智能電網(wǎng)與交直流特高壓的關(guān)系

1、智能電網(wǎng)與交直流特高壓的關(guān)系特高壓分直流特高壓和交流特高壓，兩者的技術(shù)特性及其在電網(wǎng)中的作用差別很大，不可混為一談。直流特高壓用于遠距離、大容量輸電，在經(jīng)濟和技術(shù)上具有明顯優(yōu)勢。我國的水電、風電和太陽能資源較多集中在西部地區(qū)，有遠距離輸電的要求，因此直流特高壓作為先進的輸電技術(shù)是建設(shè)智能電網(wǎng)，實現(xiàn)我國電網(wǎng)綠色化不可缺少的手段。這一結(jié)論是明確的，也是早有共識的。存在爭議的是交流特高壓。電網(wǎng)的電壓等級隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴大不斷由低向高提升， 這的確是 100 多年來世界各國電網(wǎng)發(fā)展走過的一條共同道路。回顧歷史不難看出，傳統(tǒng)電網(wǎng)的技術(shù)路線，就是以提高電壓等級的方法解決電網(wǎng)發(fā)展中出現(xiàn)的問題，從而滿足經(jīng)濟社

2、會對電力的需求。但是事物的發(fā)展并非總是一條直線，有的規(guī)律它只在一個階段發(fā)揮作用。依靠提高電壓等級發(fā)展電網(wǎng)的路線，是在以化石能源為基礎(chǔ)，能源開發(fā)傾向于越來越集中的條件下形成的，可以說是第二次工業(yè)革命的產(chǎn)物。當新能源革命，即第三次工業(yè)革命在世界范圍內(nèi)興起后，電網(wǎng)的發(fā)展實際上已經(jīng)脫離了這條路線，走上了一條新的，即建設(shè)智能電網(wǎng)的道路。美國未來學家杰里米&dot ；里夫金在第三次工業(yè)革命一書中，介紹了美國電力研究所專家對該問題的見解。美國專家認為，智能電網(wǎng)分散式能源生產(chǎn)的發(fā)展可能會采取與計算機產(chǎn)業(yè)發(fā)展極為相似的路線：大型主機讓位于小型化、在地理上分散分布的臺式和筆記本電腦，它們相互連接、充分整合

3、，成為一個極富彈性的網(wǎng)絡(luò)。在電力行業(yè)中，集中式電廠仍將發(fā)揮很重要的作用，但更需要小型、清潔、分散化的發(fā)電廠，能源儲存技術(shù)將支持它們的發(fā)展；為控制、處理由此形成的復雜互聯(lián)系統(tǒng)所帶來的海量信息與能源的流通問題，先進的電子控制技術(shù)是絕對不可少的?？梢赃@樣說，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，注重利用新的管理理念和技術(shù)手段提高能源利用率，實現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展，這就是第三次工業(yè)革命顯示的現(xiàn)代電網(wǎng)(即智能電網(wǎng))的發(fā)展路線。 由于可再生能源分布相對均勻， 分散化開發(fā)的結(jié)果將使電源的布局更合理；小型電源和微網(wǎng)可以直接接入配電網(wǎng)，以較低的電壓向用戶供電；特別是超導

4、輸電技術(shù)的不斷進步和在工程中越來越多的應(yīng)用，顯示了現(xiàn)代電網(wǎng)的電壓等級不僅不會在超高壓的基礎(chǔ)上再提高，甚至還有逐漸降低的趨勢。電網(wǎng)的電壓等級在第二次工業(yè)革命時期由低向高發(fā)展，進入第三次工業(yè)革命后不再升高，并且呈現(xiàn)出由高向低發(fā)展的趨勢，從整個發(fā)展過程看， 遵循的正是事物發(fā)展的 “否定之否定 ”規(guī)律。那種認為電網(wǎng)會一直按照“規(guī)模越來越大，電壓等級越來越高 ”的規(guī)律發(fā)展的看法， 是一種缺乏辯證思維的形而上學觀點?，F(xiàn)代電網(wǎng)不再向交流特高壓電網(wǎng)發(fā)展，還因為交流特高壓自身存在著下述幾個致命的缺點：環(huán)境代價大。由于交流特高壓的建設(shè)是在現(xiàn)有的 500 千伏電網(wǎng)之上再疊加一個 1000 千伏電網(wǎng)，升至該電網(wǎng)的電力

5、送到受端后，都要先降壓為 500 千伏再分配給 220 千伏電網(wǎng)，因此它不僅不能替代 500 千伏變電容量和相應(yīng)的 500 千伏送電線路， 還將使我國電網(wǎng)的電壓層次從現(xiàn)有的 5 層增至 6 層 (即變?yōu)?0.4/10/110/220/500/1000 千伏 )，成為世界上電壓層次最多的電網(wǎng)。而且交流特高壓的噪音、對環(huán)境的電磁污染遠比超高壓強，其輸變電設(shè)備都是龐然大物，需要的占地面積也更大 (同塔雙回交流特高壓線路塔高約80 米，走廊寬度約 70 米；一座交流特高壓變電站占地9-20 公頃 )。因此，建設(shè)交流特高壓電網(wǎng)意味著在電網(wǎng)復雜性增加的同時，還要為多增加一層電網(wǎng)付出難以承受的環(huán)境代價( 尤

6、其在人口密集的 “三華 ”地區(qū)問題將更加突出)。投資效益差。交流特高壓從技術(shù)上看，遠距離輸電不如直流特高壓， 近距離輸電不如 500 千伏電壓， 而投資卻很大，是一種 “性價比 ”很低的方案。南方電網(wǎng)對采用交流特高壓方案與采用直流特高壓加交流 500 千伏電網(wǎng)方案進行了比較，結(jié)果前者的投資比后者多600-1000 億元，約高 1.3-1.5倍5 。在 “三華 ”地區(qū)建設(shè)交流特高壓同步電網(wǎng)的方案，比只建直流特高壓加交流 500 千伏電網(wǎng)的異步聯(lián)網(wǎng)方案， 至少要多花 3000 億元的投資。除會推高電價外，還意味著要消耗更多的鋼鐵、鋁材和水泥，而這些高耗能產(chǎn)品的生產(chǎn)無疑將加重對環(huán)境的污染。兩級升壓，

7、既增加能損，又降低輸電能力。交流特高壓輸電， 電源一般都要先升壓匯集到 500 千伏變電站， 再升壓至交流特高壓電網(wǎng)。由于基本沒有與之配備的發(fā)電機機組直接接入，交流特高壓電網(wǎng)實際上是一個無源的 “空架子 ”，這種情況在其它電壓等級的發(fā)展過程中是從未出現(xiàn)過的。電網(wǎng)的最高一級電壓網(wǎng)架，對于保證整個電網(wǎng)的穩(wěn)定運行和功率平衡至關(guān)重要，它形成后一般直接接入其中的發(fā)電機容量都不會少于 35%。比如截至 2012 年底南方電網(wǎng)接入 500 千伏電網(wǎng)的容量， 廣東為 36.6%，廣西為 43.7%，云南為 58.8% ，貴州為 50.6%；四川電網(wǎng) 2013 年底接入 500 千伏電網(wǎng)的容量約為 47%。發(fā)電

8、機經(jīng)兩級升壓接入電網(wǎng)，是電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計中較為忌諱的做法，因為這樣必然加大系統(tǒng)阻抗，不僅導致電能損耗增加，還限制了輸電能力的提高。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)從一個側(cè)面說明，沿著提高電壓等級的傳統(tǒng)路線前行，走到特高壓的時候，這條路已經(jīng)走不通了。由于存在上述問題，加之直流輸電技術(shù)的進步實現(xiàn)了電力的大容量遠距離輸送，歐美、俄羅斯、日本等發(fā)達國家，在經(jīng)過上世紀七、八十年代出現(xiàn)的那次交流特高壓技術(shù)研究和實驗熱潮后，從此放棄了交流特高壓。歐洲互聯(lián)電網(wǎng)盡管規(guī)模很大，但最高電壓卻只有400 千伏 (比我國電網(wǎng)普遍采用的 500 千伏還低 100 千伏 )，今后也肯定不會發(fā)展交流特高壓。但即便如此他們電網(wǎng)的可再生能源比例卻

9、遠高于我國。德國規(guī)劃 2020 可再生能源占比達到 35%， 2030 年達到50%，2050 年達到 80%。說明實現(xiàn)電網(wǎng)綠色化與電網(wǎng)電壓等級的高低沒有關(guān)聯(lián)。提高電網(wǎng)可再生能源比例的主要途徑：一是大力發(fā)展各種儲能技術(shù)，不斷擴大電網(wǎng)的儲能規(guī)模；二是開發(fā)、豐富、優(yōu)化電網(wǎng)調(diào)峰手段，其中包括儲備和調(diào)動需求響應(yīng)資源；三是最大限度實現(xiàn)各種可再生能源的互補運行。至于治理霧霾的問題，由于建設(shè)交流特高壓電網(wǎng)要消耗更多本來可以不消耗的鋼鐵、鋁材和水泥，結(jié)果無疑是事與愿違。 “電從遠方來 ”戰(zhàn)略主要依靠直流特高壓來實現(xiàn)，但僅有這個戰(zhàn)略是不夠的，還要同時實施“電從身邊來 ”戰(zhàn)略，即以分散化方式開發(fā)“身邊 ”一切可以開發(fā)利用的清潔能源。兩者并舉，才能達到有效治理霧霾的目的。第三次工業(yè)革命所顯示的世界電網(wǎng)發(fā)展方向，決定了現(xiàn)代電網(wǎng)不能再走以提高電網(wǎng)電壓等級包打天下的老路，電壓等級越高不等于電網(wǎng)就越堅強。事實上，各種不斷創(chuàng)新發(fā)展的可再生能源開發(fā)利用技術(shù)、分布式電源微電網(wǎng)技術(shù)、儲能技術(shù)、超導輸電技術(shù)、多端直流技術(shù)、以及包括頁巖氣開發(fā)和核聚變在內(nèi)的其它新能源技術(shù)，都是對交流特高壓的否定。歷史已經(jīng)證明并將繼續(xù)證明，交流特高壓是傳統(tǒng)技術(shù)路線的產(chǎn)物，它的身上帶有無法抹去的第二次工業(yè)革命的烙