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业界同仁稿件选登(10)

《中国电力与能源》书中的“一特四大”违反科学、严重浪费、碳排突出、并为重大停电埋下致命隐患

2012年7月24日

一、前言

2012年4月10日由刘振亚所著的《中国电力与能源》图书首发式暨专家座谈会在京举行。该书以我国“能源战略以电力为中心”为基本论点，电力发展的核心任务是实施“一特四大”战略，就是‘特高压电网’、‘大煤电’、‘大水电’、‘大核电’、‘大型可再生能源发电’。书中还提出，“当前重要和紧迫的任务是实施‘一特四大’战略”；关键是建设特高压电网”。

 “一特四大” 是否符合中国的发展需要？有待于从历史实践和科学发展的事实加以论证。

二、对“一特”的论证

1、将“直流特高压”和“交流特高压”混谈为“一特”,意在误导社会舆论

上世纪北美、欧、俄、日为了“远距离输电”,也曾经历过“交流特高压输电”失败的过程,但在研究“直流输电”时,由于应用可控硅代替了水银整流器,实现了既安全又经济的远距离输电的目的,自然就淘汰了“交流特高压”。

国网公司将“直流特高压”的先进技术掩盖“交流特高压”的失败技术，将完全不同的“两特”混一。2005年原提出建设“国家级交流特高压联网”，后经南网公司科学论证，用“直流特高压”即可远距离输电，根本不需要“交流特高压”；国网公司不得不改为“三华交流特高压联网”。中外电网发展实践均已证明了“直流特高压”的成功和“交流特高压”的失败。

2005年以来，国网公司宣扬“一条交流特高压(100万伏)线路等于‘五条’50万伏交流超高压线路的输电能力”，在经历老专家验证不是‘五条’，只为‘两条’，特别是经过晋东南至荆门试验工程的失败遭到广泛质疑。国网公司又提出“强交强直、先交后直”的策略，宣传没有“交流特高压”就不可能应用“直流特高压”；实际上南网公司就是应用了“直流特高压”，否定了“交流特高压”。

2、国外发展特高压的历史演变

上世记为了发展“交流特高压输电”,美国曾经设三处试验基地进行研究，意大利更建成试验线路,结果被认为难保安全又极不经济,美欧决定永不采用。

前苏联为实现交流120万伏的长距离(1905公里)输电，从1972年起步，在1985～1994的9年运行中,由于过电压问题严重,不得不在线路上装设100%补偿的并联电抗器,结果最多只能送160万千瓦。实践证明，前苏联经历22年也不能解决其技术风险,加上送电能力差，既不安全，又极度浪费投资,不得不永远降压50万伏运行。

日本东京电力在1992～1999年建成交流100万伏线路共426公里, 但未建变电站,只能50万伏运行。国网公司在2005年北戴河“特高压输电技术研讨会”称：“根据东京电力的预测, 2010年期间南岩木特高压干线有必要升压运行”。2007年底“国际大电网委员会(CIGRE)”在日本大阪召开会议，作为会员的蒙定中报告了中国防止大停电经验和“交流特高压”问题后，东京电力对此问题的回答是“接受了教訓，永远不再升压了”，实际上它输电范围小、又因核电事故而大量缺电，更不必要升压了。为什么国网公司现仍宣传日本会在2015年升压运行？既然第一次宣传不实，为什么还要再作第二次宣传呢？

2005年，联合国经济社会部在纽约发表的报告已有明确的定论，“交流120万伏曾在俄罗斯的西伯利亚长线路使用，无论如何，超出100万伏时，能承受如此高电压的实际难度、设备和绝缘的代价，都过高而难以采用”。联合国文件所指包括两个风险：一个是技术难度风险，另一个是经济代价风险，这是世界上从技术经济上判别交流特高压失败的结论。

联合国文件同时指出：“长距离输电应采用直流。与交流比较，超出600公里都是直流输电的经济距离，而且直流输电比较安全、可靠”。联合国文件还指出“不同交流电网通过直流联网，可以避免同步网本身运行出现的很多技术问题”。又引证世界最严重的2003年美加大停电事故,“任一处故障都影响整个交流同步网, 同步网愈大, 线路愈长, 电压崩溃和稳定破坏愈严重, 更易连锁反应造成整个电网大停电”。

美国在经历多次重大停电事故后，开始从电网结构上研究怎样保证电网的安全问题。2003年，美国能源部两次召开“国家电网发展预想会议”,研究了美国电网〈Grid 2030〉年预想计划,建立由东岸到西岸,北到加拿大,南到墨西哥的跨越全国的骨干网架，主要采用超导体技术和直流输电，特别是对东、西各个特大网区，采用直流隔离变成更多的“分区”,缩小每区的范围,而且认为现有超高压已满足发展需要,不需要交流特高压。2008年美国电科院曾研究了美欧重大停电，建议将美国东部特大网区应用直流隔离分为四个交流“分区”,同时也适用于美国西部网区和西欧。这可以说是在电网结构上解决重大停电的又一重要策略。然而这仅是研究，至今也没有实现改造；因此，现在美、欧电网结构仍然存在重大停电事故隐患。

2005年，欧盟成立欧洲智能电网技术平台,2006年发表了“欧洲电网的未来展望和策略”提出，欧洲2020年和将来主要运用直流输电，根本不再考虑提高现有的交流40万伏电压,更不用经历失败的交流特高压了。

3、三华“交流特高压”联网为重大停电埋下致命隐患

有史以来，世界共发生了23次电网重大(≥800万千瓦）停电事故（编者注：在本文转登时，世界电网重大停电事故增加到了25次，印度电网于7月30日和7月31日接连发生两次全国大停电）。除日本外，北美、欧、巴西等发生的21次（现为23次—编者注）重大停电的关键都是电网结构问题造成的。中国电力容量近16年来占世界第二位，除台湾一次外, 为甚么从不发生重大停电？因为30年来贯彻了《电力系统安全稳定导则》，成为世界上最安全可靠的防止电网大停电的经验。按《导则》建立了六大「分层」「分区」「分散外接电源」的『三分』电网结构, 区间主要用直流联网，完全防止了重大停电。

现在书中的“一特”要用 “交流特高压”，从结构上首先违反「分区」，将华北、华中、华东三个「分区」”合成一个“三华联网”大区，其规模范围相当世界重大停电最严重的北美东部电网。为了送电，违反「分层」，不得不构成无数的不安全100/50万伏电磁环网，我国有史以来最严重的2006年7月1日华中电网大停电事故，就是50/22万伏电磁环网造成的；而且“三华联网”将所有电源都捆在一起，违反「分散外接电源」向区内各个负荷中心分散送电的规定；完全违反现行《电力系统安全稳定导则》在电网结构上的『三分』的原则。除了浪费上万亿元投资外，在安全上必将步入北美、欧、巴西重大停电风险的覆辙，严重破坏我国电网30年来的安全基础。

我国装机容量处世界第二位,由于采用直流分区,各区范围不大,构成坚强负荷中心,更分散外接电源,又不是自由联网，结果很安全。但“三华联网”的电网结构，从网内装机/电网范围/自由联网方式都走上北美的不安全道路；而更加危险的是，“三华”的‘交流特高压’比北美现有的‘超高压’更高，更不安全,更浪费,可见停电的后果将会更为严重。

4、国网承诺的“交流特高压”输电能力失败，远达不到政府要求

2005年以来，国网一直宣传交流特高压线路可送500万千瓦，后来这个目标也成为政府批准条件之一。2011年12月，长治-南阳-荆门交流特高压示范工程加了40%的串补、在技术原理上相当於全线长缩短了40%后，国网宣布“试验成功”。实际上，500万千瓦只能经362×60%=217公里、从长治送到南阳中间站,不是经全线644公里输送到荆门终点站，从科学论证角度这就是试验失败。至今国网不敢公开试验相关数据，结果，匪夷所思的是，国网竟越过主管部门直报中央，谎称示范工程试验成功。这是通过领导批示的方式压制不同意见、同时给发改委、能源局施加压力。

三、对“四大”的论证

书中宣传“大煤电”、“大水电”、“大核电”、“大型可再生能源发电”的‘四大’目的，为了制造将来会有大量的“西电东送”,成为建设“三华交流特高压联网”的必要条件。本报告论证我国将来的电源是否都需要‘四大’？将来合理的能源发展和电源布置都是否会有大量的“西电东送”？我们认为即使今后有一定的“西电东送”，但应用“直流输电”比“交流特高压”既安全又经济，根本不需要“三华交流特高压联网”。

• “大煤电”碳排严重

根据联合国环境署报告，全球20个环境污染最严重的城市，中国就占了16个。关键的问题就是我国关闭“小煤电”的同时，却快速发展“大煤电”，使煤电装机由2000年的2.37亿千瓦增到2010年的6.72亿千瓦，增大为2.8倍。虽然使中国电源容量占世界第二位，但是却是碳排突出，2010年煤发电量占79.6%，大大超过美、日、德、法的45.5%、26.8%、43.9%、5.3%；成为煤电容量和二氧化碳等排放污染的世界首位。2011年我国为此颁布了节能减排和大气污染物排放标准，2020年二氧化碳排放应比2005年下降40～50%。因此，我国发展的重点应降低煤电的比重、提高燃煤发电的效率、降低排放污染。

但书中的“大煤电”却是表3-2列出的15处大型煤电基地，14处都在远离负荷中心又严重缺水的北方、西北地区，并称可开发装机61340万千瓦，2015/2020年外送16872/27292万千瓦”；可见如此的“空冷大煤电”是高耗能又严重排污，如运煤到东南部负荷中心则可用耗能低的“水冷大机组”，且大减输电损耗。据中电联2009年统计数据，60万千瓦火电机组每千瓦时平均供电煤耗：空冷机组为346.98克，水冷机组为300.18克，前者比后者多耗煤15.6%，再加上远输电比远输煤又增输电损耗, 结果北方、西北就地转电的空冷发电比输煤到东南负荷中心水冷机组发电，其能耗和碳排共增加为17.8%(三华联网送)/23.1～27.1%(直流输电)。

按本报告附件对远输电和远输煤作比较的分析，结果如下：

(1) 山西/陕西/宁夏/内蒙等11基地以交流特高压远输电和远输煤作比较的结果：

2015/2020年远输电比远输煤：多耗标煤4200/6500万吨；多排放二氧化碳11172/17290万吨；多造成电力711/1094万千瓦损失，相当浪费2/3个360万千瓦电厂。

(2) 新疆的哈蜜/准东/伊犁等3基地以直流特高压远输电和远输煤作比较的结果：

2015/2020年远输电比远输煤：多耗标煤718/2361万吨；多排放二氧化碳1910/6286万吨；多造成电力350/672万千瓦损失，相当浪费1/2个360万千瓦电厂。

由交流特高压/直流特高压远输煤电更多耗煤、多排放二氧化碳等污染、违反低碳发展方针，又极其浪费，特别应用三华交流特高压联网输送极不安全；空冷比水冷发电机组投资高。而远输煤却经济、可靠，特别是在各负荷中心装设电厂又确保各处安全稳定。

2、“大水电”亟待配套抽水蓄能

书中宣传的“大水电”是不全面、不科学的。

首先应重视我国在大江、大河发展“大水电”的经验教训，1960年在黄河建成的“三门峡”水电站后，由於泥沙淤积，不足四年，淹毁良田，居民辙离，水利变水害工程；长江的三峡水电站拦截水沙流，淤塞重庆以上河槽，阻断航道，势将毁坏坝田。为此，今年5月18日温家宝总理主持的常务会上，通过《三峡后续工作规章》，承认三峡工程对生态、地质环境以及长江中下游航运灌溉和供水等构成威胁。

因此，主要应在云川贵湘鄂等省非大航道上，建大中小水电站，推进水电流域梯级综合开发，这样不致对生态、地质环境等构成威胁，而且造价低、工期短、经济效益高。

发展水电的同时，政府曾指定电网公司负责抽水蓄能电站。南方电网公司认真负责，在关停可调峰的小火电同时，广东投运世界上两大(2×240万千瓦)抽水蓄能电站，又在建多处，蓄能电站将占装机总容量的10%以上，而且保持可调峰的天然气联合循环11台共429万千瓦，还将继续大力发展。

但国网公司多年来在关停大量可调峰的小火电同时，面对大力发展又急需抽水蓄能配合运行的核电、风电、太阳能电，根本不去补建应有的抽水蓄能。其实我国尚有丰富资源，2010年已有可选建抽水蓄能站点规模约1亿千瓦，但“2010年抽水蓄能电站共1693万千瓦，仅占装机总容量的1.7%”；结果一直迫使超临界和超超临界60～100万千瓦机组非常规调峰，低谷时出力压到50%亚临界运行，使低碳机组高碳运行，多耗煤,多排二氧化碳，并降低发电设备可靠性。同时也迫使电网在低谷时抛弃大量风电；高峰时无抽水蓄能补充，迫使切负荷，近年不少地区缺电，实际分析其中一关键就是缺调峰电源。今后关键的是在各负荷中心附近发展抽水蓄能，有的可利用现有水电站改建或增设抽水蓄能。从南网和世界发展经验，抽水蓄能应占装机总容量的10%以上，同时也应大力发展具备调峰性能的燃气联合循环机组。

云、贵、川现有并加经济可开发水电总计约1.7亿千瓦,枯水期出力只有1/4，约4250万千瓦，现三省用电已不止此数，所以祗有丰水期才能外送水电。从长远看西南地区用电将有明显增长，因此并不存在长期的大水电“西电东送”。

3、“大核电”要确保安全

2010年中国煤电量比例(79.6%)和排碳皆居占世界首位，而不排碳的核电量比例为1.7%，却占世界末位，大大低於法、欧盟、美的77%、35%、20%以及全世界平均的16%。为了节能减排，最有效的办法，是发展核电来降低常规煤电的比重，特别是代替那些在缺水的西北基地增设排碳最为严重的“大煤电”，这样更不需“西电东送”了。

由於我国核电起步晚，装用的都是有改进的压水堆第二代，现又步入第三代，可靠性比日本40年前陈旧的沸水堆老核电高；发电成本与煤电接近；中国核电要走安全高效道路。近年我国原子能科学研究称为第四代的“核燃料闭循环体系”〈快堆技术〉，它可以利用目前通用的〈压水堆〉用过的核废料，再通过快堆增加60倍的发电能力。如我国2020年投运近8000万千瓦压水堆核电，其核废料可供快堆发电60×8000万千瓦＝48亿千瓦，这相当於100亿吨标煤，这是解决一次能源缺口又节能减排的有效途径。中国已探明的铀资源大约祗能用50年，这样变成可用3000年了。快堆技术的固有安全性高，可以实现在类似于日本福岛事故时也无需场外应急。而且具备运行几十年不需换料和清理废料。

书中称“优先沿海核电，审慎研究内陆核电”，书中(图3-3)号称“大核电”都在沿海，而且不考虑中、小堆，也不提发展核电为大减“大火电”的关键，是何原因呢？实际上全世界60～70%核电都在内陆，大都建在内陆沿河、沿湖、沿江地区，如美国104个反应堆就有100个在内陆。发展内陆核电是必然趋势，为什么书中要“审慎研究”呢？我国包括内陆各负荷中心大力发展核电，可实现热电联供；而且内陆受地理位置、地质、运输、冷却水源等条件限制，选中、小堆可满足要求。全世界在运行的中堆(30～60万千瓦)有106座，小堆(30万千瓦以下)有26座。我国能大力发展大、中、小核电，不但节能减排，特别是核电都装在各个负荷中心附近，大大减小输电投资及其风险，更确保所在系统包括直流受电的安全稳定。结果是不需要大量“西电东送”，“三华交流特高压联网” 就更没有必要了。

4、“大型可再生能源发电”不科学、不经济

世界上发/输/受电的经历都是输送水/火/核电的稳定电力，满足用户高峰/低谷用电。但是风电/太阳能发电是不可控的不稳定电力，特别是远离负荷中心的“大型可再生能源发电”必然利用率低、又不安全稳定、而严重浪费。我国2011年风电装机4623万千瓦，利用小时就很低，平均为1920小时；如福建风电容量(82万千瓦)不大，尚可由水/火电调节，就近用电，其风电年利用小时就高达3096小时。但为什么大风电的年利用小时就愈大愈低呢？能源局王骏司长的〈新能源发展探讨〉报告，提到“西北主要风场因数次脱网事故，目前限电竟高达70-80%。风能资源最好的一些地区，设备年利用小时数还不到1400”。这证实了大量的风电如果没有相应的抽水蓄能/燃气循环发电作为必要调峰条件，以提高其利用小时，仅靠远距离/高电压的输电工程，由於潮流幅度变化为0～100%，必然很不安全，即使送到受端，把调峰难题嫁祸受端。

远离负荷中心，大规模集中开发风电/太阳能、既无调峰电源配合，又要远距离高电压输送，根本是不科学、不可行的。2008年9月前国家能源局长张国宝，没经科学论证，就号召要在甘肃酒泉、蒙东、蒙西、新疆等地打造多个“风电三峡”。后又宣布中国第一个千万千瓦级风电酒泉基地开工，大部风电只能通过1000公里的交流75万伏线路送到兰州，结果频繁发生大批风电脱网事故，年利用小时数极低，如2009年为1768小时，2010年为1507小时。当前我国多个大型可再生能源发电的严重不安全/不经济局面，就是违反科学的张国宝领导决策造成的。

他退休后，2011年11月国家能源局以国能新能［2011］374号颁发《分散式接入风电项目开发建设指导意见》,同时中国能源报和人民网也发表了该局新能司王骏司长的〈新能源发展探讨〉报告，提到“北方风电集中开发地区大都遭遇较严重的弃风限电问题，东北一些地区冬季弃风限电比例已近50%”。在光伏发电方面也提到“当前在西部地广人稀、用电负荷很小的地区又掀起了集中大规模建设太阳能发电的热潮，其电力消纳同样遇到远送的问题，有的要输送700-800公里才到省负荷中心，而省内又无力全部消化，还要向东部输送……。光伏发电年利用小时数仅1700左右，在荒漠地区开发比风电还“稀薄”的电能，同样需要为层层升高电压而配套新建一系列高压、超高压甚至特高压输变电装置，才能将昂贵的光电输送到上千公里甚至数千公里以外去使用。”王骏司长也介绍了“欧洲风电和太阳能发电采用了分散开发、就地供电模式。例如大家熟悉的北欧诸国，风电机组星罗棋布、三三两两，还有许多是单台接入20千伏～10千伏以及电压等级更低的电网，大都直接接到供电系统。德国光伏发电容量为1732万千瓦，2011年底将达2300万千瓦，超过我国三峡水电站装机规模，基本都分散地建在用电户屋顶，分布式接入系统。用电户可以投资风电光电，自建自发自用，调度机构优先调度、系统整体平衡调节，富余电量可向电力市场出售，供电不足则由大系统补给。”

刘振亚书中论述“大型风电/太阳能发电”，可以说是继续贯彻张国宝“风电三峡”方针。根本回避了已经历的严重浪费/不安全问题，而且所提风能资源好的西北地区都远离负荷中心，都缺水，我国目前又缺燃气，更难以装设相适应的抽水蓄能/燃气循环发电作调峰。在缺水的远离负荷中心地区装设火电既不能有效调峰，而且如上所述排污更严重、更浪费且严重弃风。2011年全国弃风损失电量100亿度，相当330万吨标煤“随风而逝”。可见书中宣传“建设跨区特高压输电工程，将西部和北部地区的风电输送到华北、华中、华东等用电负荷中心地区消纳”，实践证明是主次颠倒的，是完全违反科学发展规律的。

四. 新的能源发展- 页岩气

页岩气包括致密气、煤层气皆属於非常规天然气。它赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附或游离状态为主要存在方式，成分为甲烷。美国能源信息署2011年宣称中国页岩气可采储量为36万亿立方米，超过美国的24万亿立方米。按能源局规划，2015年页岩气产量将达到65亿立方米；2020年达到600～1000亿立方米；按日前中国能源高层论坛表示，2025年天然气将成为超过煤炭的重要能源，能缓中国能源需求之急。

为节能减排，核电、水电和天然气是煤电的替代能源，对改善能源布局，实现低碳经济发展具有重要意义。燃气发电有集中式和分布式、能就地供冷热，具备以下特点：

(1) 代替煤电，节能减排：如增燃气机1000万千瓦，就可减煤电1000万千瓦，而可代替原煤电调峰，避免超/超临界煤电每天低谷时都不得不亚临界运行，以致多耗煤、多排放。和燃煤机组排污相比，二氧化硫和固体废弃物排放几乎为零，二氧化碳减少60%，氮氧化物减少80%。

(2) 高总体效率：集中式为50～55%; 分布式为70～80%；燃煤发电则为40～42%。

(3) 高调峰效能：大燃气机可基本结合需要昼开夜停，起动、加载几十分钟；中小机组紧急起动快(16分)，变负荷也快(10分)。

(4) 综合效能高：占地小(为煤电的15%)；耗水量少(为煤电的30%)；厂用电＜2%(煤电为5～7%)；可建在用户附近，大减输电设施和损耗，特别是可就近为用户同时供热/供冷，效率高、成本低。

今后应大力发展燃气发电，以降低煤电比重，节能减排，并和抽水蓄能共同配合核电、风电、太阳能发电才能安全和经济运行。

但刘振亚书中对“页岩气”的描述不到半页，为什么不重视？

五、结语

本书的核心目的是：“实施‘一特四大’战略的关键在于发展特高压电网”；为了达到“一特”，祗有不科学、不全面的论述“四大”。

 “一特”：世界历史已经历“交流特高压”失败，不应和经历成功的“直流特高压”混为“一特”。每回“交流特高压”线路的实际运行输电能力不能超过300万千瓦，远达不到政府规定500万千瓦的批准条件。“交流特高压三华联网”结构完全违反现行《电力系统安全稳定导则》规定，必然为重大停电埋下致命隐患。

“大煤电”：在缺水的又远离负荷中心的西北地区必须大搞多耗煤、多排污的空冷煤电，又增远输电损耗，严重违反“节能减排”国策，既不安全又极浪费。

“大水电”：强调对生活环境有隐患的大水电，也是为了“西电东送”，实际上西南地区水电增大有限，负荷增长快速，特别是枯水期，无水电远送。为什么不总结、检讨抽水蓄能只有1.7%的责任，导至煤电多耗煤、多排污，高峰时缺电，低谷时弃风电，限制了风电、太阳能发电的合理发展？

“大核电”：称“优先沿海核电，审慎研究内陆核电”,实际上世界内陆核电比沿海多，如我国包括内陆也大力发展核电，更不需“西电东送”了 。

“大型可再生能源发电”：本书强调远离负荷中心，集中开发风电/太阳能，也是为了“西电东送”，既不科学、也不可行。世界实践证明应采用分散式、分布式开发方式，将其就地就近利用才是可再生能源最经济、可靠的利用方式。

“页岩气”：书中似有意忽视页岩气，描述不到半页。其实大力发展燃气发电，可大力降低煤电，特别是不要在缺水的西北地区建煤电，不需“西电东送”，而且可以调峰，大力配合核电、风电和光电等的发展。

适当的“西电东送”电力可通过直流输电方式输送。现有交流50万伏电压完全可以既经济又安全满足中国将来发展的需要,按上述论证,按“一特四大”为理由而构成“三华交流特高压联网”是极不科学，不安全, 极为浪费投资和能源,严重排污，根本没有实用价值。

综上所述，恳请政府领导和主管部门认真重视，也请各发电集团公司研究刘振亚的“四大”是否科学可行？必须按科学发展观进行实事求是和严格的论证，听取和总结南方电网为什么不用交流特高压而祗用直流特高压的成功经验? 充分听取老领导、老专家、教授们的不同意见，“不唯书、不唯上、只唯实”。否则，“一特四大”一旦实施，不仅在经济上造成上万亿元的人民财产损失，而且碳排严重，并为将来造成严重的重大停电灾难埋下致命隐患，更难以向历史和人民交代。

附件（略）

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。

再版说明：

本博文于2012年09月06日22:52发布，2012年09月09日23:00在我的博客平台中被隐藏。应网友要求，现再次刊出，以飨读者。是非曲直，自有公论。