10年、15年后，甚至更遠的未來，我國電網(wǎng)將呈現(xiàn)怎樣的格局？南網(wǎng)能源院一份名為《我國未來電網(wǎng)格局研究》的研究報告(以下簡稱《報告》)，就這個問題進行了預測。
《報告》的主要觀點是，中長期，我國電網(wǎng)結(jié)構(gòu)形態(tài)將繼續(xù)維持東北、華北、西北、華中、華東、南方的六大區(qū)域電網(wǎng)格局，區(qū)域間相對獨立，跨區(qū)長距離輸電應以直流線路為主，區(qū)域內(nèi)進一步優(yōu)化網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，形成清晰合理、分層分區(qū)的主網(wǎng)架；遠期將從以集中式大電網(wǎng)為主，逐步向以分布式和綜合能源利用的智能電網(wǎng)方向發(fā)展，儲能、微網(wǎng)、智能通信、能源互聯(lián)網(wǎng)等技術大范圍推廣應用，電網(wǎng)智能化水平全面升級。
聯(lián)網(wǎng)規(guī)模并非越大越好 未來六大區(qū)域電網(wǎng)仍相對獨立
世界電網(wǎng)的歷史走過百余年。百余年里，輸電距離越來越遠，電壓等級越來越高。目前，最高等級的輸電網(wǎng)已突破1100千伏，是最低等級家庭用電電壓220伏的4500倍。從最高到最低電壓等級，逐級降壓，構(gòu)成了龐大而復雜的輸配電網(wǎng)絡，各國皆是如此。就我國而言，特高壓輸電技術的廣泛應用，將我國電力事業(yè)發(fā)展提升到一個前所未有的高度。但由此也引發(fā)了新一輪的“交直流路線之爭”。
從目前的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)看，我國呈現(xiàn)出東北、華北、西北、華中、華東、南方的六大區(qū)域電網(wǎng)格局。區(qū)域間大多通過直流線路實現(xiàn)異步互聯(lián)，保證電力故障控制在區(qū)域內(nèi)，避免事故跨區(qū)大面積蔓延。為解決能源資源與經(jīng)濟發(fā)展“逆向分布”的矛盾，我國實施遠距離“西電東送”。特高壓出現(xiàn)以后，±800千伏直流輸電逐漸成為遠距離跨區(qū)輸電首選。而特高壓交流亦開始了示范應用。2009年，1000千伏晉東南—南陽—荊門特高壓交流工程投產(chǎn)，將華北電網(wǎng)和華中電網(wǎng)聯(lián)系起來，打破了六大區(qū)域電網(wǎng)通過直流異步互聯(lián)的格局。
從業(yè)內(nèi)主流觀點來看，對于特高壓交流聯(lián)網(wǎng)的詬病始終存在，主要聚焦于兩點：一是安全性，認為區(qū)域電網(wǎng)大規(guī)模同步互聯(lián)后，存在大面積事故風險；二是經(jīng)濟性，從我國投產(chǎn)運行的多條特高壓交流工程運行情況來看，通道利用率不高，經(jīng)濟性相較直流工程要差。國家能源局曾委托中國工程院對我國未來電網(wǎng)格局進行專題咨詢。咨詢專家組出具的意見認為：繼續(xù)堅持以六大區(qū)域電網(wǎng)為主體，區(qū)域電網(wǎng)之間以直流異步互聯(lián)；不建議建設“三華”(華北、華中、華東)特高壓交流同步電網(wǎng)。
“我們《報告》的觀點，跟專家組的意見是高度一致的，認為交流特高壓大規(guī)模同步聯(lián)網(wǎng)的確存在安全隱患。”南網(wǎng)能源院電力規(guī)劃中心主任黃豫打了個形象的比喻，“通過交流特高壓同步互聯(lián)的各區(qū)域電網(wǎng)，就像赤壁之戰(zhàn)曹軍連環(huán)戰(zhàn)船一樣，雖然可以增加穩(wěn)定性，但由于各船之間聯(lián)系緊密，一旦一船被燒，火勢將迅速向其他船蔓延，非常難以控制，很可能導致火燒連營、全軍覆沒。”
工程院專家組與南網(wǎng)能源院《報告》的認識，除了理論分析外，也有實際的案例支撐。如歷史上發(fā)生的美國、印度大停電，都與其交流同步電網(wǎng)規(guī)模過大的問題不無關系，局部故障蔓延引發(fā)大范圍同步電網(wǎng)連鎖反應，令整個電網(wǎng)及國家經(jīng)濟遭受巨大損失。
有鑒于此，《報告》才認為，中長期，我國電網(wǎng)結(jié)構(gòu)形態(tài)應繼續(xù)維持東北、華北、西北、華中、華東、南方的六大區(qū)域電網(wǎng)相對獨立的格局不變。
我國《電力發(fā)展規(guī)劃編制原則》對電力規(guī)劃時段進行了細分，中期規(guī)劃為5—15年，長期規(guī)劃為15年以上。“我們‘中長期’預測的時間，大約可以到2035年。”黃豫說。
電網(wǎng)分層分區(qū)平衡更安全 分布式電源引領“電從身邊來”
《報告》指出，同步電網(wǎng)規(guī)模并非越大越好。從安全性上說，大同步電網(wǎng)短路電流問題突出、大面積停電風險大，一旦發(fā)生連鎖反應事故，大同步電網(wǎng)所遭受的損失和影響遠大于中小同步電網(wǎng)。從經(jīng)濟性上說，同步電網(wǎng)規(guī)模擴大到一定程度時，對改善電源裝機結(jié)構(gòu)布局的效果不再明顯，聯(lián)網(wǎng)錯峰效益也將呈邊際遞減態(tài)勢。
因此，同步電網(wǎng)達到一定規(guī)模時，通過分層分區(qū)，形成清晰合理的電網(wǎng)架構(gòu)，無論從安全、經(jīng)濟、技術等方面來說，都是勢在必行的。“電源分散布局、就近供電，電網(wǎng)分層分區(qū)、就地平衡，受端電網(wǎng)多通道多方向接受外電，構(gòu)建本質(zhì)安全的未來電網(wǎng)。”黃豫稱。西南電力設計院原副總工程師吳安平也認同這一觀點。他表示，電網(wǎng)與其他行業(yè)很不一樣，它有一個最基本最重要的規(guī)律是分區(qū)平衡。因此，區(qū)域電網(wǎng)體制并非主觀臆想的方案，而是電網(wǎng)分區(qū)平衡規(guī)律的客觀要求。況且，從長遠來看，隨著西部經(jīng)濟快速發(fā)展和能源資源平衡關系的變化，遠距離大容量輸電亦不可能永無止境地發(fā)展下去。
《報告》預計，這種變化可能發(fā)生在2035年前后。屆時，我國電網(wǎng)形態(tài)將發(fā)生較大轉(zhuǎn)變，將逐步從以集中式大電網(wǎng)為主的發(fā)展模式，向集中式大電網(wǎng)與分布式、以綜合能源利用為主的智能電網(wǎng)并重模式轉(zhuǎn)變。
“分布式發(fā)電與遠距離輸電是相輔相成的關系。”黃豫表示，當我國能源電力體制機制改革完善后，分布式能源發(fā)電技術將得到廣泛應用，促進風電、光伏、氫能等分布式新能源就近供電、就地消納，區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)部通過柔直異步互聯(lián)，更加安全、友好地接受外電及本地分布式電源發(fā)電上網(wǎng)，實現(xiàn)分區(qū)平衡。
