吴安平：把握现代电网发展方向

商业计划书网　　2015-01-22　　浏览:

　　“十二五”对于能源行业来说是一个十分特殊的时期，在这个国民经济发展五年规划期内，能源领域居然缺失了国家级的“十二五”全国电网发展规划。导致这种不正常情况发生的原因，从技术层面看主要有两条：一是由于对交流特高压和智能电网的本质缺乏深刻认识，因而未能对我国电网的发展方向形成统一看法；二是出现了一些似是而非的电网规划理论，干扰了“十二五”电网规划的编制。

　　本文在反思“十二五”电网规划教训的基础上，通过分析、澄清两个被淡化和曲解的电网规划基本原则，对“十三五”是否发展交流特高压电网、怎样建设智能电网、以及如何把握我国电网的发展方向等问题，提出了个人的意见和建议。

　　两个需要澄清和坚持的基本原则

　　分区平衡和电网结构合理，这是电网发展规划需要遵循的两个最基本的原则。这两个原则，凝聚了电网规划理论的真谛，是确保电网安全性和经济性的法宝，也是识别电网规划真伪专家的试金石。多年来在开展高电压、大容量、远距离输电规划建设的时候，由于缺少辩证思维，这两个原则一定程度上被曲解或淡化了。

　　(一)分区就近平衡是电网最理想的供电模式

　　安全、经济是对电网最重要，也是最基本的要求。一个电网电压层次越多，电力的输送距离越远，则其电能的损耗和安全风险也越大。电网中用户的用电电压实际上是很低的，绝大多数用户只有0.4千伏，少数工业用户达到10千伏，但也只有500千伏超高压的五十分之一。分区就近平衡，意味着电网的电源布局均匀，电压等级低、层次少，电力输送距离短，导致的结果是电网的电能损耗小、投资省、供电可靠性高，对环境的影响也小。显然，这是一种最理想的供电模式。

　　有一种观点认为，由于我国能源资源分布不均，需要在更大范围内优化资源配置，因此分区平衡的原则过时了。这种观点的错误在于它未看清问题的本质，混淆了两个不同层次的概念。事实上“分区平衡”反映的是电网技术特性的具体要求，而“在更大范围优化资源配置”反映的则是经济发展的一般要求，两者不仅不矛盾，而且还有内在的相辅相成性。实现能源资源在更大范围优化配置的方式，不仅包括在煤炭基地建电厂实施远距离输电的方式，也包括将煤碳远距离运到负荷中心建电厂的方式。对于电网而言，为了降低安全风险和提高能源利用率，只要条件允许后者始终优于前者。“电从身边来”是电网求之不得的结果，而“电从远方来”则是一种不得已的选择。只有当就近平衡的路全部被堵死后，远距离输电才具有合理性。

　　不可否认，电网的发展由于受到自然条件的种种限制，呈现出电压等级越来越高，电压层次越来越多，输电距离越来越远，输电成本越来越高，以及环境代价越来越大的倾向。但如何面对这种情况，是任其发展甚至人为地强化它，还是充分发挥主观能动性和创造性，去改变或缓解它，两种观念和行为代表了两种不同的电网发展路线，前者是传统电网的发展路线，后者是现代电网，即智能电网的发展路线。智能电网注重分布式电源和微电网建设，具有小型、分散、多元的特点。分区平衡的原则在这里不仅没有过时，而且达到了一个更高的水平。“就低不就高、就近不就远、就简不就繁”无疑是电网建设的“归真返璞”。

　　“十三五”电网规划要辩证地理解和坚持分区平衡的原则，通过客观、科学、全面、深入的技术经济论证，确定每个省和每个区域电网接受远距离送入电力的合理容量。

　　（二）电网结构合理是降低电网脆弱性的根本途径

　　电网具有天生的的脆弱性，这种脆弱性是由电网的技术特性和物理结构决定的。从内在的要求看，一个电网时时刻刻需要保持全网功率的平衡，以及功角、频率和电压的稳定，这种平衡和稳定在各种能量转化和电与磁的瞬息变化中实现，对电网运行条件十分敏感，哪怕是一个小事故只要处理不当，亦可导致整个电网运行的瓦解。从外部特征看，电网在地域上覆盖范围广阔，而且几乎完全暴露在大自然中，一个大电网各种电压等级的输电线路可以绵延几万千米，发变电设备遍及山区平原，即使一定程度提高建设标准，也难以免受各种自然灾害以及人为的破坏。电网的这两种脆弱性，前者可称作“电气脆弱性”（即电网的“电气完整性”容易受到破坏）；后者可称作“物理脆弱性”（即电网的“机械完整性”容易受到破坏）。显然，电网的“机械完整性”遭到破坏而危及电网安全，最终是通过电网的“电气完整性”相应受到破坏表现出来的。因此，可以说电网的物理脆弱性是危及电网安全的外因，电气脆弱性是内因，外因通过内因而起作用。

　　分析和认识电网的脆弱性问题，可以得出如下结论：第一，电网的脆弱性与生俱来不可能被完全克服，因此电网的安全风险永远不会消失。第二，电气脆弱性是造成电网安全风险的根源和主导因素。第三，电网越大越复杂，其脆弱性越强，脆弱性与电网的电压等级无关。

　　尽管电网的脆弱性不可克服，但其强度却可以通过人为的努力降低。由于电网的脆弱性是由电网的技术特性和物理结构决定的，因此，降低脆弱性的根本途径就是通过科学、精心的规划，构建最合理的电网结构。可采取的措施很多，如合理控制同步电网规模；尽量避免电磁环网；受端电网建设足够的支撑电源；同一走廊远距离送入受端电网的功率比例恰当；电源分散接入电网；分层分区简化电网结线；尽量避免交直流输电线路并联运行等。其中最重要的是合理控制同步电网的规模和分层分区简化电网结线这两条，因为这是降低电网脆弱性，尽可能将安全风险限制在较小范围内的基本前提。从现实的情况看，我国的区域电网以及省级电网都已具有相当大的规模，在此基础上构建三华交流特高压同步电网只会强化电网的脆弱性，是不明智和不可取的。

　　不应再坚持发展交流特高压电网

　　应不应该发展交流特高压电网，这是至今仍在激烈争论的一个重大问题。“十二五”没有解决好这个问题，导致了“十二五”全国电网规划出不了台。显然，这个问题也是做好“十三五”电网规划无法回避的一个带根本性的问题。很难想像在这个问题仍然没有一个科学结论的情况下，能够提出一个具有指导意义的“十三五”电网规划。

　　（一）交流特高压技术不具有原创性

　　用不断提高电网电压的办法来扩大和发展电网（本文提到的“电网电压”均指电网的最高等级电压），这是世界各国电网走过的共同道路，也是传统电网遵循的发展路线。一般的规律是电网电压按1.5～2.5倍的关系向上提升，每提高一个电压等级大约需要经过20～30年时间。

　　但是，电网电压的提高并不是无止境的。早在上世纪60年代末至80年代初，世界上就曾经出现过一股“交流特高压热”。美国、前苏联、日本、加拿大、意大利等国家都进行了交流特高压输电的可行性研究和相关规划，但只有前苏联于上世纪80年代建成了长约900千米、电压为1150千伏的特高压输电线路，并于1985年到1992年运行了6年后降压为500千伏运行。日本于上世纪90年代建成约427千米、电压为1000千伏的特高压输电线路，但至今仍降压为500千伏电压运行。从那股“交流特高压热”至今40多年过去了，由于三方面原因：一是交流特高压输变电设施对环境产生的影响比超高压大得多，受到公众普遍抵制；二是工程造价昂贵，投资效益差；三是技术上使电网变得更复杂，强化了电网的脆弱性；加之直流技术已经解决了电力的远距离大容量输送问题等原因，各国早已调整了自己的技术路线，放弃了继续发展交流特高压的目标。欧洲电网自上世纪50年代出现400千伏电压等级至今已60余年，尽管其电网电压比我国普遍采用的500千伏还低100千伏，但却一直保持不变，今后更不可能再提高。说明电网每过20～30年就要出现一个新的更高电压等级的规律不适合电网发展到超高压后的情况。

　　交流特高压不仅是电网传统路线的产物，而且是被发达国家早已抛弃的技术，是“别人嚼过的馍”，不具有原创性，也不具有在全世界推广的生命力。因此，在2014年6月的两院院士大会上，理所当然没有被列入建国以来重大基础理论创新和科技发明创造名录之中（见习近平总书记在大会上讲话）。

　　至于国际上一些人对交流特高压的喝彩，是不足挂齿的。因为在交流特高压这个赛场上，只有中国一名竞技员，中国创造的纪录，制定的标准，都是世界第一，很难说看台上传来的不是倒彩声。口头上的奉承说明不了问题，如果中国的交流特高压技术也能像高铁那样走出国门，在其他国家的土地上生根开花，那才是真正的肯定和喝彩。遗憾的是除中国外，世界上不可能再有第二个国家会真正发展交流特高压电网。那种认为世界已经进入了建设交流特高压电网新纪元的论断，纯粹是一种主观臆想。

　　（二）交流特高压电网与智能电网本质上具有排斥性

　　如果说欧美等发达国家在上世纪80年代即放弃了交流特高压，那么，在世界已经进入智能电网建设时代的今天，中国更没有理由发展交流特高压，尤其是交流特高压电网，因为智能电网的建设必然导致对交流特高压电网的否定。

　　由新能源革命推动的智能电网建设，遵循的是一条与传统电网完全不同的发展路线，它依靠先进的信息、控制、储能、超导等新技术，注重以小型分散化方式开发清洁、可再生能源。因此智能电网的电源建设倾向于小型分布式，而特高压电网的电源建设则倾向于大型集中式，正好相反。有人说两者可以并存、互补，以适应电源集中式与分布式并重的格局。如果只从概念到概念分析问题，这种说法几乎看不出有什么错，但落实到具体电网时就会发现，满足集中式电源的输送和分配，采用超高压电网已足够，不需要再建设交流特高压电网。比如欧洲电网最高电压等级为400千伏，建设智能电网前，其负荷需求已基本饱和。现在发展的清洁、可再生分布式电源，基本都接在配网侧，按其规划这部分电源的比例在不断提高，2020年普遍达到20%以上是没有问题的。而且用户的智能用电建设和需求侧管理，还会一定程度降低电力需求。这样在400千伏网架上输送的功率将比原来减轻，即使还有一部分可再生电源由直流远距离输入，原来的网架也可满足要求。这就是欧洲电网从技术上看不可能再发展交流特高压的原因。需要指出的是，欧洲电网在未开展智能电网建设前，即以低于我国20%的电网电压，满足了负荷基本饱和的输电要求。由此可见我国在500千伏电网之上再叠加交流特高压电网是没有必要的。促使电网电压控制在合理范围内，是智能电网建设的一个附带目的。欧美等发达国家的电网发展经验证明，超高压可以基本满足电网负荷达到饱和时的输电要求，再加上智能电网建设，世界各国都可以将其电网电压限制在超高压范围内。

　　我国远距离的西电东送由超高压和特高压直流承担，不需要交流特高压，这一点是明确的。与10年前相比，各地解决电力供给的途径有了更多选择。比如华东地区尽管煤炭资源不丰富，但太阳能、海上和陆地风能、生物质能、潮汐能等并不少，而且具有发展天然气分布式电源和建设核电的有利条件，清洁利用煤炭发电的水平也最高，可以说能源的多元化今非昔比。新能源革命告诉人们，由于可再生能源分布较为广泛和均匀，能源开发的主要制约因素已不再是资源，而是技术以及规划和管理的理念。只要以求实创新的精神，精心做好整体规划，充分利用各种能源资源建设足够的本地电源，将区外远距离输入电力控制在合理规模内，同时积极开展需求侧管理，引导合理用电、节约用电，华东地区没有必要建设交流特高压电网。

　　建设智能电网与发展交流特高压电网本质上是互相排斥的。智能电网的建设进展越快，成绩越显著，意味着电网中低碳绿色的分布式电源比例越大、电网的节约用电水平越高、最高电压等级主网架送往下级电网的功率越小。这与希望交流特高压电网输送功率越大越好的愿望正好相反。因此，不可能同时出现既挖空心思发展交流特高压，又真心实意在智能电网建设上下功夫的情况。认为智能电网建设必须以交流特高压为基础的论调，是很荒谬的。

　　目前世界上的确正在进行一场由各国参加的智能电网建设竞赛。但这场竞赛不是比谁的电网电压最高、规模最大，谁的电力输送距离最远、容量最大；而是比谁的可再生能源比例最高，谁的电网与环境最友好，谁的能源利用率最高，谁的供电可靠性最高，谁的用电成本最低，谁的电网互动性最好。一句话，比谁的能源最早进入可持续发展的良性轨道。如果想在这场竞赛中不落人后，甚至成为引领者的话，果断放弃交流特高压，忍痛割爱是必然的选择。

　　朝着绿色高效的方向和目标前进

　　我国“十三五”电网规划的编制，毫无疑问应当举起智能电网建设这面旗帜，因为这是推动能源生产和消费革命的需要，也是顺应现代电网发展潮流的正确选择。

　　（一）现代电网就是广义的智能电网

　　智能电网是在先进的网络信息通信、自动控制和储能等技术支撑下，实现了电网绿色化、能源高效利用，以及供需双向互动的电网。智能电网有狭义和广义之分，狭义的智能电网指局部地区以各种清洁、可再生分布式电源为基础、具有双向互动性的小型和微型电网，它们既可单独运行亦可与主网联网运行。广义的智能电网指实现了低碳化或绿色化、能源高效利用、具有双向互动性的整个电网。智能电网建设将推动传统电网向现代电网转型，显然，这个现代电网就是广义的智能电网。

　　智能电网的建设要防止走入等同于“电网智能化建设”的误区。智能电网是一个实现电网“绿色、高效”目标的巧妙解决方案（一个完整的富于智慧的方案），它包含了电网一次系统和二次系统的所有措施，其中一次系统的措施始终处于基础性和主导性地位，电网的智能化建设属于这个方案中二次系统的内容。

　　“智能电网”是个由欧美引入的概念，由于中文翻译本身存在的缺陷，理解上容易发生顾名思义的错误，因此对智能电网作出准确定义不仅必要而且迫切。如果用“智慧电网”代替“智能电网”也许有利于减少误解，因为“智慧电网”一词使人更多想到的是电网的整体功能，而“智能电网”一词使人更多想到的是电网的自动化功能，前者的含义无疑更接近英文原意。

　　（二）主动迈出推动传统电网转型第一步

　　从传统电网到智能电网的建设是一个漫长的由量变到质变的过程，需要付出长期的艰苦努力，一步一个脚印，分阶段推进。“十三五”电网规划只是智能电网的一个起步规划，甚至是一种尝试。因此应当鼓励各地根据自身的实际情况，开展富于创新性的规划研究工作。总的要求是：把握方向、明确目标、勇于探索、有所进步、滚动完善。应从两方面开展工作，将“十三五”电网规划纳入到现代电网（即广义智能电网）发展规划编制的范畴内：一是坚定不移以“低碳、绿色、高效”为方向，认真开展电源低碳化发展战略专题研究，初步提出全国以及各区域、各省电网2020年至2050年的电源低碳化发展路线图（由于资源禀赋、地理环境等条件不同，各省电网的路线图将存在较大差异）。二是以此路线图为指导，各地可根据实际情况和需要，在一般负荷预测、电源规划和电网网架规划内容的基础上，有针对性地增加若干促进电网实现低碳、绿色、高效目标的专题规划研究，如“十三五”期提高电网接受可再生能源比例的措施研究；提高电网输电能力的柔性化改造专题研究；提高需求侧管理水平以及将需求响应资源纳入电网调峰电源规划的研究；电动汽车充、放电设施建设规划研究；水电为主电网新能源开发与提高水能利用率的关系研究，以及新型城镇以分布式电源为基础的小微智能电网建设规划研究等。

　　结语：恢复实事求是的思想路线

　　“十三五”电网规划的基本思路，归纳起来可以表述为“两个坚持”、“一个放弃”、“一个高举”，即：坚持分区平衡和电网结构合理的原则、放弃发展交流特高压电网、高举智能电网建设的旗帜。这个基本思路符合我国电网的实际情况，符合能源革命的要求，也符合现代电网的发展方向。

　　电网规划具有很强的技术性、专业性和复杂性，一个高水平的规划必定是集体智慧的结晶。“十二五”电网规划未能出台的最大教训，就在于十八大前腐败盛行，破坏了民主、平等、客观、公正的电网规划学术氛围，因而使得一些重要的规划问题长期得不出科学结论。恢复实事求是的思想路线，营造一个尊重群众、依靠群众、追求真理、敬畏真理的良好风气，开展由专家主导的真正意义上的电网规划学术研讨活动，是“十三五”电网规划求真、求实、求新不可缺少的前提。