準確把握現(xiàn)代電網(wǎng)的發(fā)展方向

——關(guān)于做好“十三五”電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃的幾點思考

西南電力設計院原副總工程師 吳安平

“十二五”對于能源行業(yè)來說是一個十分特殊的時期，在這個國民經(jīng)濟發(fā)展五年規(guī)劃期內(nèi)，能源領域居然缺失了國家級的“十二五”全國電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃。導致這種不正常情況發(fā)生的原因，從技術(shù)層面看主要有兩條：一是由于對交流特高壓和智能電網(wǎng)的本質(zhì)缺乏深刻認識，因而未能對我國電網(wǎng)的發(fā)展方向形成統(tǒng)一看法；二是出現(xiàn)了一些似是而非的電網(wǎng)規(guī)劃理論，干擾了“十二五”電網(wǎng)規(guī)劃的編制。

本文在反思“十二五”電網(wǎng)規(guī)劃教訓的基礎上，通過分析、澄清兩個被淡化和曲解的電網(wǎng)規(guī)劃基本原則，對“十三五”是否發(fā)展交流特高壓電網(wǎng)、怎樣建設智能電網(wǎng)、以及如何把握我國電網(wǎng)的發(fā)展方向等問題，提出了個人的意見和建議。

兩個需要澄清和堅持的基本原則

分區(qū)平衡和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)合理，這是電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃需要遵循的兩個最基本的原則。這兩個原則，凝聚了電網(wǎng)規(guī)劃理論的真諦，是確保電網(wǎng)安全性和經(jīng)濟性的法寶，也是識別電網(wǎng)規(guī)劃真?zhèn)螌＜业脑嚱鹗?。多年來在開展高電壓、大容量、遠距離輸電規(guī)劃建設的時候，由于缺少辯證思維，這兩個原則一定程度上被曲解或淡化了。

（一）分區(qū)就近平衡是電網(wǎng)最理想的供電模式

安全、經(jīng)濟是對電網(wǎng)最重要，也是最基本的要求。一個電網(wǎng)電壓層次越多，電力的輸送距離越遠，則其電能的損耗和安全風險也越大。電網(wǎng)中用戶的用電電壓實際上是很低的，絕大多數(shù)用戶只有0.4千伏，少數(shù)工業(yè)用戶達到10千伏，但也只有500千伏超高壓的五十分之一。分區(qū)就近平衡，意味著電網(wǎng)的電源布局均勻，電壓等級低、層次少，電力輸送距離短，導致的結(jié)果是電網(wǎng)的電能損耗小、投資省、供電可靠性高，對環(huán)境的影響也小。顯然，這是一種最理想的供電模式。

有一種觀點認為，由于我國能源資源分布不均，需要在更大范圍內(nèi)優(yōu)化資源配置，因此分區(qū)平衡的原則過時了。這種觀點的錯誤在于它未看清問題的本質(zhì)，混淆了兩個不同層次的概念。事實上“分區(qū)平衡”反映的是電網(wǎng)技術(shù)特性的具體要求，而“在更大范圍優(yōu)化資源配置”反映的則是經(jīng)濟發(fā)展的一般要求，兩者不僅不矛盾，而且還有內(nèi)在的相輔相成性。實現(xiàn)能源資源在更大范圍優(yōu)化配置的方式，不僅包括在煤炭基地建電廠實施遠距離輸電的方式，也包括將煤碳遠距離運到負荷中心建電廠的方式。對于電網(wǎng)而言，為了降低安全風險和提高能源利用率，只要條件允許后者始終優(yōu)于前者。“電從身邊來”是電網(wǎng)求之不得的結(jié)果，而“電從遠方來”則是一種不得已的選擇。只有當就近平衡的路全部被堵死后，遠距離輸電才具有合理性。

不可否認，電網(wǎng)的發(fā)展由于受到自然條件的種種限制，呈現(xiàn)出電壓等級越來越高，電壓層次越來越多，輸電距離越來越遠，輸電成本越來越高，以及環(huán)境代價越來越大的傾向。但如何面對這種情況，是任其發(fā)展甚至人為地強化它，還是充分發(fā)揮主觀能動性和創(chuàng)造性，去改變或緩解它，兩種觀念和行為代表了兩種不同的電網(wǎng)發(fā)展路線，前者是傳統(tǒng)電網(wǎng)的發(fā)展路線，后者是現(xiàn)代電網(wǎng)，即智能電網(wǎng)的發(fā)展路線。智能電網(wǎng)注重分布式電源和微電網(wǎng)建設，具有小型、分散、多元的特點。分區(qū)平衡的原則在這里不僅沒有過時，而且達到了一個更高的水平。“就低不就高、就近不就遠、就簡不就繁”無疑是電網(wǎng)建設的“歸真返璞”。

“十三五”電網(wǎng)規(guī)劃要辯證地理解和堅持分區(qū)平衡的原則，通過客觀、科學、全面、深入的技術(shù)經(jīng)濟論證，確定每個省和每個區(qū)域電網(wǎng)接受遠距離送入電力的合理容量。

（二）電網(wǎng)結(jié)構(gòu)合理是降低電網(wǎng)脆弱性的根本途徑

電網(wǎng)具有天生的的脆弱性，這種脆弱性是由電網(wǎng)的技術(shù)特性和物理結(jié)構(gòu)決定的。從內(nèi)在的要求看，一個電網(wǎng)時時刻刻需要保持全網(wǎng)功率的平衡，以及功角、頻率和電壓的穩(wěn)定，這種平衡和穩(wěn)定在各種能量轉(zhuǎn)化和電與磁的瞬息變化中實現(xiàn)，對電網(wǎng)運行條件十分敏感，哪怕是一個小事故只要處理不當，亦可導致整個電網(wǎng)運行的瓦解。從外部特征看，電網(wǎng)在地域上覆蓋范圍廣闊，而且?guī)缀跬耆┞对诖笞匀恢校粋€大電網(wǎng)各種電壓等級的輸電線路可以綿延幾萬千米，發(fā)變電設備遍及山區(qū)平原，即使一定程度提高建設標準，也難以免受各種自然災害以及人為的破壞。電網(wǎng)的這兩種脆弱性，前者可稱作“電氣脆弱性”（即電網(wǎng)的“電氣完整性”容易受到破壞）；后者可稱作“物理脆弱性”（即電網(wǎng)的“機械完整性”容易受到破壞）。顯然，電網(wǎng)的“機械完整性”遭到破壞而危及電網(wǎng)安全，最終是通過電網(wǎng)的“電氣完整性”相應受到破壞表現(xiàn)出來的。因此，可以說電網(wǎng)的物理脆弱性是危及電網(wǎng)安全的外因，電氣脆弱性是內(nèi)因，外因通過內(nèi)因而起作用。

分析和認識電網(wǎng)的脆弱性問題，可以得出如下結(jié)論：第一，電網(wǎng)的脆弱性與生俱來不可能被完全克服，因此電網(wǎng)的安全風險永遠不會消失。第二，電氣脆弱性是造成電網(wǎng)安全風險的根源和主導因素。第三，電網(wǎng)越大越復雜，其脆弱性越強，脆弱性與電網(wǎng)的電壓等級無關(guān)。

盡管電網(wǎng)的脆弱性不可克服，但其強度卻可以通過人為的努力降低。由于電網(wǎng)的脆弱性是由電網(wǎng)的技術(shù)特性和物理結(jié)構(gòu)決定的，因此，降低脆弱性的根本途徑就是通過科學、精心的規(guī)劃，構(gòu)建最合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)?？刹扇〉拇胧┖芏?，如合理控制同步電網(wǎng)規(guī)模；盡量避免電磁環(huán)網(wǎng)；受端電網(wǎng)建設足夠的支撐電源；同一走廊遠距離送入受端電網(wǎng)的功率比例恰當；電源分散接入電網(wǎng)；分層分區(qū)簡化電網(wǎng)結(jié)線；盡量避免交直流輸電線路并聯(lián)運行等。其中最重要的是合理控制同步電網(wǎng)的規(guī)模和分層分區(qū)簡化電網(wǎng)結(jié)線這兩條，因為這是降低電網(wǎng)脆弱性，盡可能將安全風險限制在較小范圍內(nèi)的基本前提。從現(xiàn)實的情況看，我國的區(qū)域電網(wǎng)以及省級電網(wǎng)都已具有相當大的規(guī)模，在此基礎上構(gòu)建三華交流特高壓同步電網(wǎng)只會強化電網(wǎng)的脆弱性，是不明智和不可取的。

不應再堅持發(fā)展交流特高壓電網(wǎng)

應不應該發(fā)展交流特高壓電網(wǎng)，這是至今仍在激烈爭論的一個重大問題。“十二五”沒有解決好這個問題，導致了 “十二五”全國電網(wǎng)規(guī)劃出不了臺。顯然，這個問題也是做好“十三五”電網(wǎng)規(guī)劃無法回避的一個帶根本性的問題。很難想像在這個問題仍然沒有一個科學結(jié)論的情況下，能夠提出一個具有指導意義的“十三五”電網(wǎng)規(guī)劃。

（一）交流特高壓技術(shù)不具有原創(chuàng)性

用不斷提高電網(wǎng)電壓的辦法來擴大和發(fā)展電網(wǎng)（本文提到的“電網(wǎng)電壓”均指電網(wǎng)的最高等級電壓），這是世界各國電網(wǎng)走過的共同道路，也是傳統(tǒng)電網(wǎng)遵循的發(fā)展路線。一般的規(guī)律是電網(wǎng)電壓按1.5～2.5倍的關(guān)系向上提升，每提高一個電壓等級大約需要經(jīng)過20～30年時間。

但是，電網(wǎng)電壓的提高并不是無止境的。早在上世紀60年代末至80年代初，世界上就曾經(jīng)出現(xiàn)過一股“交流特高壓熱”。美國、前蘇聯(lián)、日本、加拿大、意大利等國家都進行了交流特高壓輸電的可行性研究和相關(guān)規(guī)劃，但只有前蘇聯(lián)于上世紀80年代建成了長約900千米、電壓為1150千伏的特高壓輸電線路，并于1985年到1992年運行了6年后降壓為500千伏運行。日本于上世紀90年代建成約427千米、電壓為1000千伏的特高壓輸電線路，但至今仍降壓為500千伏電壓運行。從那股“交流特高壓熱”至今40多年過去了，由于三方面原因：一是交流特高壓輸變電設施對環(huán)境產(chǎn)生的影響比超高壓大得多，受到公眾普遍抵制；二是工程造價昂貴，投資效益差；三是技術(shù)上使電網(wǎng)變得更復雜，強化了電網(wǎng)的脆弱性；加之直流技術(shù)已經(jīng)解決了電力的遠距離大容量輸送問題等原因，各國早已調(diào)整了自己的技術(shù)路線，放棄了繼續(xù)發(fā)展交流特高壓的目標。歐洲電網(wǎng)自上世紀50年代出現(xiàn)400千伏電壓等級至今已60余年，盡管其電網(wǎng)電壓比我國普遍采用的500千伏還低100千伏，但卻一直保持不變，今后更不可能再提高。說明電網(wǎng)每過20～30年就要出現(xiàn)一個新的更高電壓等級的規(guī)律不適合電網(wǎng)發(fā)展到超高壓后的情況。

交流特高壓不僅是電網(wǎng)傳統(tǒng)路線的產(chǎn)物，而且是被發(fā)達國家早已拋棄的技術(shù)，是“別人嚼過的饃”，不具有原創(chuàng)性，也不具有在全世界推廣的生命力。因此，在2014年6月的兩院院士大會上，理所當然沒有被列入建國以來重大基礎理論創(chuàng)新和科技發(fā)明創(chuàng)造名錄之中（見習近平總書記在大會上講話）。

至于國際上一些人對交流特高壓的喝彩，是不足掛齒的。因為在交流特高壓這個賽場上，只有中國一名競技員，中國創(chuàng)造的紀錄，制定的標準，都是世界第一，很難說看臺上傳來的不是倒彩聲?？陬^上的奉承說明不了問題，如果中國的交流特高壓技術(shù)也能像高鐵那樣走出國門，在其他國家的土地上生根開花，那才是真正的肯定和喝彩。遺憾的是除中國外，世界上不可能再有第二個國家會真正發(fā)展交流特高壓電網(wǎng)。那種認為世界已經(jīng)進入了建設交流特高壓電網(wǎng)新紀元的論斷，純粹是一種主觀臆想。

（二）交流特高壓電網(wǎng)與智能電網(wǎng)本質(zhì)上具有排斥性

如果說歐美等發(fā)達國家在上世紀80年代即放棄了交流特高壓，那么，在世界已經(jīng)進入智能電網(wǎng)建設時代的今天，中國更沒有理由發(fā)展交流特高壓，尤其是交流特高壓電網(wǎng)，因為智能電網(wǎng)的建設必然導致對交流特高壓電網(wǎng)的否定。

由新能源革命推動的智能電網(wǎng)建設，遵循的是一條與傳統(tǒng)電網(wǎng)完全不同的發(fā)展路線，它依靠先進的信息、控制、儲能、超導等新技術(shù)，注重以小型分散化方式開發(fā)清潔、可再生能源。因此智能電網(wǎng)的電源建設傾向于小型分布式，而特高壓電網(wǎng)的電源建設則傾向于大型集中式，正好相反。有人說兩者可以并存、互補，以適應電源集中式與分布式并重的格局。如果只從概念到概念分析問題，這種說法幾乎看不出有什么錯，但落實到具體電網(wǎng)時就會發(fā)現(xiàn)，滿足集中式電源的輸送和分配，采用超高壓電網(wǎng)已足夠，不需要再建設交流特高壓電網(wǎng)。比如歐洲電網(wǎng)最高電壓等級為400千伏，建設智能電網(wǎng)前，其負荷需求已基本飽和?，F(xiàn)在發(fā)展的清潔、可再生分布式電源，基本都接在配網(wǎng)側(cè)，按其規(guī)劃這部分電源的比例在不斷提高，2020年普遍達到20%以上是沒有問題的。而且用戶的智能用電建設和需求側(cè)管理，還會一定程度降低電力需求。這樣在400千伏網(wǎng)架上輸送的功率將比原來減輕，即使還有一部分可再生電源由直流遠距離輸入，原來的網(wǎng)架也可滿足要求。這就是歐洲電網(wǎng)從技術(shù)上看不可能再發(fā)展交流特高壓的原因。需要指出的是，歐洲電網(wǎng)在未開展智能電網(wǎng)建設前，即以低于我國20%的電網(wǎng)電壓，滿足了負荷基本飽和的輸電要求。由此可見我國在500千伏電網(wǎng)之上再疊加交流特高壓電網(wǎng)是沒有必要的。促使電網(wǎng)電壓控制在合理范圍內(nèi)，是智能電網(wǎng)建設的一個附帶目的。歐美等發(fā)達國家的電網(wǎng)發(fā)展經(jīng)驗證明，超高壓可以基本滿足電網(wǎng)負荷達到飽和時的輸電要求，再加上智能電網(wǎng)建設，世界各國都可以將其電網(wǎng)電壓限制在超高壓范圍內(nèi)。

我國遠距離的西電東送由超高壓和特高壓直流承擔，不需要交流特高壓，這一點是明確的。與10年前相比，各地解決電力供給的途徑有了更多選擇。比如華東地區(qū)盡管煤炭資源不豐富，但太陽能、海上和陸地風能、生物質(zhì)能、潮汐能等并不少，而且具有發(fā)展天然氣分布式電源和建設核電的有利條件，清潔利用煤炭發(fā)電的水平也最高，可以說能源的多元化今非昔比。新能源革命告訴人們，由于可再生能源分布較為廣泛和均勻，能源開發(fā)的主要制約因素已不再是資源，而是技術(shù)以及規(guī)劃和管理的理念。只要以求實創(chuàng)新的精神，精心做好整體規(guī)劃，充分利用各種能源資源建設足夠的本地電源，將區(qū)外遠距離輸入電力控制在合理規(guī)模內(nèi)，同時積極開展需求側(cè)管理，引導合理用電、節(jié)約用電，華東地區(qū)沒有必要建設交流特高壓電網(wǎng)。

建設智能電網(wǎng)與發(fā)展交流特高壓電網(wǎng)本質(zhì)上是互相排斥的。智能電網(wǎng)的建設進展越快，成績越顯著，意味著電網(wǎng)中低碳綠色的分布式電源比例越大、電網(wǎng)的節(jié)約用電水平越高、最高電壓等級主網(wǎng)架送往下級電網(wǎng)的功率越小。這與希望交流特高壓電網(wǎng)輸送功率越大越好的愿望正好相反。因此，不可能同時出現(xiàn)既挖空心思發(fā)展交流特高壓，又真心實意在智能電網(wǎng)建設上下功夫的情況。認為智能電網(wǎng)建設必須以交流特高壓為基礎的論調(diào)，是很荒謬的。

目前世界上的確正在進行一場由各國參加的智能電網(wǎng)建設競賽。但這場競賽不是比誰的電網(wǎng)電壓最高、規(guī)模最大，誰的電力輸送距離最遠、容量最大；而是比誰的可再生能源比例最高，誰的電網(wǎng)與環(huán)境最友好，誰的能源利用率最高，誰的供電可靠性最高，誰的用電成本最低，誰的電網(wǎng)互動性最好。一句話，比誰的能源最早進入可持續(xù)發(fā)展的良性軌道。如果想在這場競賽中不落人后，甚至成為引領者的話，果斷放棄交流特高壓，忍痛割愛是必然的選擇。

朝著綠色高效的方向和目標前進

我國“十三五”電網(wǎng)規(guī)劃的編制，毫無疑問應當舉起智能電網(wǎng)建設這面旗幟，因為這是推動能源生產(chǎn)和消費革命的需要，也是順應現(xiàn)代電網(wǎng)發(fā)展潮流的正確選擇。

（一）現(xiàn)代電網(wǎng)就是廣義的智能電網(wǎng)

智能電網(wǎng)是在先進的網(wǎng)絡信息通信、自動控制和儲能等技術(shù)支撐下，實現(xiàn)了電網(wǎng)綠色化、能源高效利用，以及供需雙向互動的電網(wǎng)。智能電網(wǎng)有狹義和廣義之分，狹義的智能電網(wǎng)指局部地區(qū)以各種清潔、可再生分布式電源為基礎、具有雙向互動性的小型和微型電網(wǎng)，它們既可單獨運行亦可與主網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運行。廣義的智能電網(wǎng)指實現(xiàn)了低碳化或綠色化、能源高效利用、具有雙向互動性的整個電網(wǎng)。智能電網(wǎng)建設將推動傳統(tǒng)電網(wǎng)向現(xiàn)代電網(wǎng)轉(zhuǎn)型，顯然，這個現(xiàn)代電網(wǎng)就是廣義的智能電網(wǎng)。

智能電網(wǎng)的建設要防止走入等同于“電網(wǎng)智能化建設”的誤區(qū)。智能電網(wǎng)是一個實現(xiàn)電網(wǎng)“綠色、高效”目標的巧妙解決方案（一個完整的富于智慧的方案），它包含了電網(wǎng)一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)的所有措施，其中一次系統(tǒng)的措施始終處于基礎性和主導性地位，電網(wǎng)的智能化建設屬于這個方案中二次系統(tǒng)的內(nèi)容。

“智能電網(wǎng)”是個由歐美引入的概念，由于中文翻譯本身存在的缺陷，理解上容易發(fā)生顧名思義的錯誤，因此對智能電網(wǎng)作出準確定義不僅必要而且迫切。如果用“智慧電網(wǎng)”代替“智能電網(wǎng)”也許有利于減少誤解，因為“智慧電網(wǎng)”一詞使人更多想到的是電網(wǎng)的整體功能，而“智能電網(wǎng)”一詞使人更多想到的是電網(wǎng)的自動化功能，前者的含義無疑更接近英文原意。

（二）主動邁出推動傳統(tǒng)電網(wǎng)轉(zhuǎn)型第一步

從傳統(tǒng)電網(wǎng)到智能電網(wǎng)的建設是一個漫長的由量變到質(zhì)變的過程，需要付出長期的艱苦努力，一步一個腳印，分階段推進。“十三五”電網(wǎng)規(guī)劃只是智能電網(wǎng)的一個起步規(guī)劃，甚至是一種嘗試。因此應當鼓勵各地根據(jù)自身的實際情況，開展富于創(chuàng)新性的規(guī)劃研究工作?？偟囊笫牵喊盐辗较?、明確目標、勇于探索、有所進步、滾動完善。應從兩方面開展工作，將“十三五”電網(wǎng)規(guī)劃納入到現(xiàn)代電網(wǎng)（即廣義智能電網(wǎng)）發(fā)展規(guī)劃編制的范疇內(nèi)：一是堅定不移以“低碳、綠色、高效”為方向，認真開展電源低碳化發(fā)展戰(zhàn)略專題研究，初步提出全國以及各區(qū)域、各省電網(wǎng)2020年至2050年的電源低碳化發(fā)展路線圖（由于資源稟賦、地理環(huán)境等條件不同，各省電網(wǎng)的路線圖將存在較大差異）。二是以此路線圖為指導，各地可根據(jù)實際情況和需要，在一般負荷預測、電源規(guī)劃和電網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)劃內(nèi)容的基礎上，有針對性地增加若干促進電網(wǎng)實現(xiàn)低碳、綠色、高效目標的專題規(guī)劃研究，如“十三五”期提高電網(wǎng)接受可再生能源比例的措施研究；提高電網(wǎng)輸電能力的柔性化改造專題研究；提高需求側(cè)管理水平以及將需求響應資源納入電網(wǎng)調(diào)峰電源規(guī)劃的研究；電動汽車充、放電設施建設規(guī)劃研究；水電為主電網(wǎng)新能源開發(fā)與提高水能利用率的關(guān)系研究，以及新型城鎮(zhèn)以分布式電源為基礎的小微智能電網(wǎng)建設規(guī)劃研究等。

結(jié)語：恢復實事求是的思想路線

“十三五”電網(wǎng)規(guī)劃的基本思路，歸納起來可以表述為“兩個堅持”、“一個放棄”、“一個高舉”，即：堅持分區(qū)平衡和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)合理的原則、放棄發(fā)展交流特高壓電網(wǎng)、高舉智能電網(wǎng)建設的旗幟。這個基本思路符合我國電網(wǎng)的實際情況，符合能源革命的要求，也符合現(xiàn)代電網(wǎng)的發(fā)展方向。

電網(wǎng)規(guī)劃具有很強的技術(shù)性、專業(yè)性和復雜性，一個高水平的規(guī)劃必定是集體智慧的結(jié)晶。 “十二五”電網(wǎng)規(guī)劃未能出臺的最大教訓，就在于十八大前腐敗盛行，破壞了民主、平等、客觀、公正的電網(wǎng)規(guī)劃學術(shù)氛圍，因而使得一些重要的規(guī)劃問題長期得不出科學結(jié)論?；謴蛯嵤虑笫堑乃枷肼肪€，營造一個尊重群眾、依靠群眾、追求真理、敬畏真理的良好風氣，開展由專家主導的真正意義上的電網(wǎng)規(guī)劃學術(shù)研討活動，是“十三五”電網(wǎng)規(guī)劃求真、求實、求新不可缺少的前提。