2015-07-09新聞來源：能源與環保微信
能源局特高壓交流研究課題20
《特高壓與超高壓輸電對我國調整能源結構大力發展可再生能源支撐能力對比研究》
能源局特高壓交流研究19：特高壓輸電技術與電力走出去戰略研究
能源局特高壓交流研究課題17：交直流線路輸電能力和經濟輸送距離研究
來源：由於華鵬創立的"能源與環保"微信 公眾號：imyuhuapeng
前言
我國應按科學發展又全麵合理的策略大力發展可再生能源，第一必須有調峰蓄能設施配合，作為可行性的首要條件。第二發展可再生能源應以分散就地或近處消納為主，多年來全世界實踐證明這才是最安全又經濟的發展策略;第三特別是遠離負荷中心的大規模集中可再生能源開發工程首先必須從安全、經濟上進行嚴格規劃論證，是否具備當地調峰蓄能設施配合?除就地消納外，應深入實際進行可性行研究，多餘的電力怎樣才能合理的安全又經濟送出?應實事求是進行全 麵規劃設計，然後按其大小規模經相適應的的單位部門批準決定。
從世界發展可再生能源的經曆，即使經可性行研究可以有遠離負荷中心的大規模集中可再生能源開發，最安全又經濟的辦法是采用直流輸電，根本不需要交流特高壓線路為可再生能源輸電。
一.棄風、棄光的主要問題是電網調峰能力不足，與交流特高壓輸電無關
上世紀八十年代以來，主要靠小煤電/油電每日開停作為主力調峰能力達25%，加上大煤電20%調峰(100～80%運行)和水電調峰,使大煤電年利用小時達6000～6500小時。但後來接近一億千瓦的小煤電/油電逐步關停，長時以來沒有重視和補償因此而損失的調峰能力。結果多年來一直迫使20/30萬千瓦煤電機組深度(有時強迫每天開/停)調峰,更迫使超臨界和超超臨界60～100萬千瓦煤電機組非常規調峰,低穀時出力甚至壓到40%亞臨界運行,強迫使低碳機組高碳運行，極不合理的被迫超額調峰，使煤電年利用小時在2012/2013年跌落到5080/5012，2014年為4706小時，是1978年以來的最低水平。為了調峰估算要多裝機1.2億千瓦，至少相當多花1.2億千瓦x 3700元/千瓦 = 4440億元投資,除要多浪費裝機投資外，還造成發電多耗煤、多排汙、縮短煤電機組壽命和導致發電集團公司可能虧損。
發展風電也從不重視客觀存在的調峰問題，夜間用電低穀時段往往是風電大發時段，特別是遠離負荷中心的大型風電基地，太陽能發電基地，為什麼在規劃/批準時都不考慮影響其可行性的關鍵——調峰問題?結果造成嚴重棄電、嚴重浪費。我國風電裝機居世界首位，太陽能發電增長速度也占世界首位，就因為缺乏調峰能力，結果"棄風""棄光"嚴重程度也占世界首位，其發電年利用小時遠低於世界水平。
南方電網公司比較重視調峰，廣東電網2013年底有可調峰的燃氣聯合循環機組1098.9萬千瓦和抽水蓄能電站2個合240萬千瓦、調峰能力共1578.9萬千瓦，占廣東負荷約14%。2014到2015年分別增裝442和128萬千瓦，調峰能力共2148.9萬千瓦，占廣東負荷約16.2%;廣東的做法值得借鑒。
祗有合理將目前抽水蓄能比例由1.76%提高到8～10%,燃氣機組比例由3.5%提高到10%，兩者調峰能力達總裝機的22～25%(新增投資4194～4720億元)，煤電、核電皆應20%調峰,加上加大高水位可調峰的188體育官網app ,並使原有水電5%調峰再盡量加大。這樣全部調峰能力可達到總裝機容量36.7～40%;才能使全部煤電、核電、風電、光電等安全又經濟(基本不棄電)運行。
二.發展可再生能源應以分散就地消納為主
歐洲的可再生能源發展較快，西班牙風電裝機占總裝機20%，發電量占8.7%;德國風電占總裝機17%，電量占總7%;丹麥風電裝機容量25%，發電量占16%。它們的風電皆以就地消納為主，部分通過現有高低壓線路傳送，不需要超高壓。這是最安全又經濟的辦法。太陽能發電皆以就地應用為主。
2014年我國風電並網容量達8805萬千瓦，居世界首位，占全國裝機的6.9%，主要集中在東北、華北和西北，約共占88%。但其主要問題是遠離負荷中心，過於集中，又缺調峰電源配合，所以棄風嚴重，年利用小時居世界末位。因此，將小容量、分布式風電(甚至是單台風電機組)，采取低電壓等級，靠近負荷點，就近(可以T接方式)接入配電網，對充分利用風能資源，對有效降低線損，對加強配電、農電網，都是十分有利的，應給予足夠的重視。
利用太陽能的光伏發電，主要也應優先開發分散/分布型，在城鎮住宅、工業、經濟、公共設施等建築屋頂建設分布式光伏發電自用，也可供熱自用,我國計劃到2015/2020年建設共1000/2700萬千瓦分布式光伏發電,在建設地點排序上，要優先近負荷中心。
三.發展遠離負荷中心的可再生能源必須從安全、經濟上嚴格規劃論證
如果遠離負荷中心發展大規模的再生能源，又無適當的調峰設施配合，由於風電、太陽能發電出力頻繁大幅度變化，不旦使輸送有功電力不受控製的時大時小，也引起的無功平衡與電壓穩定問題。
為將風電基地電力外送，苛求當地須建設大於風電容量的火電采取打捆送出的做法是不合理的。讓遠離負荷中心的大規模火電為當地的風電進行深度調峰，既不符合電源結構及運行的優化，也不符合整個電網的資源優化配置，不利於整體能源的最大優化利用。
如果在水電站附近建設風電、太陽能發電是合理的，因其間隙性、波動性可由水電補償，風電、水電年度分布特性：冬春季雨少風多，水電為枯水期，水電少而風電為大發期;汛期雨多風少，正是水電大發，而風電少發正可檢修，二者能量互補。龍羊峽水電站就近20公裏內光伏總裝機85萬千瓦,是目前最大的水光互補的光伏電站，水光互補不棄電、安全並網。
常規水電年利用小時低，南方的約4000小時左右，東北、西北水電主要用於調峰，利用小時數2000—3000，故水電線路送電年利用小時低，如果水電送出線路沿途有風電接入，風水打捆風主水從最為有利，不但少建風電輸電專線;而水電調峰機可作壓水調相運行，其調峰水量存入水庫備用。特別是調相機組可作風電間隙補償，或緩衝風電波動性衝擊。還可輸出無功作風電勵磁電源。
內蒙是我國遠離負荷中心集中安裝大量風電的地區，2012年內蒙總裝機4235萬千瓦，其中風電967萬千瓦占22.8%，光伏發電23萬千瓦占0.54%，最高負荷1820萬千瓦。預計2015年蒙西風電達1300萬千瓦，其中本地消納1000萬千瓦，其中300萬千瓦以"風火打摑"外送。內蒙發展風電由於沒有合理的為調峰建設相應的抽水蓄能和燃氣聯合循環機組，結果出現嚴重的風電"棄風"問題;風電本應從安全、經濟和可行性研究靠近負荷中心建設，但內蒙接入電網負荷中心距離少則幾十公裏，多則一、二百公裏以上，出現消納能力與風電開發能力存在較大差距的卡脖子問題。
四.大力發展可再生能源根本不需要交流特高壓輸電
2014年全國風電近一億千瓦，因缺乏必要的儲能設施而棄風嚴重。其年利用小時僅為1893，即使遠離負荷中心集中安裝大量風電的地區，如內蒙都是以"風火打摑"通過超高壓北電南送，其中大部都是煤電，其風電因年利用小時低，大部已本地消納，北電南送也祗占小部分風電。所以以大力發展可再生能源根本不需要交流特高壓輸電，即使將來發展遠距離又大規模的可再生能源則采用直流輸電更為經濟又可靠。
能源局特高壓交流研究課題21
《電力規劃的基礎方法研究》
前言
【電力規劃的基礎方法研究】是能源局特高壓交流研究的第21課題，因此其基礎研究方法應主要針對交流特高壓的電力規劃。上世紀世界上歐美俄日為了電力遠距離輸電有過交流特高壓規劃研究和工程運行實踐，但同時研究和實踐了直流遠距離輸電則更為安全、更為經濟，遠距離輸電祗采用直流就完全滿足可行性要求，所以交流特高壓就被淘汰了。
上世紀七十年代中國文革期間發生210次大停電事故，電力部針對國內外大停電事故組織生產、規劃、科研人員研究，於1981年頒發《電力係統安全穩定導則》和有針對性的實施直接防止事故的全國《繼電保護四統一》，通過電力規劃使全國電網實施了六大(分區)(分層)和(分散外接電源)結構，30多年結果中國成為世界電網最安全的國家。
由電力規劃設計總院和西南、中南、廣東等院聯合研究華南電網根本不采用交流特高壓，而正確按《穩定導則》以直流將南網分2 - 3大區，廣東也分2個東、西小區，解決了交直流並列的不安全問題，將長距離的500kV線路縮短為中、短距離，從長遠解決廣東的短路電流超標和多回直流饋入的安全問題。但對國家電網、電力規劃設計總院卻聽從國家電網指令，違反《穩定導則》將所管轄的五大區，以世界已淘汰的交流特高壓，聯成一個極其浪費又特別不安全的世界最龐大的交流網，必將走上世界重大停電的危險道路。
一.中國電力規劃的曆史成就
中國電力容量近年來占世界首位，除台灣一次外,為甚麼從不發生重大停電?因為30多年電力規劃按《穩定導則》規定："合理分區, 以受端係統為核心,將外部電源連接到受端係統, 形成一個供需基本平衡的區域, 並經聯絡線與相鄰區域相連。" 采用直流聯網將龐大的交流係統分為若幹分區，它不僅達到正常聯網效益, 還可控製聯網潮流;防止一個區的故障/頻率崩潰/電壓崩潰/失穩振蕩波及相鄰區;更將大區範圍固有的動態和暫態穩定、低頻振蕩或"連鎖跳閘"等一係列複雜問題徹底解決。華北與東北電網初期采用交流聯網時穩定問題突出，曾引起低頻振蕩，限製了東北網北電南送降低50萬千瓦，2008年重新規劃改為直流背靠背聯網方式，徹底分區，問題就徹底消除了。
電網規劃還貫徹分層和各層分區規定，分層指不同電壓的線路不應經變壓器併列運行，是消除不同電壓的電磁環網,中國過去曾因電磁環網中高壓線跳閘，負荷轉移到低壓線而發生過大量失穩事故。中國最嚴重的2006年華中電網失穩事故就因電磁環網造成。這是過去國內停電事故的主要原因，不按分層解決電磁環網將隱藏重大隱患。分層後規劃下麵各級電壓也分區，如220kV再分區，下麵110/35kV又分區, 再下麵20/10kV更分區，各級分區都按實際條件具備一定支撐電源、自動備用/保安電源。
電網規劃還要分散外接電源，任一遠方電源/線路出問題或失穩，形成單機對無窮大係統的振蕩，僅此單機處於送端，其他送端電源皆成為受端，作為受端電源的後盾，使電網更可靠/快速恢複正常運行。不超過600公裏的外接電源規劃采用現有500kV線路的點對負荷中心輸送;超過600公裏采用直流輸電。
一個500kV網區的東西/南北距離大約不大於1000公裏比較合適。預想將 來我國有的大區還宜再分區, 既滿足發展需要，將會解決短路電流過大和適應多回直流安全饋入等一係列問題,更為安全可靠;由於實踐證明區域不應過大,有的還將縮小其範圍，所以現有的500kV電壓完全滿足發展需求。
目前大區內有再分區的需要，如南方電網已決定還要以直流隔離分2 - 3個大區並已經能源局批準,規劃廣東再以直流隔離分東西兩個小區。為適應華東電網發展的需要,采用直流隔離再分四個大區, 既解決短路電流超標、保證多回直流密集安全饋入, 又縮短交流輸電距離,確比已批準的交流特高壓聯網更為安全, 投資僅為交特聯網工程的十二分之一。
開放以來，通過電網規劃建立了可靠的交/直流分層分區的電網結構，分散外接電源結構和三道防線，係統失穩可能偶而發生，但不能造成重大停電;而且由於區間為直流聯網，任一區故障/失穩都不會波及鄰區。
二.從世界重大停電論證其電力規劃的發展
有史以來世界共發生25次重大停電(每次損失大於800萬千瓦)，其中最嚴重的20次係統穩定破壞是重大停電的關鍵, 一是交流電網過於龐大, 自由聯網, 又不分散外接電源, 一旦一回線路因故障或保護誤動斷開, 即使其負荷轉移到並列的相鄰線路上, 又因其線路應用不當的繼電保護因過負荷誤動跳閘, 連鎖反應同樣使更多相鄰線路跳閘, 直至全部負荷轉移到個別線路上(相當大增係統的綜合聯係阻抗)而發生失穩振蕩。二是當係統發生失穩振蕩時，陸續涉及振蕩的線路也因應用不當的距離保護原理誤動跳閘,同時發電機的失步保護也因整定不當(振蕩中心落在線路上不應跳閘)也大量跳閘,結果係統瓦解大停電。
輸電線路偶而發生故障/跳閘是正常現象，關鍵是電網結構是否合理，將帶來不同的風險，如美國交流區龐大又自由聯網，難以分散外接電源，又不分層，一旦故障即連鎖反應波及交流全網;且因距離保護設計/應用不當，因故障造成負荷轉移到相鄰線路時將不斷連鎖反應跳閘，直至失穩振蕩;涉及振蕩的線路距離保護和發電機保護又錯誤的不斷連鎖跳閘，直至全網瓦解大停電。又如巴西不分區,交流區域比美國還大,東西/南北距離長達3200公裏,以複雜電壓級230/345/440/500/750kV自由聯網,更易故障連鎖反應,不僅會失穩瓦解,又會電壓崩潰使直流輸電全停。
美國電科院和直流聯網(DC Interconnect)公司在2008年1-2月IEEE Power & Energy期刊發表報告，為防止美歐多次重大停電，建議在電網結構上將美國東部網(EI–7.55億千瓦)應用直流隔離分為四個交流區，同時也適用於美國西部網(WI - 2億千瓦)和西歐(5.3億千瓦)電網,這可以說是美歐在電網結構上解決重大停電的起步策略。2007年國際大電網CIGRE在日本大阪召開會議時，美國電科院Dr.Ram Adaba 聽到我國係統發展策略報告後，主動問及我國電網結構經驗並得到有關資料，可能對它們有關的分區結構建議有所幫助。他們報告提出美國再分區的建議至今末能執行，但值得注意的近年具備世界上最寵大交流電網的歐洲卻接受了改造電力係統結構經驗,采用直流分區;目前已應用42套直流作隔離設施，將歐洲分很多"分區"以提高電力係統的可靠性和防止係統大停電。這說明中國電網結構的安全經驗已得到世界的重視。
日本麵積小，37.8萬平方公裏，近3億千瓦負荷，用直流或單(個別雙)回交流500kV聯網分為9大區，結構安全，就不會發生失穩大停電。
三.今後中國發展的電力規劃原則
1. 輸電電壓和交直流方式的采用超過600公裏輸電應用直流;600公裏以內輸電的最高一級交流電壓應用目前
的500kV和750kV, 永遠不需要再升壓。
2. 堅持 <分區> , 各大區應按電源/負荷發展，再按南方電網以直流再分多個區,華東再以直流分四個區將更安全,更經濟。
3. 堅持 <分層> , 堅決解除電磁環網。
4. 堅持 <分散外接電源> 的點對網輸電原則。
5. 堅持 <近輸電、遠輸煤> 並大力減低煤電。
6. 堅持無功功率分層分區就地平衡。
