蒙定中 原電力部生產(chǎn)司教授級高工、國際大電網(wǎng)委員會(huì)CIGRE和美IEEE會(huì)員

2015年6月30日

前言

隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大和電源裝機(jī)容量的增加，電網(wǎng)短路電流水平必將不斷增長；國網(wǎng)公司宣傳發(fā)展交流特高壓可以解決，實(shí)際上在華東超高壓電網(wǎng)蓋上交流特高壓網(wǎng)證明只能增大短路電流。隨著電源/負(fù)荷的增大，短路電流必將增加，最有效的可行辦法還是繼續(xù)貫徹《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》<分區(qū)>的規(guī)定，將現(xiàn)有的大區(qū)以直流隔離再適當(dāng)分多個(gè)區(qū)，不僅解決短路電流超標(biāo)，而且將原大區(qū)的長距離交流輸電改為中、短距離，又特別適應(yīng)多回直流分別饋入不同的分區(qū)，更保證直流的安全運(yùn)行。

一、南網(wǎng)再分區(qū)解決原龐大交流電網(wǎng)固有的不安全問題、包括短路

電流問題

在2013年7月能源局召開的南網(wǎng)<十二五>規(guī)劃審查會(huì)上匯報(bào)了<南方電網(wǎng)2013-2020年規(guī)劃研究報(bào)告>，結(jié)論為:“南方電網(wǎng)未來西電東送發(fā)展主要采用直流輸電技術(shù)。同時(shí)，<十二五>期以后不再對各省間電網(wǎng)的交流斷面加強(qiáng)。遠(yuǎn)景南方電網(wǎng)將以省區(qū)電網(wǎng)為基礎(chǔ)，逐步分解為2～3個(gè)同步網(wǎng)格局”。南網(wǎng)分區(qū)的結(jié)論僅討論了一天就得到專家們一致認(rèn)可，由能源局成文下達(dá)執(zhí)行。南方電網(wǎng)公司決定不采用“交流特高壓”，采用直流分2～3個(gè)大區(qū)，現(xiàn)又研究將廣東采用直流分東西2個(gè)小區(qū)，徹底將原近2000公里的交流500kV線路的遠(yuǎn)距離輸電有的改為直流輸電，有的改為中短距離運(yùn)行，又避免了原不安全的交直流并列運(yùn)行，特別徹底解決多回直流饋入廣東的安全和短路電流超標(biāo)問題。

廣東以直流隔離分兩區(qū)后，一是500kV電網(wǎng)各處短路電流降低約5～15千安，保持為正常的40～55千安水平，既保持足夠的動(dòng)態(tài)無功儲備，又不超標(biāo)；還免去了將大多數(shù)斷路器由50千安更換為63千安的工程和費(fèi)用，特別是GIS站更難以實(shí)行；更不需要裝設(shè)短路電流限制器、串聯(lián)電抗、高阻抗的升/降壓變壓器等設(shè)備，如已裝設(shè)有的反而對運(yùn)行起負(fù)作用。同時(shí)適應(yīng)今后更多的新建核電和燃?xì)鈾C(jī)組等可靠投入運(yùn)行。

直流分區(qū)有三種方法，第一種是應(yīng)用直流背靠背分區(qū)，我國早已應(yīng)用的［西北－華中］［東北－華北］和［中－俄］黑河背靠背運(yùn)行可靠，具備良好分區(qū)功能。另一是華中-南網(wǎng)和華中-華東是以直流輸電朕系兩個(gè)分區(qū)。前幾年本人研究采用直流逆變站在受電同時(shí)，也可實(shí)現(xiàn)分區(qū)的目的。因?yàn)檫@樣可以節(jié)省了背靠背工程投資，起到分區(qū)隔離作用，但達(dá)不到背靠背可以完全靈活互傳電力的功能，對這樣的直流受電逆變站則可按需要設(shè)置不同的容量分別送給兩分區(qū)，而兩分區(qū)互傳電力的功能不像背靠背那么靈活，因此可以從實(shí)際的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件決定是否采用。

廣東應(yīng)用直流再分兩個(gè)小區(qū)，其中方案一設(shè)三個(gè)直流背靠背站，投資約30億元；方案二因運(yùn)用直流逆變站兼任分區(qū)功能，祗增裝一個(gè)直流背靠背站，投資祗約10億元，都可徹底解決短路電流超標(biāo)問題。

二、華東用直流再分四個(gè)分區(qū)建議，既確保安全又能控制短路電流增長

就在2013年5月上海《華東四省一市國民經(jīng)濟(jì)及電力發(fā)展規(guī)劃研討會(huì)》上，蒙定中針對國網(wǎng)公司〈華東交流特高壓聯(lián)網(wǎng)>，已提出了華東分區(qū)的設(shè)想。

根據(jù)國網(wǎng)公司2012年12月和2013年5月《華東“十二五”電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃》三個(gè)報(bào)告，從2015/2020年華東各省市負(fù)荷需要和電源規(guī)劃證明，將來各個(gè)省市、包括安徽省都缺電，怎樣解決呢？一是繼續(xù)靠遠(yuǎn)方直流輸電，二是在各城鎮(zhèn)負(fù)荷中心附近建新電源，各自作到電源/負(fù)荷基本平衡，互相之間不需要大規(guī)模輸電，現(xiàn)有500kV電網(wǎng)已滿足要求，根本不需要交流特高壓聯(lián)網(wǎng)。為了解決由於增設(shè)發(fā)電機(jī)組必然出現(xiàn)短路電流超標(biāo)問題和保證更多直流饋入的安全問題，最經(jīng)濟(jì)有效和安全可靠的辦法，還是貫徹《穩(wěn)定導(dǎo)則》釆用直流將華東電網(wǎng)(隔離)異步互聯(lián)分為四個(gè)分區(qū)。各區(qū)事故互不影響，更不可能同時(shí)發(fā)生失穩(wěn)/電壓崩潰/頻率崩潰任何瓦解事故。

華東電網(wǎng)應(yīng)怎樣發(fā)展？按國網(wǎng)公司規(guī)劃就要浪費(fèi)740億元投資、覆蓋一個(gè)交流特高壓電網(wǎng)，祗是短時(shí)不必要的從煤電倒流的安徽輸出祗占全網(wǎng)2.2%的電力，嚴(yán)重浪費(fèi)。如將來用直流分四大區(qū)，各區(qū)電源負(fù)荷基本平衡，區(qū)間潮流不大，原有500kV電網(wǎng)已足夠應(yīng)用，建成的交流特高壓設(shè)施無電可送，甚至違反導(dǎo)則〈分區(qū)〉功能，祗能作廢了。分區(qū)后徹底解決短路電流超標(biāo)問問題，50千安斷路器（特別是GIS）不再需要更換為63千安了，每區(qū)都保持40～50千安的安全水平，主要目的是在事故時(shí)為電網(wǎng)提供相當(dāng)緊急無功儲備，特別適合直流受電需要。分區(qū)后不希望短路電流過低，所以不應(yīng)特意采購增大短路阻抗的50萬伏變壓器，串聯(lián)電抗器、短路電流限制器等，因?yàn)橐坏┓謪^(qū)，它們有的都起負(fù)作用、等於作廢了。

我國早已應(yīng)用的［西北－華中］［東北－華北］和［中－俄］黑河背靠背運(yùn)行可靠，具備良好分區(qū)功能。圖2按華東省市間2012年夏季高峰/2013年冬季高峰調(diào)潮流(來自國網(wǎng)報(bào)告)研究直流背靠背的位置和容量，隨著電源/負(fù)荷的發(fā)展，所有省市間潮流應(yīng)有減無增，以選擇其容量。

圖2華東五省市間電力潮流和背靠背分區(qū)條件

(7個(gè)直流背靠背共775萬千瓦)

第二種是應(yīng)用直流受電逆變站實(shí)行分區(qū)(圖3、4)

圖3用直流分區(qū)圖4直流逆變站分區(qū)接線

如接受溪洛渡直流遠(yuǎn)距離輸電的浙江省武義逆變站，將來按浙江/福建所需電力分兩部分受電，即達(dá)到〈分區(qū)〉目的(現(xiàn)有的寧雙兩回500kV交流聯(lián)絡(luò)線適當(dāng)改為背靠背運(yùn)行)，因?yàn)閷韮墒《既彪姡恍瓒嗤顿Y就可得到〈分區(qū)〉安全/經(jīng)濟(jì)效果。將來用直流隔離分為四大〈分區(qū)〉的總投資不超過62億元，為華東交流特高壓聯(lián)網(wǎng)靜態(tài)投資(744億元)的十二分之一(8.3%)，不旦經(jīng)濟(jì)且運(yùn)行安全可靠，徹底解決短路電流超標(biāo)問題。

三、結(jié)語

南方和華東500kV電網(wǎng)按《穩(wěn)定導(dǎo)則》〈分區(qū)〉，才是徹底解決短路電流超標(biāo)的有效辦法，再分區(qū)后，各區(qū)都保持40～50千安的安全水平；50千安斷路器（特別是GIS）不再需要更換為63千安了，原來為限制短路電流而裝設(shè)的電抗器、限流器、增大變壓器阻抗等都不再需要，如裝了有的對運(yùn)行反而起負(fù)作用了。

2012-2013年國網(wǎng)公司關(guān)於華東電網(wǎng)發(fā)展的三個(gè)報(bào)告都提出罩上交流特高壓電網(wǎng)可以解決短路電流超標(biāo)問題，實(shí)際上罩上交流特高壓網(wǎng)相當(dāng)縮短500kV網(wǎng)各處間的電氣距離必將使其短路電流有增無減，國網(wǎng)完全是錯(cuò)誤宣傳，實(shí)際上是怎樣降低呢？國網(wǎng)的報(bào)告還是要對500kV電網(wǎng)解環(huán)、分片才能解決。結(jié)果蓋上1000kV電網(wǎng)后為解決短路電流超標(biāo)問題，靠羽毛球拍式的薄弱1000kV網(wǎng)架，將原有堅(jiān)強(qiáng)的500kV電網(wǎng)解環(huán)、分片，嚴(yán)重降低運(yùn)行可靠性，變電站所有變壓器可能分裂成單組運(yùn)行，降低了主變壓器利用率，降低了運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。華東將來各區(qū)電源(包括直流饋入)/負(fù)荷基本平衡，根本不需要交流特高壓，采用直流再分四大分區(qū)，才徹底解決短路電流超標(biāo)和多回直流安全饋入等所有安全問題，況且采用直流再分四大分區(qū)的投資祗為華東交流特高壓工程的十二分之一。