导振振有词：“特高压交流和特高压直流，一定要比较谁最好，谁不好，那么我就讲，世上是男人好，还是女人好？特高压直流和特高压交流比，怎么比？”，“交直流一定要協调发展，象世界男女之间要形成協调一样” 。

如此“高论”，叫人们说什么好呢？男女之间要形成協调，这是人类要繁衍，社会要进步、发展的需要；而特高压直流和特高压交流之争，是两个互斥事件的选择问题，应当由市场来决定，竞争结果必然只能选择价廉物美的直流，淘汰落后昂贵的特高压交流。如若特高压交流果真“被協调发展”了，利益集团有了政绩、形象，得到了实惠，但它不仅祸害了电网自身，諸多负面影响给社会留下了无穷的后患，让国人成了永远的冤大头、买单者，是社会进步、发展的负能量，完全背离我国深化改革的方向。这种胡诌、低级的“男女協调论” 不值一驳 ，只能传为笑谈。

交流特高压之争八年多的历史充分证明了，发展“强直弱交”是硬道理，硬发展“强交强直”没道理。只要真正让市场这只无形的手起决定作用，让政府这只有形的手起关健作用，就能尽早把交流特高压输电技术、“强交强直” 模式送进历史博物馆。

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。