【能源局特高壓交流24個課題研究】

我們反對推廣應用既不安全又不經濟的交流特高壓輸電技術

2015年6月

1.前言：2005年6月，發改委在北戴河召開了“特高壓輸電技術研討會”，迄今已經十年，交流特高壓輸電問題一直爭論未定，“十二五”電網規劃因此缺失。其間，能源局共核準新建七條交流特高壓輸電工程，已建成運行兩條（晉東南示范工程和華東南半環）；經過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）和兩個電網規劃（南方電網和內蒙電網）。2014年5月全國政協雙周協商會專門就交流特高壓輸電問題進行了座談，俞正聲主席總結了三點：調研直流特高壓輸電是否需要交流特高壓輸電來保證安全；調研比較交流特高壓和超高壓輸電，哪個好？；請能源局組織論證三華特高壓電網的安全性。2015年1月，能源局就“交流特高壓輸電”設立24個專題在全國范圍進行一年為期的研究。我們參加了全部有關的咨詢論證和協商會，由于24專題按部門單位組織進行，我們都已退休不在單位工作，特將反對意見整理如后。交流特高壓輸電問題就是一個輸電方式的工程技術優選問題，為什么會爭論十年未果？在世界工程技術史中也少見。就工程技術優選方法來說，原因就是沒有按輸電優選的比較標準和方法的規范來進行。按輸電設計規范，為了避免脫離具體工程實際，要求設計要進行多方案的技術經濟比較。而交流特高壓前三個工程，沒有一個經過多方案比較優選，而把“中國創造”、“中國引領”在宣傳中代替了工程評價標準。經估算比較，交流特高壓輸電工程都貴過比較方案一倍，輸電運行功率達不到設計值，這樣的“創造”有什么實用價值？這樣的“引領”有誰來跟隨？問題就出在未經工程比較鑒別，而改用自我樹立形象標準。五個咨詢工程中，真正進行咨詢論證的工程有四個：南網和內蒙電網規劃進行了多方案比較，結果都淘汰了交流特高壓輸方案，因為貴出一倍，采用了超高壓電網方案，分別節約了一千億元和五百億元；雅安—武漢輸電線經兩次咨詢論證（分別由中咨公司和工程院主持）未能通過而擱置；華東北半環最后以治理大氣污染為名獲準新建。輸電方式優化比較是有具體標準的，即在滿足安全條件下進行經濟技術比較，而四條交流特高壓輸電線（華北一縱二橫和華東北半環）卻以治理大氣污染為名得以獲準新建。業界奇怪，為什么非要用貴過一倍的交流特高壓輸來的電能才能治理大氣污染？已獲準新建的七條輸電線，正因為不進行多方案比較，估計浪費高達700億元。交流特高壓輸電技術在工程應用中只有三種形式：遠距輸電；受端網架；三華特高壓電網，本文結合實際工程和理論進行比較分析。

2.遠距輸電——交流特高壓輸電技術是國網為解決遠距輸電提出的新技術，如果和超高壓和直流輸電比，既不安全、又不經濟，應淘汰出局。

1)不安全：輸電線的安全是在故障干擾后能持續提供電能來標志，即暫穩極限決定著線路的運行功率上限。交流特高壓輸電的暫穩極限小于設計功率，而超高壓線路都可以按暫穩極限運行在設計值，前者成為電網的安全隱患。而直流輸電本身沒有暫穩限制的安全問題。

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，都有保持雙回線設計功率穩定運行的能力。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，運行功率必須下降到設計值（600萬千瓦）以下，這樣就成為電網運行的安全瓶頸和隱患。如華東南半環的暫穩極限值只有400萬千瓦左右，小于設計值600萬千瓦。這并非個案的偶然，而是交流特高壓輸電的固有弱點所致。因為它是建立在超高壓電網之上，要比超高壓輸電多了聯絡變壓器的電抗，致使與計算電抗成反比的靜穩極限的預估值下降，即預估輸電能力（用靜穩極限來標準）不是國網宣傳的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，但卻會使高過一倍的工程造價更高，更無競爭能力。目前典型的交流特高壓輸電線設計是綜合優化的結果，即雙回線、輸電功率600萬千瓦、分段距離為200到300公里。這種典型結構不能避免高低壓電磁環網，因為沿特高壓線完全按分段點進行超高壓及以下的電隔離是不可能的，這樣就出現了電網忌諱的熟知安全隱患。在特高壓故障切斷一回線的沖擊下，并聯超高壓線受到沖擊更大，使交流特高壓輸電暫穩極限功率達不到設計值。新建的七條交流特高壓輸電線的運行功率必須低于暫穩極限，都達不到設計值600萬千瓦，成為在運電網的安全隱患。

ii.與直流輸電比：直流輸電在故障切斷線路后，不會產生故障轉移功率的沖擊，受端缺額功率最后靠全網功率自動平衡恢復正常電力供應，直流輸電比交流特高壓輸電安全。

2)不經濟：根據設計資料，都要比超高壓（或直流）輸電方案貴過一倍。我們統計了全部八條交流特高壓輸電線的設計資料，單價都約為5元/（千瓦*公里）左右，而根據設計通用資料數據，交流超高壓輸電的單價為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。如果輸電距離長到1500公里，交流特高壓輸電比直流輸電要貴約二倍。根據這樣估算，已獲準新建的七條交流特高壓輸電線總工程費為1205億元，而比較方案僅505.32億元，節約700億元（58.1%）。

3.受端網架：如批準的七條輸電線建成，將形成華北和華東的特高壓受端網架。國網提出有以下的提高作用：可以提高輸電能力和電網安全；可以解決超高壓電網的短路超標問題；可以解決大容量直流輸電的安全。分析如下：

1)不安全：國網以為，建成特高壓受端網后，特高壓輸電線可以得到更多電源支撐，提高靜穩極限對安全有利。但輸電功率是受暫穩極限限制的，它不可避免地因高低壓電磁環網仍使輸電功率達不到設計值。受端特高壓網架讓華北電網和華東電網分別形成11個和10個分段點，如果在超高壓電壓及以下的電網相互電隔離，如此多的分段區很難避免只剩下一個通過特高壓變電所與外來電源聯系，一旦故障切斷，與原超高壓受端網多路外來輸電（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的超高壓輸電線，就會出現高低壓電磁環網，當故障切斷一回特高壓線路，受并聯超高壓線路功率的限制，使特高壓輸電線暫穩極限達不到設計功率（600萬千瓦），出現安全隱患。

2)用特高壓網解決超高壓網的短路電流超標，理論上就錯誤，實踐上世界電網也沒有這樣做：特高壓網架增加了超高壓電網相互電聯系，理論上就是降低了互電抗，只會增加短路電流。該問題是2013年國網在華東北半環咨詢會上提出的，并附有華東電網短路電流仿真計算結果比較表。與會代表當即指出，特高壓網架仿真的短路電流下降是超高壓電網結構解環后的結果，而不是電網升壓到特高壓的作用。只要在原華東超高壓電網解環，不新建華東特高壓北半環也可以解決短路電流超標問題。電網的短路電流超標是電網發展的普遍遇到的問題，它和電網容量和密度強相關，世界大超高壓電網容量為我國的3、4倍，密度也大，都可以用常規方法解決，沒有一個電網為短路電流超標新建特高壓電網。在華東北半環咨詢后，國網再也沒有提出用特高壓電網來解決短路電流超標問題。

3)大容量直流輸電不需要交流特高壓輸電解決安全問題：問題是國網提出的，相當大功率輸電線切除后對電網的干擾，切除容量愈大、受端電網無功容量愈小，干擾后電網失穩的可能性愈大。于是國網采用了兩路大容量（800萬千瓦）同時雙極換向失敗故障切除的仿真案例，說明需要切除一千萬負荷才能恢復正常運行。但安全故障設置是有規范的，不能任意加重嚴重等級，否則就會過分反應造成浪費。安全規范要求N-1故障情況下，電網能自動恢復正常運行。直流單極故障切除相當于N-1，而兩路直流故障切除相當于N-2、N-3級嚴重故障，由于發生概率極小，可以采取切負荷措施。根據南網統計，珠三角是我國直流輸電集中地，共6條外來直流，近四年（2011年到2014年）共發生了59次直流強迫退出故障，其中57次是單極故障退出運行，兩次為一路雙極故障退出，從來沒有發生過兩路直流同時發生雙極故障退出運行。世界遠距輸電都采取直流輸電，也都沒有新建特高壓電網，包括今年國網為巴西新建的直流輸電就是輸電800萬千瓦的大容量工程，國網也沒有要求巴西新建交流特高壓受端電網來保證直流輸電安全。

4.三華特高壓電網與擴建超高壓電網的比較：三華特高壓電網形成后，每個分段線路兩端將有三路電源的支持，相當并聯了三路等值電抗，等于減少了計算電抗，是可以使靜穩極限的上限功率提高，國網估計穩定能力上升到一千萬千瓦以上。下面在與擴建超高壓電網方案比較中說明它也是不安全不經濟。

1)大停電的風險損失高六倍：由于大停電問題在技術上沒有解決，必須考慮不同方案的比較。如果發生大停電，三華電網的損失比原三個超高壓電網的損失大三倍。而五橫五縱的棋盤結構要比超高壓的放射型的組合的大停電發生概率大一倍。總計三華電網的風險損失要高達六倍，為什么要自找這種可以避免的大停電風險？

2)三華特高壓電網是由輸電線、受端網連接形成，在建設為期十年過程中，暫態穩定極限限制了運行功率達不到設計值。而超高壓電網都能承受N-1故障干擾，常規安全穩定校核的水平比三華特高壓電網高。

3)采用直流異步互聯三個超高壓區域電網，具有同步網電能電力互濟的優勢，又沒有同步網傳播故障造成大停電擴大的損失。

4)三華電網的建設的造價高出一倍，相當浪費5000千億元換來了一個不安全的網架，除了形象效果，得不到工程技術解釋。

5)中國電力發展不需要新建三華特高壓電網：根據能源局材料，我國的超高壓線路利用率偏低，估計只有美國一半，還有很大潛力利用空間。中國經濟進入新常態后，調結構、降能耗和防污染使電力需求進一步降低，2014年僅約為GDP同比增加值的一半。當今正是提高電網利用率的好機遇，而不是浪費幾千億元去新建更不安全的三華電網。國網解釋可以因此消化過剩產能，但用浪費來消化過剩產能更是自我欺騙、遺患損失更大。國網還提出過智能電網和能源互聯網需要交流特高壓輸電技術，但世界推行這兩項新技術都沒有提出這種技術和安全要求，只有國網提出需要堅強特高壓網架和實現交流特高壓全球聯網。交流特高壓輸電技術在中國的實踐結果是不安全、不經濟、不需要，怎么能不負責任地推廣到世界各國去應用？是否只是“出口轉內銷”的宣傳，希望能在中國環境下為推廣交流特高壓輸電技術而做的最后努力。

5.結論和建議：

1)國網在中國推廣應用交流特高壓輸電技術，從遠距輸電、受端網架和三華電網的工程實踐和理論分析中都說明，與超高壓和直流輸電技術比，是不安全、不經濟的輸電技術，不應推廣應用。

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

3)希望看到國網等單位對特高壓和超高壓工程比較調研結果，以便在一致工程實踐認識基礎上進行研究，得到正確結論。

4)建議把本研究和附件放在24題成果平臺上進行交流，并能得到機會參加研究討論。

（完）

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