我国应建设怎样的大电网？
黄英矩　郭象容　蒋建民

　　近年来国网公司在建设“一强三优”现代化企业方面取得了重大进展。最近有幸学习了温家宝总理关于建设特高压电网方面的批示，也想谈一些我们的观点。
    电力工业根本任务是提供充足、可靠、优质、廉价电力
　　建设大电网，以超高压或特高压（直流、交流）进行远距离大功率输出，有利于开发边远地区丰富资源，实现全国资源优化配置；可以在大区电网间进行水火电互济和跨流域补偿，实现错峰填谷经济运行；便于安装高参数大机组，减少装机备用，可以加快建设进度，降低工程造价和用电价格；能促进科技创新，提升电网基建和国内电气制造水平。
　　在我国已形成相对独立，内部分层分区明确的各大区域电网情况下，建设西电东送的全国联合电网，而非全国统一电网，不仅可以充分发挥大电网的优越性，而且有利于电网的安全运行。
　　电力工业根本任务是：电网（电力系统）给用电部门提供充足（不限电）、可靠（连续供电）、优质（电压、频率合格）、廉价的电力，可简称“八个字”根本任务。“八个字”根本任务是由电力生产固有特性（或规律）决定的。
　　特性一：同时性，即发、供、用电是一个统一的复杂系统，发出的电力必须严格随用电而变化，保持时、刻、分、秒的平衡。否则就无法使用或停电。日用电有高峰低谷（广东用电，低谷是高峰的５０％），故电源必须由基荷、腰荷、峰荷构成，故电网必须规划有合理的“电源结构”。
　　特性二：大电网的安全性。电力安全对国计民生影响重大，对城市化程度越来越高的现代社会来说，电力供应安全尤为重要，防止大电网瓦解造成大面积停电是防止一场大灾难。究其主因：一是电网结构自由发展问题，任意通过电网向另一电网送电，交流电网愈来愈大，一旦故障即引起功率自由转移，破坏稳定，将波及全网。二是一旦破坏稳定，线路和发电机都乱跳闸，全网瓦解而大停电。三是缺乏无功电力储备，易于连锁反应、ＫＶ易于失稳。四是缺乏统一的实时调度指挥，从而造成电网瓦解大停电，或延误处理时间而扩大停电。
　　我国８０年代初吸取了国外事故教训，总结国内大区电网前３０年运行经验，制定“两个导则”即《电力系统安全稳定导则》、《电力系统技术导则》。近２０多年改革开放，国家又制定了一系列电力发展方针政策，正确指导了大区电网规化和运行，例如：按分层分区原则建立六大区域电网，长期保持安全稳定运行，已发挥大电网的优越性；大区间主要用直流联网，既充分发挥联网效益，又保证了大区间不会相互影响的安全作用；如三峡分四个厂分别以纯直流送华东、华南；西南水电主要用直流西电东送；有了合理的分层分区结构，又执行了导则的三道防线，使近３０年在我国经济建设高速持续发展中防止了大区范围的大停电，（而世界上大停电愈来愈严重），我国电网成为世界上较为安全可靠的电网。
　　电力工业要完成“八个字”根本任务，关键要抓好两条：一是坚持实行电网、电源统一规划，即按两个导则（建议总结近几年的创新经验给予充实提高）的指导原则规划合理的“电网结构”和“电源结构”；相适应配置电网继电安全自动装置和现代通信调度自动化系统。这是电网完成“八个字”根本任务的物质基础。二是电网（电力系统）运行坚持实行统一调度，分级管理，这正是贯彻《电力法》和《电网调度管理条例》的要求。
    我国应规划建设怎样的大电网？
　　当前国际大电网的主要矛盾是防止大电网瓦解引起的大面积停电事故，选择符合电力生产规律的大电网主干网架结构是关键，成为近年国际大电网会议重点议题。已取得共识的结论是，并非交流同步电网越大电压越高越好，美、苏、日搞了几十年的１１００千伏交流示范工程停下来了，仍采用４００千伏、５００千伏、７５０千伏等超高压为主网架电压，美国／欧洲在２０３０／２０２０年远景规划中已采用直流网架，联合国文件也指出“达到百万伏以上，无论如何，能承受如此高电压的实际难度和设备和绝缘的代价，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。同时推荐远距送电宜用直流输电。
　　国网公司已提出“一特四大”战略，建设交流１０００千伏和直流±８００千伏特高压全国大电网，正在积极实施中。但对比国际上的做法和我国自己的经验，国内有不少专家学者对建设交流特高压电网的必要性、经济性、环保评价，特别是安全风险性提出质疑。蒙定中同志以丰富的实践经验，结合我国贯彻“安全稳定导则”的成功实践，以及汲取国际上特高压大电网发展的经验教训，写出了几篇高水平文章，我们基本上支持他的观点。
　　首先，从宏观看：①贯彻改革开放方针，以《电力系统安全稳定导则》为指导，建立起初具规模５００千伏、７５０千伏为主网架的六个区域电网，可作为全国电网的核心。②已有远距离大功率输变电的成熟技术（如直流±５００千伏同塔双回送５００～６００万千瓦，交流５００千伏同塔双回紧凑型可送４００～６００万千瓦）和正在开发的±８００千伏直流，完全可以接受逐步开发的西部数亿千瓦的大水电、大火电。③有年运量几亿吨输煤铁路专线，可在东部地区建大电厂。④逐步建设直流工程，实现区域电网互联而成坚强的全国联合电网，可以满足大区电网间水火互济，跨流域补偿以及错峰的需求，从而实现全国范围的资源优化配置。
　　其次，我国几个大区电网是随着大区经济发展而发展起来的，实践说明电网结构上比一些发达国家电网优越。党的十七大强调“要继续实施区域发展战略”，按此方针，为适应国民经济持续快速发展，建议当前电网应积极调动产、学、研多方力量，深入分析大区电网存在问题，作出规划，应重点充实完善大区电网，建成为全国联合电网的坚强核心。
　　第三，关于西电东送的布局设想：西电东输主要送能源，水能是就地转换为水电东输，而煤可就地发电东输，也可东输煤发电并网，故首先应采取输煤输电并举的方针，其比重大小按资源节约型、环境友好型进行技术经济比较而定。
　　关于输电，在大电网中，单个大机组或单个大电厂事故乃至全停对电网安全稳定影响相对较小，规划应按“加强电网、简化电厂”的原则；长距离大容量输电线应建成基本带基荷的线路，以提高输能效率，并降低造价，例如建一条千公里同塔双回±５００千伏直流线路，设输送电力６００万千瓦，年输电利用小时力争由５５００提高到７０００小时，则建四条可以替代建五条。节省的一条发电和输变电投资巨大，可在受端建调峰电站。将大水电、大火电分成送出５００～６００万千瓦的单元电厂直向受端电网送电，形成单机对无穷大电网格局。其中大水电可送保证出力部分，其余做附近地区调峰电源；受端电网配套建专用调峰电源（其容量应不少于受入功率的２０％～３０％。俄罗斯、日本规定抽水蓄能一般占电网总装机容量１０％）及动态无功支撑电源。
　　东中部各受端大区电网，沿南北数千公里分布，有足够空间接纳西部直达的每单元６００万千瓦电力，只占各上亿千瓦受端大区网的６％（原苏联规定＜８％即可），且其振荡中心在单元输电线送端，有利电网安全，事故处理也很简单。
　　第四，为了受端电网安全稳定，大区电网须有相当容量的内部电源支持（如占受端电网总负荷容量的６０％～７０％）。除沿海地区增加核电外，必要再扩大西煤东输建电厂，如再建２．５亿吨（如大秦线）输煤专线，可在沿海、沿江和路口建一批超临界大机组，总容量近亿千瓦，可替代西电东输单元电力６００万千瓦的直流±５００千伏同塔双回线路１７条，从占地、环保、降损、投资比较，显然优于西电东输方案，此类电源按其大小分层接入受端５００千伏和２２０千伏电网。
　　为解决受端电网调峰电源，考虑城市化发展，用电结构变化，峰谷差加大，按有关专家分析，２０２０年预测全国电网峰谷差将达５０％。原有调峰主力单机２０万千瓦及以下约１亿千瓦多的机组，将以大代小而消失，火电大机组深度调峰量有限。因此除加快兴建抽水蓄能电站建设及改扩建老水电外，还应在用电集中地区建设起停灵活的气电（如５×１８万千瓦）和燃气蒸汽联合循环机组（如３５万千瓦）。必须规划建设合理“电源结构”解决调峰问题。
　　以上调峰电源也是重要无功电源，应按调峰和无功就地平衡原则接入２２０千伏和１１０千伏电网，并作为受大灾害时地区的黑启动保安电源；特别在直流输电的受端，尤应增建动态无功，以防电压崩溃。
　　第五，如上所述以区域电网为核心构成的用直流连接方式的联合电网，有利于分层分区保持一定独立性，相互影响小可靠性高；有利于电网运行和事故处理；有利于实现统一调度分级管理，充分发挥各方面积极性。国网公司直接管理西部外送大电源和各大区电网间连络线，并指导各大区电网，负责具体完成“八个字”根本任务。设想在各大区５００千伏电网上再盖上一层１０００千伏统一交流电网，为不形成电磁环网，必然迫使断开各大区网内已建成的５００千伏环网，将损害受端电网安全结构。而百万伏电网事故必波及整个电网，其事故处理复杂性是可想而知的。
　　因此，我们认为盲目建设１０００千伏大网架不只是不必要，而且是资金的巨大浪费，并将要冒很大的安全风险。
　　第六，考虑正在建设１０００千伏输电试验示范工程，权可作为技术储备±８００千伏示范工程还有必要。而交流１０００千伏长距离大功率输电试验示
范工程可作为与直流±５００千伏同塔双回或±８００千伏输电工程对比其技术经济环保等指标的项目，将来或许可作为点（电源）对网（区域网）输电措施，即大型电厂群直送向远距离受端区域网送电的手段。估计此种试验达到技术成熟也需若干年，更何况运行的主网架必须采用成熟的技术。
　　我们还建议：（１）要认真总结过去规划中的经验教训。如东北、华北交流联网，形成了从伊敏到重庆的数千公里的串联的大同步电网，电网动态特性变坏，造成东北电网省间联络线暂稳降低２０％，现在又不得不改成“背靠背联网”。曾提出建设以三峡电站为中心的全国统一电网的观点也不正确，实践证明三峡电站分成若干单元电厂实现点对网送电是正确的。（２）加强对现有的７５０千伏（西北）和５００千伏线路及电网存在重大问题的研究（如次同步振荡，可控串补技术等），以使之充分发挥作用。（３）组织修改《电力系统安全稳定导则》等有关法规，把近二十多年来国内外电网规划和运行的经验教训总结进去，使我国的电力事业进一步走上法制化、规范化、现代化的道路，让电力成为我国社会与国民经济可持续发展的可靠保障。
　　（作者黄英矩系教授级高工，原东北电管局调度局副总，享受国务院特殊津贴电网专家；郭象容系教授级高工，原东北电管局调度局总工程师，享受国务院特殊津贴电网专家；蒋建民系教授级高工，原东北电管局调度局副局长，享受国务院特殊津贴电网专家）