我国未来电网格局研究报告 六大区域电网仍将相对独立

南网能源院一份名为《我国未来电网格局研究》的研究报告(以下简称《报告》),就这个问题进行了预测。

《报告》的主要观点是,中长期,我国电网结构形态将继续维持东北、华北、西北、华中、华东、南方的六大区域电网格局,区域间相对独立,跨区长距离输电应以直流线路为主,区域内进一步优化网架结构,形成清晰合理、分层分区的主网架;远期将从以集中式大电网为主,逐步向以分布式和综合能源利用的智能电网方向发展,储能、微网、智能通信、能源互联网等技术大范围推广应用,电网智能化水平全面升级。

世界电网的历史走过百余年。百余年里,输电距离越来越远,电压等级越来越高。

目前,最高等级的输电网已突破1100千伏,是最低等级家庭用电电压220伏的4500倍。从最高到最低电压等级,逐级降压,构成了庞大而复杂的输配电网络,各国皆是如此。

就我国而言,特高压输电技术的广泛应用,将我国电力事业发展提升到一个前所未有的高度。但由此也引发了新一轮的“交直流路线之争”。

从目前的电网结构看,我国呈现出东北、华北、西北、华中、华东、南方的六大区域电网格局。区域间大多通过直流线路实现异步互联,保证电力故障控制在区域内,避免事故跨区大面积蔓延。为解决能源资源与经济发展“逆向分布”的矛盾,我国实施远距离“西电东送”。特高压出现以后,±800千伏直流输电逐渐成为远距离跨区输电首选。

而特高压交流亦开始了示范应用。2009年,1000千伏晋东南―南阳―荆门特高压交流工程投产,将华北电网和华中电网联系起来,打破了六大区域电网通过直流异步互联的格局。

从业内主流观点来看,对于特高压交流联网的诟病始终存在,主要聚焦于两点:一是安全性,认为区域电网大规模同步互联后,存在大面积事故风险;二是经济性,从我国投产运行的多条特高压交流工程运行情况来看,通道利用率不高,经济性相较直流工程要差。

国家能源局曾委托中国工程院对我国未来电网格局进行专题咨询。咨询专家组出具的意见认为:继续坚持以六大区域电网为主体,区域电网之间以直流异步互联;不建议建设“三华”(华北、华中、华东)特高压交流同步电网。

“我们《报告》的观点,跟专家组的意见是高度一致的,认为交流特高压大规模同步联网的确存在安全隐患。”南网能源院电力规划中心主任黄豫打了个形象的比喻,“通过交流特高压同步互联的各区域电网,就像赤壁之战曹军连环战船一样,虽然可以增加稳定性,但由于各船之间联系紧密,一旦一船被烧,火势将迅速向其他船蔓延,非常难以控制,很可能导致火烧连营、全军覆没。”

工程院专家组与南网能源院《报告》的认识,除了理论分析外,也有实际的案例支撑。如历史上发生的美国、印度大停电,都与其交流同步电网规模过大的问题不无关系,局部故障蔓延引发大范围同步电网连锁反应,令整个电网及国家经济遭受巨大损失。

有鉴于此,《报告》才认为,中长期,我国电网结构形态应继续维持东北、华北、西北、华中、华东、南方的六大区域电网相对独立的格局不变。

我国《电力发展规划编制原则》对电力规划时段进行了细分,中期规划为5―15年,长期规划为15年以上。“我们‘中长期’预测的时间,大约可以到2035年。”黄豫说。

《报告》指出,同步电网规模并非越大越好。从安全性上说,大同步电网短路电流问题突出、大面积停电风险大,一旦发生连锁反应事故,大同步电网所遭受的损失和影响远大于中小同步电网。从经济性上说,同步电网规模扩大到一定程度时,对改善电源装机结构布局的效果不再明显,联网错峰效益也将呈边际递减态势。

因此,同步电网达到一定规模时,通过分层分区,形成清晰合理的电网架构,无论从安全、经济、技术等方面来说,都是势在必行的。

“电源分散布局、就近供电,电网分层分区、就地平衡,受端电网多通道多方向接受外电,构建本质安全的未来电网。”黄豫称。

西南电力设计院原副总工程师吴安平也认同这一观点。他表示,电网与其他行业很不一样,它有一个最基本最重要的规律是分区平衡。因此,区域电网体制并非主观臆想的方案,而是电网分区平衡规律的客观要求。

况且,从长远来看,随着西部经济快速发展和能源资源平衡关系的变化,远距离大容量输电亦不可能永无止境地发展下去。

《报告》预计,这种变化可能发生在2035年前后。届时,我国电网形态将发生较大转变,将逐步从以集中式大电网为主的发展模式,向集中式大电网与分布式、以综合能源利用为主的智能电网并重模式转变。

“分布式发电与远距离输电是相辅相成的关系。”黄豫表示,当我国能源电力体制机制改革完善后,分布式能源发电技术将得到广泛应用,促进风电、光伏、氢能等分布式新能源就近供电、就地消纳,区域电网内部通过柔直异步互联,更加安全、友好地接受外电及本地分布式电源发电上网,实现分区平衡。

现在电从远方来,可能在未来的某一天,这种状况会彻底改变。“从长远看,分布式风电、光伏的成本下降很快,各种储能技术成本也在下降,使得‘电从身边来’成为可能。”中国工程院院士杜祥琬表示。

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