蒙定中  原電力部生產司教授級高工、國際大電網委員會CIGRE和美IEEE會員
2015年6月30日
 
一、電網合理受電規模
1．龐大三華交流特高壓聯網必將走上世界重大停電道路
   1965年以來，世界上共發生了25次重大停電（每次負荷損失≥800萬千瓦），其中20次都因龐大交流自由聯網造成，電力容量當時占世界首位的美國重大停電最多（6次），最嚴重（負荷損失占全部的29.6%）。號稱技術先進的美/加/歐共發生14次，次數和負荷損失分別占全部的 56%和 54.2%。從原因分析，重大停電大都發生在區域范圍/電力容量皆龐大又自由聯網的交流電網結構。
表1交流電網規模寵大己造成重大停電的事實

國家		裝機 (萬千瓦)	電網面積(萬平方公里)	東西距離(公里)	南北距離(公里)	重大停電			電網結構分析
						次	損失 (萬千瓦)	占比 例(%)
美 國	南區	7270	59	701	841	-	-	-	交流區域小 - 很安全
	東區	75500	551	1870	2945	3	10100	19.7	不用直流分區(或分區不足)使交流區域過大；更難以分散外接電源構成點對網的分區結構；結果成為一旦故障即連鎖反應全區的寵大自由聯網結構
	西區	20000	328	1169	2805	3	5042	9.9
歐洲		84500	1016	5200	3400	4	7161	14.0
巴西		8900	851	3200	3200	5	9687	19.0
印度		11000	216	1800	1200	3	9673	18.9	分區之間聯系不旦直流還有交流，相當寵大交流網
中 國	東北	6305	73	600	1280	-	-	-	主要用直流分區，各區范圍不大，現行電壓既可構成負荷中心和相互聯系的骨干，并作為分散電源的點對負荷中心輸電(遠距離則用直流)，并解除電磁環網，成為可控制故障連鎖反應的安全電網結構
	華北	15202	112	1060	1100	-	-	-
	華中	17473	131	1650	1250	-	-	-
	華東	17706	57	500	1140	-	-	-
	華南	17473	120	2020	800	-	-	-
	西北	5751	135	1930	1050	-	-	-
	臺灣	2009負荷	4	135	324	1	1550	4	不分散外接電源；低頻減載/低頻切機不配合
	三華 特高壓聯網	50381	300	2350	2530	？	？	？	從裝機/范圍/自由聯網走上美國道路；且交流特高壓更不如美國超高壓安全/經濟

中國電力容量現己占世界首位，除臺灣一次外，為甚么從不發生重大停電？因為30多年來按現行《電力系統安全穩定導則》建立了六大區域范圍都不大的分區，區間主要用直流聯網，完全防止了重大停電，成為世界上最安全可靠的電網結構。
   從世界近半個世紀的重大停電事故分析，那些電網區域范圍/電力容量過大，又自由聯網，一有故障即連鎖反應到整個交流大網而造成重大停電。我國裝機容量不少，但用直流分區后，各區范圍不大，構成堅強負荷中心，更分散外接電源，又不是自由聯網，結果很安全。
2．“三華”地區聯網規模寵大完全不符合電網合理受電規模
〈三華聯網〉從表1證明網內裝機/電網范圍/自由聯網方式都和世界重大停電的國家相當，走上北美等重大停電的不安全道路；【特別更危險的是國網應用的交流特高壓比美國等全世界現有超高壓更不安全，更浪費】可見其后果更為嚴重。
世界各國歷經幾十年實踐判別<三華聯網>應用的交流特高壓輸電是不可行的
失敗技術。但國網公司從來都將“交流特高壓”和“直流特高壓”混為一談，以直流的“進步技術”掩蓋交流特高壓的“失敗技術”。
   上世紀歐美俄日為了〈遠距離輸電〉曾研究“交流特高壓輸電”失敗，卻研究“直流輸電”成功。前蘇聯為實現交流1200kV的長距離（1905公里）輸電，從1972年起步，在1985—1994的9年運行中，過電壓問題嚴重，不得不在線路上裝設100%補償的并聯電抗器，最多只能送160萬千瓦，實踐證明前蘇聯經歷22年也不能解決其技術風險，送電能力差，極度浪費投資，不得不永遠降壓500kV運行了。     
   日本東京電力在1992～1999年建成交流1000kV線路共426公里，但未建變電站，只能500kV運行。國網公司在2005年北戴河《特高壓輸電技術研討會》稱：“根據東京電力的預測，2010年期間南巖木特高壓干線有必要升壓運行”。蒙工參加2007年底國際大電網委員會在日本大阪召開的會議時，從東京電力得到的回答是“接受了教訓，永遠不再升壓了”。但國網公司現仍宣傳日本會在2015年升壓運行，現在已2015年了，真是帶欺騙性的宣傳。
   為了〈遠距離輸電〉，歐美俄日在研究“交流特高壓”同時也研究“直流輸電”，成功地應用可控硅代替了水銀整流器，既安全又經濟地達到了〈遠距離輸電〉目的，自然淘汰了“交流特高壓”。中國的直流輸電發展快速，還應用直流隔離分六大交流區域，確保了我國成為世界上從不發生重大停電的最安全國家。因此要認清交流特高壓根本不是“先進技術”，而是多個國家經歷試驗/運行證實的“失敗技術”。
   2005年聯合國經濟社會部在紐約發表的報告：“交流1200kV曾在俄羅斯的西伯利亞長線路使用，無論如何，超出1000kV時，能承受如此高電壓的實際難度、設備和絕緣的代價，都過高而難以采用”。聯合國文件所指包括兩個風險：一個是技術難度風險，另一個是經濟代價風險，這是世界上從技術經濟上判別交流特高壓失敗的結論。
   聯合國文件還指出：“長距離輸電應用直流，和交流比較，超出600公里都是直流輸電的經濟距離，而且直流輸電比較安全、可靠”。聯合國文件還指出不同交流電網通過直流聯網，可以避免同步網本身運行出現的很多技術問題。又引證2003年美加大停電事故，任一處故障都影響整個交流同步網，同步網愈大，線路愈長，電壓崩潰和穩定被壞愈嚴重，更易連鎖反應全網大停電。
南方電網由于繼續認真貫徹《穩定導則》，在2013年7月能源局召開的南網
“十二五”規劃審查會上匯報了<南方電網2013-2020年規劃研究報告>的結論： “南方電網未來西電東送發展主要采用直流輸電技術。同時，<十二五> 期以后不再對各省間電網的交流斷面加強。遠景南方電網將以省區電網為基礎，逐步分解為2～3個同步網格局”。南網再分2～3個區的結論僅討論了一天就得到專家們一致認可，由能源局成文下達執行。南方電網公司決定不采用“交流特高壓”，遠距離輸電又充份發揮了“直流特高壓”輸電的功能，又以直流分2～3個區才是英明的決策，而且今年3月開會研究蒙工曾建議將廣東還以直流隔離分東、西兩小區，以解決電源繼續發展的短路電流超標問題和將來更多的西電東送直流輸電饋入廣東的安全問題。
 
二、“三華”地區聯網安全性研究
1．〈三華交流特高壓聯網〉為遠輸電不得不違反《穩定導則》構成無數
1000/500kV<電磁環網>，更不安全
到底一回交流特高壓線路輸送能力能否達到500萬千瓦？如僅為單回線按導則規定經歷單相瞬時故障時，近距離300公里是勉強達到。三華聯網規劃卻全部是同塔雙回線，按規定要保持一回線故障跳閘后的穩定，則300公里也達不到了。
   三華聯網更是2000公里以上，每隔約300公里必須靠500kV網支撐，才能遠輸電，結果不得不違反現行《穩定導則》的〈分層〉規定，構成無數1000/500kV電磁環網，但仍不能多送電，因為一旦1000kV線路故障，原輸電力就轉移到500kV電網，電力稍大就會造成穩定破壞事故。
   我國歷史上最嚴重的2006年7月1日華中電網失穩事故就是兩回500kV線路因保護誤動跳閘，178萬千瓦電力通過500/220kV〈電磁環網〉轉入220kV網造成穩定破壞。構成電磁環網是違反《導則》，國網在事故后不得不將華中的環網解環。明知電磁環網違反《導則》，為了推行交流特高壓，仍錯誤使用數十處1000/500kV〈電磁環網〉，不僅極其浪費， 平均一回也只能送300萬千瓦，仍然永遠達不到國網公司一貫宣傳的500萬千瓦輸送能力，更嚴重的是埋下了數十處重大停電災害的〈電磁環網〉隱患。
2．三華不應聯網，各大區只應認真貫徹《穩定導則》才是適應電網發展的安全又經濟的決策
世界歷史實踐證明只有按我國《穩定導則》確立的〈分層〉〈分區〉〈分散外接電源〉的“三分”結構才能防止重大停電。以交流特高壓實行三華聯網完全破壞已建成的“三分”結構，成為比經歷重大停電的北美歐電網結構更為危險。違背《穩定導則》又光應用《仿真》對如此復雜的電網根本不能判別它的安全；僅用《N-1/部分N-2的仿真》判別出來的結論是虛假的。
 2005年聯合國經濟社會部在紐約發表的報告：“交流1200kV曾在俄羅斯的西伯利亞長線路使用，無論如何，超出1000kV時，能承受如此高電壓的實際難度、設備和絕緣的代價，都過高而難以采用”。聯合國文件所指包括兩個風險：一個是技術難度風險，另一個是經濟代價風險，這是世界上從技術經濟上判別交流特高壓失敗的結論。
   聯合國文件還指出：“長距離輸電應用直流，和交流比較，超出600公里都是直流輸電的經濟距離，而且直流輸電比較安全、可靠”。聯合國文件還指出不同交流電網通過直流聯網，可以避免同步網本身運行出現的很多技術問題。又引證2003年美加大停電事故，任一處故障都影響整個交流同步網，同步網愈大，線路愈長，電壓崩潰和穩定被壞愈嚴重，更易連鎖反應全網大停電。
南方電網公司決定不采用“交流特高壓”，遠距離輸電又充份發揮了“直流特高壓”輸電的功能，才是英明的決策。
3．復雜“三華聯網”能靠《仿真計算》確保安全嗎？
潘家錚院士曾引用盧強院士就“三華聯網”的安全穩定問題答記者的一段話：“我們進行了五、六百種情況的仿真試驗，回答是：這樣一個電網的安全穩定性是有保障的。”就算三華聯網各級支路元件以500～600計，這僅相當于一個元件故障跳閘（稱N-1）的計算條件，如按兩個元件連鎖跳閘（N-2）條件，就得作：
（500～600）²=250000～360000 種情況的仿真試驗。
幾十年來實踐證明寵大自由聯網的失穩振蕩都不是N-1或N-2造成的，如2003年美加大停電經歷了N-14，美1965年紐約大停電經歷了N-5，1996年7、8月美西部兩次大停電分別經歷了N-11和N-15，才造成全網失穩振蕩。
我們查核2010年6月電科院的《受端電網構建研究》報告，只經歷N-1或極少數N-2的模擬計算，僅以簡單計算不可能作為安全依據，因為自由聯網結構、特別是比超高壓更為危險的交流特高壓三華聯網的失穩是難以分析評估，也是難以預防，難以挽救的。
   世界歷史實踐證明只有按我國《電力系統安全穩定導則》確立的〈分層〉〈分區〉〈分散外接電源〉的“三分”結構才能防止重大停電。以交流特高壓實行三華聯網完全破壞已建成的“三分”結構，成為比經歷重大停電的北美歐電網結構更為危險。違背《穩定導則》又光應用《仿真》對如此復雜的電網根本不能判別它的安全；僅用《N-1/部分N-2的仿真》判別出來的結論是虛假的。
4．三華不僅不應聯網，按《穩定導則》各大區應采用直流再分區才是將來最安全經濟的辦法
就在2013年5月上海《華東四省一市國民經濟及電力發展規劃研討會》上，蒙定中針對國網公司〈華東交流特高壓聯網>，已提出了華東分區的設想。
(1)從華東2015/2020年電源/負荷規劃研究合理的電網結構  
根據國網公司2012年12月和2013年5月《華東“十二五”電網發展規劃》三個報告，從2015/2020年華東各省市負荷需要和電源規劃證明，將來各個省市、包括安徽省都缺電，怎樣解決呢？一是繼續靠遠方直流輸電，二是在各城鎮負荷中心附近建新電源，各自作到電源/負荷基本平衡，互相之間不需要大規模輸電，現有500kV電網已滿足要求，根本不需要交流特高壓聯網。為了解決由于增設發電機組必然出現短路電流超標問題和保證更多直流饋入的安全問題，最經濟有效和安全可靠的辦法，還是貫徹《穩定導則》釆用直流逐步將華東電網（隔離）異步互聯分為四個分區。各區事故互不影響，更不可能同時發生失穩/電壓崩潰/瓦解事故。表2列出一是繼續靠遠方直流輸電，二是在各城鎮負荷中心附近建新電源，完全可以作到各省市電源/負荷基本平衡，確定華東分為四個區域電網的可行性和必要性。
（2)華東電網的發展設想
華東電網應怎樣發展？按國網公司規劃就要浪費740億元投資、覆蓋一個交流特高壓電網，只是短時不必要的從煤電倒流的安徽輸出只占全網2.2%的電力，嚴重浪費。如將來用直流分四大區，各區電源負荷基本平衡，區間潮流不大，原有500kV電網已足夠應用，建成的交流特高壓設施無電可送，甚至違反導則〈分區〉功能，只能作廢了。分區后使全部500kV交流線路都只是中短距離輸電，這才是最可靠、有效、且最經濟地解決全網的安全穩定問題。
(3)華東〈分區〉的基本條件和可行性分析
[a]以直流分區時，要考慮分區后，每區保持一定的短路電流水平（約50千安）主要目的是在事故時為電網提供相當緊急無功儲備，特別適合直流受電需要。分區后不希望短路電流過低，所以不應特意采購增大短路阻抗的500kV變壓器，串聯電抗器、短路電流限制器等，因為一旦分區，它們都起負作用、等于作廢了。
[b]以直流分區時，要考慮分區后，一旦容量最大的一回直流閉鎖停運，失去的電力被區內其他直流和分區背靠背支援的電力沖抵后，其值不應超過原供電的6%。考慮最大的1100萬千瓦直流各1/2分別落于不同區，更可靠滿足上述要求。
按表2可見，將上海和浙江合為一個區才滿足要求。因此，建議華東電網將<浙江/上海><江蘇><安徽><福建>分四個區，提供研究。
表2   以直流將華東分區的可行性分析數據
(表內負荷、電源數據來自國網公司2012年12月[華東區域”＋二五”電網發展規劃])

年	2015		2020
分區	上海、浙江	江蘇	上海、浙江	江蘇
最高負荷(萬千瓦)	11025	10258	14540	13658
電源裝機(萬千瓦)	9003	7722	10417	8720
直流落點數(注1)	6+1/2	2+1/2	6+1/2+1/2	2+1+1/2+1/2
直流規模(萬千瓦) (注2)	2960+550	1020+550	2960+1100	1020+2200
直流占負荷比例	31.8%	15.3%	27.9%	23.6%
最大直流容量(萬千瓦)和當它全停時占原供電比例	800   7.3%	720 7.0%	800 5.5%	1100   8.1%
假定區內其它直流都滿載，即可快速支援持續2小時過載10%時的容量(萬千瓦) (注3)	221.5	85.0	326.0	250.0
背靠背快速支援按它原電力流量/方向不同，為其容量的10～100%(萬千瓦) (注4)	255～525	55～280	255～525	55～280
區內其他直流和背靠背快速支援供電(萬千瓦)	476.5～    746.5	140～365	581～851	305～530
有支援時一回最大容量直流全停占原供電比例	0.05～4.9%	3.5%～5.7%	0%～1.5%	4.2%～5.8%

注1.2:考慮最大的1100萬千瓦直流各1/2分別落于不同區
注3:表內未列入直流可暫時(3～10秒)輸出更大的支援過載30～50%的容量
注4: 表內未列入背靠背可在約20秒后反方向輸電，共輸出更大的支援為其容量的10～200%     
[a]第一種是應用直流背靠背分區
我國早已應用的［西北－華中］［東北－華北］和［中－俄］黑河背靠背運行可靠，具備良好分區功能。圖1按華東省市間2012年夏季高峰/2013年冬季高峰調潮流（來自國網報告）研究直流背靠背的位置和容量，隨著電源/負荷的發展，所有省市間潮流應有減無增，以選擇其容量。

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

圖1 華東五省市間電力潮流和背靠背分區條件(7個直流背靠背共775萬千瓦)
[b] 第二種是應用直流受電逆變站實行分區(圖2、3)

  
 
 
 
 
 
 

      圖2  用直流分區                 圖3  直流逆變站分區接線
如接受溪洛渡直流遠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，即達到〈分區〉目的（現有的寧雙兩回500kV交流聯絡線適當改為背靠背運行），因為將來兩省都缺電，不需多投資就可得到〈分區〉安全/經濟效果。
將來用直流隔離分為四大〈分區〉的總投資不超過62億元，為華東交流特高壓聯網靜態投資（744億元）的十二分之一(8.3%)，不旦經濟且運行安全可靠。
(4)〈分區〉更保障多回直流饋入的安全運行
    將來華東以直流隔離分四大區后，直流分別饋入各區，任一區故障，只有在保護拒動和發生長時（和直流低電壓保護的時間整定比較）的電壓崩潰（和直流低電壓保護的電壓整定比較）時，在理論上（實際不可能）才會使區內直流跳閘。但直流隔離的鄰區不受電壓崩潰影響，所以，直流分區后更能保證直流輸電更為安全。
(5)〈分區〉徹底解決短路電流超標問題
    將來華東500kV電網按《穩定導則》〈分四大區〉后，將可以徹底解決短路電流超標問題，各區都保持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，如裝了有的對運行反而起負作用了。
(6)將來〈分區〉更確保華東電網完全實現〈分層〉
500kV電網上再罩上交流特高壓必需有大量1000/500kV電磁環網才能送電，違反《穩定導則》〈分層〉，必然帶來重大停電。華東電網電壓層500/220/110/35/10(20)kV，110千伏以下電網已完全實現〈分層〉，〈分四大區〉后更可使500/220kV電網由“大部分”〈分層〉改進為“完全”〈分層〉，避免我國過去嚴重的電磁環網事故。
(7)按《穩定導則》〈分散外接電源〉規定改革/優化華東各區的電源布置
將來分區以后，各區負荷中心組成500kV環網，向此環網輸電的電源，不論是區內的電源或區外遠方來的交/直流電源，都應按〈分散外接電源〉，俗稱「點對網」的方式送電，完全避免了多點并列/環網送電會在故障時負荷轉移而全停的危險；一旦故障跳閘，綜合損失的電源不應超過受端的分區總負荷的6％，不致影響運行，這既是《穩定導則》規定，又是30多年來國內外事故經驗教訓。
 
三、結語
從世界重大停電分析，重大停電都發生在區域范圍/電力容量皆龐大又自由聯網的交流電網結構。三華特高壓交流聯網規模和已發生重大停電的各國電網規模相當，又特定采用世界早已棄用的不安全又不經濟的交流特高壓就更不合理的違反科學實踐，決不可行。
三華不僅不應聯網，按《穩定導則》各大區應采用直流再分區才是將來最安全
又經濟的辦法。本人報告曾建議將來華東電網用直流隔離分為〈四大分區〉，其
總投資不超過62億元，為華東交流特高壓聯網靜態投資（744億元）的十二分之一(8.3%)，不旦經濟且運行安全可靠。
國網公司為實現“三華交流特高壓聯網”，根本不允許從科學技術/經濟等各方面作民主客觀論證分析，又以特高壓直流的優越/可行性來掩蓋交流特高壓的固有缺陷。因為有了三華聯網就實現權力《壟斷》，違背了2002年國務院5號文件〈關于電力體制改革方案〉的‘打破壟斷、引入競爭’精神。
   鑒于這是關系國家能源長遠戰略和安全布局，希望政府部門必須高度重視，如果不按國家規定必經的審批程序，不按科學發展觀經由不同觀點的專家充份論證，民主討論，就批準交流特高壓聯網工程繼續走一步，不僅對安全掩下嚴重穩患，而且必將使國家經濟蒙受一步重大損失。應繼續堅持貫徹30年來對我國電網安全起重要作用的《電力系統安全穩定導則》，慎重決策，避免因決策失誤而造成難以挽回的〈三華交流特高壓朕網〉重大停電災害和上萬億元的國家財產損失。