【能源局特高壓交流24個(gè)課題研究】

我們反對(duì)推廣應(yīng)用既不安全又不經(jīng)濟(jì)的交流特高壓輸電技術(shù)

2015年6月

1.前言：2005年6月，發(fā)改委在北戴河召開(kāi)了“特高壓輸電技術(shù)研討會(huì)”，迄今已經(jīng)十年，交流特高壓輸電問(wèn)題一直爭(zhēng)論未定，“十二五”電網(wǎng)規(guī)劃因此缺失。其間，能源局共核準(zhǔn)新建七條交流特高壓輸電工程，已建成運(yùn)行兩條（晉東南示范工程和華東南半環(huán)）；經(jīng)過(guò)咨詢討論的有五條交流特高壓輸電工程（雅安—武漢、華北一縱二橫、華東北半環(huán)）和兩個(gè)電網(wǎng)規(guī)劃（南方電網(wǎng)和內(nèi)蒙電網(wǎng)）。2014年5月全國(guó)政協(xié)雙周協(xié)商會(huì)專門(mén)就交流特高壓輸電問(wèn)題進(jìn)行了座談，俞正聲主席總結(jié)了三點(diǎn)：調(diào)研直流特高壓輸電是否需要交流特高壓輸電來(lái)保證安全；調(diào)研比較交流特高壓和超高壓輸電，哪個(gè)好？；請(qǐng)能源局組織論證三華特高壓電網(wǎng)的安全性。2015年1月，能源局就“交流特高壓輸電”設(shè)立24個(gè)專題在全國(guó)范圍進(jìn)行一年為期的研究。我們參加了全部有關(guān)的咨詢論證和協(xié)商會(huì)，由于24專題按部門(mén)單位組織進(jìn)行，我們都已退休不在單位工作，特將反對(duì)意見(jiàn)整理如后。交流特高壓輸電問(wèn)題就是一個(gè)輸電方式的工程技術(shù)優(yōu)選問(wèn)題，為什么會(huì)爭(zhēng)論十年未果？在世界工程技術(shù)史中也少見(jiàn)。就工程技術(shù)優(yōu)選方法來(lái)說(shuō)，原因就是沒(méi)有按輸電優(yōu)選的比較標(biāo)準(zhǔn)和方法的規(guī)范來(lái)進(jìn)行。按輸電設(shè)計(jì)規(guī)范，為了避免脫離具體工程實(shí)際，要求設(shè)計(jì)要進(jìn)行多方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。而交流特高壓前三個(gè)工程，沒(méi)有一個(gè)經(jīng)過(guò)多方案比較優(yōu)選，而把“中國(guó)創(chuàng)造”、“中國(guó)引領(lǐng)”在宣傳中代替了工程評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)估算比較，交流特高壓輸電工程都貴過(guò)比較方案一倍，輸電運(yùn)行功率達(dá)不到設(shè)計(jì)值，這樣的“創(chuàng)造”有什么實(shí)用價(jià)值？這樣的“引領(lǐng)”有誰(shuí)來(lái)跟隨？問(wèn)題就出在未經(jīng)工程比較鑒別，而改用自我樹(shù)立形象標(biāo)準(zhǔn)。五個(gè)咨詢工程中，真正進(jìn)行咨詢論證的工程有四個(gè)：南網(wǎng)和內(nèi)蒙電網(wǎng)規(guī)劃進(jìn)行了多方案比較，結(jié)果都淘汰了交流特高壓輸方案，因?yàn)橘F出一倍，采用了超高壓電網(wǎng)方案，分別節(jié)約了一千億元和五百億元；雅安—武漢輸電線經(jīng)兩次咨詢論證（分別由中咨公司和工程院主持）未能通過(guò)而擱置；華東北半環(huán)最后以治理大氣污染為名獲準(zhǔn)新建。輸電方式優(yōu)化比較是有具體標(biāo)準(zhǔn)的，即在滿足安全條件下進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，而四條交流特高壓輸電線（華北一縱二橫和華東北半環(huán)）卻以治理大氣污染為名得以獲準(zhǔn)新建。業(yè)界奇怪，為什么非要用貴過(guò)一倍的交流特高壓輸來(lái)的電能才能治理大氣污染？已獲準(zhǔn)新建的七條輸電線，正因?yàn)椴贿M(jìn)行多方案比較，估計(jì)浪費(fèi)高達(dá)700億元。交流特高壓輸電技術(shù)在工程應(yīng)用中只有三種形式：遠(yuǎn)距輸電；受端網(wǎng)架；三華特高壓電網(wǎng)，本文結(jié)合實(shí)際工程和理論進(jìn)行比較分析。

2.遠(yuǎn)距輸電——交流特高壓輸電技術(shù)是國(guó)網(wǎng)為解決遠(yuǎn)距輸電提出的新技術(shù)，如果和超高壓和直流輸電比，既不安全、又不經(jīng)濟(jì)，應(yīng)淘汰出局。

1)不安全：輸電線的安全是在故障干擾后能持續(xù)提供電能來(lái)標(biāo)志，即暫穩(wěn)極限決定著線路的運(yùn)行功率上限。交流特高壓輸電的暫穩(wěn)極限小于設(shè)計(jì)功率，而超高壓線路都可以按暫穩(wěn)極限運(yùn)行在設(shè)計(jì)值，前者成為電網(wǎng)的安全隱患。而直流輸電本身沒(méi)有暫穩(wěn)限制的安全問(wèn)題。

i.與交流超高壓輸電線比：雙回超高壓輸電線在故障切斷一回線后，都有保持雙回線設(shè)計(jì)功率穩(wěn)定運(yùn)行的能力。而交流特高壓輸電線不能滿足這種基本安全要求，為了能承受雙回線故障切斷一回線干擾，運(yùn)行功率必須下降到設(shè)計(jì)值（600萬(wàn)千瓦）以下，這樣就成為電網(wǎng)運(yùn)行的安全瓶頸和隱患。如華東南半環(huán)的暫穩(wěn)極限值只有400萬(wàn)千瓦左右，小于設(shè)計(jì)值600萬(wàn)千瓦。這并非個(gè)案的偶然，而是交流特高壓輸電的固有弱點(diǎn)所致。因?yàn)樗墙⒃诔邏弘娋W(wǎng)之上，要比超高壓輸電多了聯(lián)絡(luò)變壓器的電抗，致使與計(jì)算電抗成反比的靜穩(wěn)極限的預(yù)估值下降，即預(yù)估輸電能力（用靜穩(wěn)極限來(lái)標(biāo)準(zhǔn)）不是國(guó)網(wǎng)宣傳的4、5倍（與超高壓輸電比），而是不到2倍。為了提高輸電能力，就要縮短線路的分段距離以取得更大的電源支撐，但卻會(huì)使高過(guò)一倍的工程造價(jià)更高，更無(wú)競(jìng)爭(zhēng)能力。目前典型的交流特高壓輸電線設(shè)計(jì)是綜合優(yōu)化的結(jié)果，即雙回線、輸電功率600萬(wàn)千瓦、分段距離為200到300公里。這種典型結(jié)構(gòu)不能避免高低壓電磁環(huán)網(wǎng)，因?yàn)檠靥馗邏壕€完全按分段點(diǎn)進(jìn)行超高壓及以下的電隔離是不可能的，這樣就出現(xiàn)了電網(wǎng)忌諱的熟知安全隱患。在特高壓故障切斷一回線的沖擊下，并聯(lián)超高壓線受到?jīng)_擊更大，使交流特高壓輸電暫穩(wěn)極限功率達(dá)不到設(shè)計(jì)值。新建的七條交流特高壓輸電線的運(yùn)行功率必須低于暫穩(wěn)極限，都達(dá)不到設(shè)計(jì)值600萬(wàn)千瓦，成為在運(yùn)電網(wǎng)的安全隱患。

ii.與直流輸電比：直流輸電在故障切斷線路后，不會(huì)產(chǎn)生故障轉(zhuǎn)移功率的沖擊，受端缺額功率最后靠全網(wǎng)功率自動(dòng)平衡恢復(fù)正常電力供應(yīng)，直流輸電比交流特高壓輸電安全。

2)不經(jīng)濟(jì)：根據(jù)設(shè)計(jì)資料，都要比超高壓（或直流）輸電方案貴過(guò)一倍。我們統(tǒng)計(jì)了全部八條交流特高壓輸電線的設(shè)計(jì)資料，單價(jià)都約為5元/（千瓦*公里）左右，而根據(jù)設(shè)計(jì)通用資料數(shù)據(jù)，交流超高壓輸電的單價(jià)為1.8～2元/（千瓦*公里）。如果和直流輸電比，八條輸電線貴約一倍。如果輸電距離長(zhǎng)到1500公里，交流特高壓輸電比直流輸電要貴約二倍。根據(jù)這樣估算，已獲準(zhǔn)新建的七條交流特高壓輸電線總工程費(fèi)為1205億元，而比較方案僅505.32億元，節(jié)約700億元（58.1%）。

3.受端網(wǎng)架：如批準(zhǔn)的七條輸電線建成，將形成華北和華東的特高壓受端網(wǎng)架。國(guó)網(wǎng)提出有以下的提高作用：可以提高輸電能力和電網(wǎng)安全；可以解決超高壓電網(wǎng)的短路超標(biāo)問(wèn)題；可以解決大容量直流輸電的安全。分析如下：

1)不安全：國(guó)網(wǎng)以為，建成特高壓受端網(wǎng)后，特高壓輸電線可以得到更多電源支撐，提高靜穩(wěn)極限對(duì)安全有利。但輸電功率是受暫穩(wěn)極限限制的，它不可避免地因高低壓電磁環(huán)網(wǎng)仍使輸電功率達(dá)不到設(shè)計(jì)值。受端特高壓網(wǎng)架讓華北電網(wǎng)和華東電網(wǎng)分別形成11個(gè)和10個(gè)分段點(diǎn)，如果在超高壓電壓及以下的電網(wǎng)相互電隔離，如此多的分段區(qū)很難避免只剩下一個(gè)通過(guò)特高壓變電所與外來(lái)電源聯(lián)系，一旦故障切斷，與原超高壓受端網(wǎng)多路外來(lái)輸電（一般都有6、7路）比，面臨重大安全隱患。如果特高壓段間存在并聯(lián)的超高壓輸電線，就會(huì)出現(xiàn)高低壓電磁環(huán)網(wǎng)，當(dāng)故障切斷一回特高壓線路，受并聯(lián)超高壓線路功率的限制，使特高壓輸電線暫穩(wěn)極限達(dá)不到設(shè)計(jì)功率（600萬(wàn)千瓦），出現(xiàn)安全隱患。

2)用特高壓網(wǎng)解決超高壓網(wǎng)的短路電流超標(biāo)，理論上就錯(cuò)誤，實(shí)踐上世界電網(wǎng)也沒(méi)有這樣做：特高壓網(wǎng)架增加了超高壓電網(wǎng)相互電聯(lián)系，理論上就是降低了互電抗，只會(huì)增加短路電流。該問(wèn)題是2013年國(guó)網(wǎng)在華東北半環(huán)咨詢會(huì)上提出的，并附有華東電網(wǎng)短路電流仿真計(jì)算結(jié)果比較表。與會(huì)代表當(dāng)即指出，特高壓網(wǎng)架仿真的短路電流下降是超高壓電網(wǎng)結(jié)構(gòu)解環(huán)后的結(jié)果，而不是電網(wǎng)升壓到特高壓的作用。只要在原華東超高壓電網(wǎng)解環(huán)，不新建華東特高壓北半環(huán)也可以解決短路電流超標(biāo)問(wèn)題。電網(wǎng)的短路電流超標(biāo)是電網(wǎng)發(fā)展的普遍遇到的問(wèn)題，它和電網(wǎng)容量和密度強(qiáng)相關(guān)，世界大超高壓電網(wǎng)容量為我國(guó)的3、4倍，密度也大，都可以用常規(guī)方法解決，沒(méi)有一個(gè)電網(wǎng)為短路電流超標(biāo)新建特高壓電網(wǎng)。在華東北半環(huán)咨詢后，國(guó)網(wǎng)再也沒(méi)有提出用特高壓電網(wǎng)來(lái)解決短路電流超標(biāo)問(wèn)題。

3)大容量直流輸電不需要交流特高壓輸電解決安全問(wèn)題：?jiǎn)栴}是國(guó)網(wǎng)提出的，相當(dāng)大功率輸電線切除后對(duì)電網(wǎng)的干擾，切除容量愈大、受端電網(wǎng)無(wú)功容量愈小，干擾后電網(wǎng)失穩(wěn)的可能性愈大。于是國(guó)網(wǎng)采用了兩路大容量（800萬(wàn)千瓦）同時(shí)雙極換向失敗故障切除的仿真案例，說(shuō)明需要切除一千萬(wàn)負(fù)荷才能恢復(fù)正常運(yùn)行。但安全故障設(shè)置是有規(guī)范的，不能任意加重嚴(yán)重等級(jí)，否則就會(huì)過(guò)分反應(yīng)造成浪費(fèi)。安全規(guī)范要求N-1故障情況下，電網(wǎng)能自動(dòng)恢復(fù)正常運(yùn)行。直流單極故障切除相當(dāng)于N-1，而兩路直流故障切除相當(dāng)于N-2、N-3級(jí)嚴(yán)重故障，由于發(fā)生概率極小，可以采取切負(fù)荷措施。根據(jù)南網(wǎng)統(tǒng)計(jì)，珠三角是我國(guó)直流輸電集中地，共6條外來(lái)直流，近四年（2011年到2014年）共發(fā)生了59次直流強(qiáng)迫退出故障，其中57次是單極故障退出運(yùn)行，兩次為一路雙極故障退出，從來(lái)沒(méi)有發(fā)生過(guò)兩路直流同時(shí)發(fā)生雙極故障退出運(yùn)行。世界遠(yuǎn)距輸電都采取直流輸電，也都沒(méi)有新建特高壓電網(wǎng)，包括今年國(guó)網(wǎng)為巴西新建的直流輸電就是輸電800萬(wàn)千瓦的大容量工程，國(guó)網(wǎng)也沒(méi)有要求巴西新建交流特高壓受端電網(wǎng)來(lái)保證直流輸電安全。

4.三華特高壓電網(wǎng)與擴(kuò)建超高壓電網(wǎng)的比較：三華特高壓電網(wǎng)形成后，每個(gè)分段線路兩端將有三路電源的支持，相當(dāng)并聯(lián)了三路等值電抗，等于減少了計(jì)算電抗，是可以使靜穩(wěn)極限的上限功率提高，國(guó)網(wǎng)估計(jì)穩(wěn)定能力上升到一千萬(wàn)千瓦以上。下面在與擴(kuò)建超高壓電網(wǎng)方案比較中說(shuō)明它也是不安全不經(jīng)濟(jì)。

1)大停電的風(fēng)險(xiǎn)損失高六倍：由于大停電問(wèn)題在技術(shù)上沒(méi)有解決，必須考慮不同方案的比較。如果發(fā)生大停電，三華電網(wǎng)的損失比原三個(gè)超高壓電網(wǎng)的損失大三倍。而五橫五縱的棋盤(pán)結(jié)構(gòu)要比超高壓的放射型的組合的大停電發(fā)生概率大一倍。總計(jì)三華電網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)損失要高達(dá)六倍，為什么要自找這種可以避免的大停電風(fēng)險(xiǎn)？

2)三華特高壓電網(wǎng)是由輸電線、受端網(wǎng)連接形成，在建設(shè)為期十年過(guò)程中，暫態(tài)穩(wěn)定極限限制了運(yùn)行功率達(dá)不到設(shè)計(jì)值。而超高壓電網(wǎng)都能承受N-1故障干擾，常規(guī)安全穩(wěn)定校核的水平比三華特高壓電網(wǎng)高。

3)采用直流異步互聯(lián)三個(gè)超高壓區(qū)域電網(wǎng)，具有同步網(wǎng)電能電力互濟(jì)的優(yōu)勢(shì)，又沒(méi)有同步網(wǎng)傳播故障造成大停電擴(kuò)大的損失。

4)三華電網(wǎng)的建設(shè)的造價(jià)高出一倍，相當(dāng)浪費(fèi)5000千億元換來(lái)了一個(gè)不安全的網(wǎng)架，除了形象效果，得不到工程技術(shù)解釋。

5)中國(guó)電力發(fā)展不需要新建三華特高壓電網(wǎng)：根據(jù)能源局材料，我國(guó)的超高壓線路利用率偏低，估計(jì)只有美國(guó)一半，還有很大潛力利用空間。中國(guó)經(jīng)濟(jì)進(jìn)入新常態(tài)后，調(diào)結(jié)構(gòu)、降能耗和防污染使電力需求進(jìn)一步降低，2014年僅約為GDP同比增加值的一半。當(dāng)今正是提高電網(wǎng)利用率的好機(jī)遇，而不是浪費(fèi)幾千億元去新建更不安全的三華電網(wǎng)。國(guó)網(wǎng)解釋可以因此消化過(guò)剩產(chǎn)能，但用浪費(fèi)來(lái)消化過(guò)剩產(chǎn)能更是自我欺騙、遺患損失更大。國(guó)網(wǎng)還提出過(guò)智能電網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)需要交流特高壓輸電技術(shù)，但世界推行這兩項(xiàng)新技術(shù)都沒(méi)有提出這種技術(shù)和安全要求，只有國(guó)網(wǎng)提出需要堅(jiān)強(qiáng)特高壓網(wǎng)架和實(shí)現(xiàn)交流特高壓全球聯(lián)網(wǎng)。交流特高壓輸電技術(shù)在中國(guó)的實(shí)踐結(jié)果是不安全、不經(jīng)濟(jì)、不需要，怎么能不負(fù)責(zé)任地推廣到世界各國(guó)去應(yīng)用？是否只是“出口轉(zhuǎn)內(nèi)銷”的宣傳，希望能在中國(guó)環(huán)境下為推廣交流特高壓輸電技術(shù)而做的最后努力。

5.結(jié)論和建議：

1)國(guó)網(wǎng)在中國(guó)推廣應(yīng)用交流特高壓輸電技術(shù)，從遠(yuǎn)距輸電、受端網(wǎng)架和三華電網(wǎng)的工程實(shí)踐和理論分析中都說(shuō)明，與超高壓和直流輸電技術(shù)比，是不安全、不經(jīng)濟(jì)的輸電技術(shù)，不應(yīng)推廣應(yīng)用。

2)支持能源局在全國(guó)范圍進(jìn)行交流特高壓輸電技術(shù)的24題研究，排除困難把工作進(jìn)行到底

3)希望看到國(guó)網(wǎng)等單位對(duì)特高壓和超高壓工程比較調(diào)研結(jié)果，以便在一致工程實(shí)踐認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上進(jìn)行研究，得到正確結(jié)論。

4)建議把本研究和附件放在24題成果平臺(tái)上進(jìn)行交流，并能得到機(jī)會(huì)參加研究討論。

（完）

簽名頁(yè)附后