我國未來同步電網(wǎng)的戰(zhàn)略構(gòu)想

電網(wǎng)作為電力市場的載體和國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)設(shè)施，承擔著優(yōu)化能源資源配置方式、保障國家能源安全和滿足國民經(jīng)濟發(fā)展的重要作用。在分析我國同步電網(wǎng)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合未來電網(wǎng)發(fā)展趨勢，提出以特高壓交流聯(lián)接形成華北─華中─華東同步電網(wǎng)的戰(zhàn)略構(gòu)想，對其科學合理性及技朮可行性進行論述，并指出，抓緊實施試驗示范工程是驗証交流特高壓輸電技朮的關(guān)鍵。

自特高壓前期工作啟動以來，國家電網(wǎng)公司按照國家發(fā)展改革委的統(tǒng)一部署，組織電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計、科研、運行及設(shè)備制造等方面的權(quán)威單位和科研機構(gòu)，在全面借鑒、汲取國際上特高壓輸電經(jīng)驗和總結(jié)國內(nèi)20多年研究成果的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地開展了我國同步電網(wǎng)構(gòu)建和特高壓工程研究論証工作。所謂同步電網(wǎng)，就是由交流輸電線路和變電所組成的傳輸交流電能的網(wǎng)絡(luò)。形成同步電網(wǎng)是電網(wǎng)發(fā)展的內(nèi)在規(guī)律，在技朮、經(jīng)濟上有很大的優(yōu)越性。

借鑒國際上大電網(wǎng)互聯(lián)促進電網(wǎng)發(fā)展的共同經(jīng)驗，主要是為了獲得送電效益及錯峰、水火互濟、互為備用、緊急事故支援等聯(lián)網(wǎng)效益，實現(xiàn)能源資源的優(yōu)化配置和高效利用，充分發(fā)揮大電網(wǎng)的技朮經(jīng)濟優(yōu)勢，提升總體安全穩(wěn)定水平。北美、歐洲和前蘇聯(lián)早在30多年前就實現(xiàn)了全國聯(lián)網(wǎng)和跨國互聯(lián)，聯(lián)網(wǎng)方式以交流為主，同步電網(wǎng)的電氣聯(lián)系由弱到強，聯(lián)網(wǎng)電壓等級逐步提高，目前國際上主要互聯(lián)同步電網(wǎng)的裝機容量和覆蓋面積都在不斷擴大。西歐和俄羅斯電網(wǎng)的運行經(jīng)驗表明，以合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，建立協(xié)調(diào)控制的安全穩(wěn)定防線，可以避免同步電網(wǎng)因連鎖反應而導致大停電事故的發(fā)生。

為什么要構(gòu)建華北－華中－華東特高壓同步電網(wǎng)

我國電網(wǎng)目前已形成東北－華北－華中、華東、西北和南方4個同步電網(wǎng)。東北－華北－華中同步電網(wǎng)通過500kV弱聯(lián)系，形成典型的長鏈式電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性差，區(qū)域間功率交換能力低，嚴重限制了華北－華中電網(wǎng)水火互濟效益的發(fā)揮。從發(fā)展角度看，華中區(qū)域電網(wǎng)水電比重大，西南大水電有很大一部分集中在四川，而華中東部4省（湖南、湖北、江西和河南）能源匱乏，運輸條件差；華北電網(wǎng)屬于純火電系統(tǒng)，是我國重要的煤電輸出區(qū)域；華東地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達，嚴重缺能，市場空間巨大。這三大電網(wǎng)地理上相互毗鄰，互補性很強，采用特高壓交流形成堅強靈活的同步電網(wǎng)，將為促進能源資源的優(yōu)化配置和高效利用奠定堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)。從我國能源供應與保障的高度看，構(gòu)建華北－華中－華東交流特高壓同步電網(wǎng)是構(gòu)筑穩(wěn)定、經(jīng)濟、清潔能源供應體系的重要環(huán)節(jié)。

北方煤電基地和西南水電基地是我國未來主要的電力輸出地區(qū)，規(guī)模效益顯著，送出電力總?cè)萘考s2億ｋＷ，初步分析同步電網(wǎng)規(guī)模在5億～7億ｋＷ才能更好地接受如此大規(guī)模的電力，為規(guī)劃中的10回左右超遠距離特高壓直流送電提供堅強的網(wǎng)架支撐。華北－華中－華東負荷中心的受端特高壓環(huán)網(wǎng)的長度約2700ｋｍ，電氣距離僅相當于500ｋＶ的600ｋｍ，與京津唐、華中中部和華東環(huán)太湖等受端環(huán)網(wǎng)的電氣距離相當，但電力交換能力遠高于500kV，能夠適應更大規(guī)模電力受人和分配的需要。為此，建設(shè)堅強的華北－華中－華東交流特高壓同步電網(wǎng)，也是接受北部和西部大容量電力輸入的客觀要求。同時為俄羅斯、蒙古、哈薩克斯坦等周邊國家能源資源納入我國市場進行配置開辟了新的途徑。

構(gòu)筑華北－華中－華東交流特高壓同步電網(wǎng)只不過是對目前以500kV交流形成的東北－華北－華中同步電網(wǎng)所作出的戰(zhàn)略調(diào)整。未來全國電網(wǎng)仍由華北－華中－華東、東北、西北、南方4個同步電網(wǎng)組成，4個同步電網(wǎng)之間采用直流聯(lián)接。其中華北－華中－華東交流特高壓同步電網(wǎng)穩(wěn)定水平和區(qū)域電網(wǎng)間功率交換能力都很高，1000kV和500kV電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，不僅不會破壞大區(qū)電網(wǎng)的安全基礎(chǔ)，而且安全穩(wěn)定水平較原有電網(wǎng)有所提高。

2 構(gòu)建特高壓電網(wǎng)的實施步驟

2．1安全對策

我國電網(wǎng)具有"統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一調(diào)度"的優(yōu)勢，構(gòu)建特高壓電網(wǎng)后更能有效防止大面積停電事故的發(fā)生。通過采用安全對策不僅可以滿足電力的快捷供應，而且能保障特高壓電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。具體的安全對策是：（1）統(tǒng)一規(guī)劃，合理分層分區(qū)，形成結(jié)構(gòu)清晰、運行靈活、結(jié)構(gòu)合理及適應性強的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；（2）強化統(tǒng)一調(diào)度，建立完善的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)，防范故障擴大化；（3）加強故障應對措施的預先研究，提高快速應對能力；（4）積極采用新技朮提高電網(wǎng)的安全穩(wěn)定水平。

2．2試驗示范工程的意義

如何發(fā)展電網(wǎng)，要不要發(fā)展特高壓輸電技朮，關(guān)系到我國能源供應和能源高效利用大局。發(fā)展特高壓輸電是我國電力工業(yè)發(fā)展到一定階段的必然要求。為實現(xiàn)上述戰(zhàn)略構(gòu)想，建設(shè)特高壓試驗示范工程是驗証特高壓輸電技朮和考核特高壓設(shè)備的唯一途徑。

建設(shè)特高壓試驗示范工程的作用是：

（1）考核特高壓輸電設(shè)備，提升裝備制造能力；（2）驗証特高壓電網(wǎng)性能，積累電網(wǎng)運行經(jīng)驗；（3）完善特高壓輸電技朮，夯實下一步工程應用基礎(chǔ)；（4）促進特高壓網(wǎng)架建設(shè)，推進更大范圍的資源優(yōu)化配置。

經(jīng)科學論証，國家電網(wǎng)公司和中國電力工程顧問集團公司一致推薦晉東南－荊門作為特高壓試驗示范工程，該工程以華北和華中兩大電網(wǎng)作為支撐，潮流調(diào)節(jié)靈活，安全性好，適應性強，有利于全面考核設(shè)備、驗証性能，推進自主創(chuàng)新。

3 晉東南－荊門交流特高壓試驗示范工程

晉東南－荊門特高壓工程聯(lián)接華北和華中區(qū)域電網(wǎng)，能有效避免1000kV╱500kV線路電磁環(huán)網(wǎng)，提高系統(tǒng)穩(wěn)定水平，確保華北與華中電網(wǎng)聯(lián)合運行的安全。該工程投運后，系統(tǒng)穩(wěn)定水平較高，電網(wǎng)暫態(tài)和動態(tài)穩(wěn)定水平滿足導則要求。該工程最大輸送功率近300萬ｋＷ（受單臺變壓器容量限制），僅占華北和華中兩大電網(wǎng)負荷的3%，不影響華北和華中電網(wǎng)的安全運行，線路發(fā)生事故或無故障斷開的情況下，系統(tǒng)頻率和電壓波動很小，可保証穩(wěn)定運行。華北、華中電網(wǎng)內(nèi)部發(fā)生故障時，試驗示范線路可保持穩(wěn)定運行，還可提供緊急事故支援。另外，試驗示范工程具有較強的抵御嚴重故障能力，當系統(tǒng)中發(fā)生嚴重故障時，均可采取穩(wěn)定措施使系統(tǒng)保持穩(wěn)定運行。

3．1示范系統(tǒng)的運行方式

晉東南－荊門特高壓工程可充分發(fā)揮南北電網(wǎng)水火互濟和能源基地向負荷中心送電的作用。系統(tǒng)典型運行方式主要有：豐水期水電大發(fā)時，由華中電網(wǎng)向華北輸送水電，最大限度地減少華中水電棄水，減少發(fā)電耗煤；枯水期華北電網(wǎng)向華中電網(wǎng)輸送250萬－300萬kW火電，彌補華中水電出力下降的缺額；腰荷或低谷時段，以系統(tǒng)最優(yōu)化運行為目標，充分發(fā)揮線路輸電能力，安排合理的潮流交換，取得錯峰、調(diào)峰、互為備用等聯(lián)網(wǎng)效益。經(jīng)測算，試驗示范工程年輸電電量可達110億－150億kW．h，輸電利用小時約5000ｈ。

3．2示范系統(tǒng)的競爭力

試驗示范工程輸電具有競爭力。根據(jù)該工程投資、運行成本和輸電量等邊界條件，在不考慮工程聯(lián)網(wǎng)效益的情況下，輸電電價為0．06元╱（kW．h）。按照國家公布湖北與山西省脫硫燃煤機組標桿上網(wǎng)電價，兩地間上網(wǎng)電價差為0．085元╱（kW．h），扣除線損電價后為0．08元╱（kW．h）。因此，通過特高壓工程輸電，到網(wǎng)電價具有較強競爭力，不會推動受電地區(qū)電價上漲，并有利于降低電力總成本。

晉東南－荊門工程后續(xù)發(fā)展前景廣闊。晉東南－荊門試驗示范工程成功后，即可轉(zhuǎn)入商業(yè)運行，并逐步向北延伸至陜北和蒙西煤電基地、向東延伸至武漢，真正形成一條從煤電基地到負荷中心的能源運輸通道，充分發(fā)揮1000kV遠距離大容量低損耗輸電的作用。

目前，晉東南－荊門試驗示范工程的可研設(shè)計已通過評審，建設(shè)的外部條件已經(jīng)落實。建議國家抓緊核準，盡快實施，以驗証性能，完善技朮，在科學規(guī)劃的基礎(chǔ)上及時推廣使用。