根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司“兩會(huì)”工作報(bào)告的規(guī)劃，到2020年，全面建成堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)。屆時(shí)，“三華”特高壓同步電網(wǎng)形成“五縱五橫”主網(wǎng)架，電網(wǎng)規(guī)模比2010年翻一番以上。電網(wǎng)智能化水平國(guó)際領(lǐng)先，大電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

我國(guó)大電網(wǎng)互聯(lián)起步比發(fā)達(dá)國(guó)家約晚20年，目前仍處于較快發(fā)展時(shí)期。總結(jié)國(guó)際大電網(wǎng)，尤其是北美、歐洲、俄羅斯等國(guó)家和地區(qū)的電網(wǎng)發(fā)展規(guī)律與特征，對(duì)我國(guó)電網(wǎng)在以新能源快速發(fā)展為標(biāo)志的能源電力變革時(shí)代實(shí)現(xiàn)科學(xué)發(fā)展具有重要借鑒意義。

大電網(wǎng)發(fā)展的國(guó)際經(jīng)驗(yàn)與啟示

截至目前，電網(wǎng)發(fā)展可分為三個(gè)階段：一是19世紀(jì)末至20世紀(jì)中期，形成城市(地區(qū))孤立電網(wǎng);二是20世紀(jì)中期至20世紀(jì)末，通過(guò)互聯(lián)逐步形成跨區(qū)跨國(guó)大電網(wǎng);三是21世紀(jì)初至今，在拓展電網(wǎng)互聯(lián)范圍的同時(shí)更加注重電網(wǎng)支撐綠色轉(zhuǎn)型的作用。

當(dāng)前和未來(lái)一段時(shí)期，發(fā)達(dá)國(guó)家電力轉(zhuǎn)型提速，可再生能源快速發(fā)展，大電網(wǎng)資源配置作用凸顯，對(duì)輸電網(wǎng)進(jìn)行重構(gòu)和加強(qiáng)勢(shì)在必行。發(fā)展中國(guó)家則面臨發(fā)展與轉(zhuǎn)型相結(jié)合的雙重任務(wù)，電網(wǎng)仍處于加快擴(kuò)張和加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)階段。采用智能電網(wǎng)技術(shù)促進(jìn)新能源發(fā)展，實(shí)現(xiàn)與用戶互動(dòng)，滿足用戶多樣化需求，也是這一階段的重要特征。

縱觀歷史，全球主要國(guó)家的電網(wǎng)無(wú)一例外都選擇了大電網(wǎng)互聯(lián)發(fā)展的道路。

在北美，上世紀(jì)30至50年代，大規(guī)模水電開(kāi)發(fā)推動(dòng)了北美電網(wǎng)的第一次大發(fā)展;50至80年代，隨著電力需求高速增長(zhǎng)，電壓等級(jí)相應(yīng)提升，形成了北美互聯(lián)電網(wǎng)。按照獲得更高效率、相互共享資源的思路不斷發(fā)展，北美電網(wǎng)呈現(xiàn)四個(gè)同步電網(wǎng)異步互聯(lián)格局。

在歐洲，1958年形成三大電網(wǎng)(法、西、葡，荷、比、德、奧、捷，意、瑞)，之后逐步形成西歐聯(lián)合電網(wǎng)。1996年，西歐電網(wǎng)進(jìn)一步與歐洲中部電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)同步互聯(lián)。目前，已實(shí)現(xiàn)并不斷推進(jìn)向東與東歐國(guó)家電網(wǎng)互聯(lián)、向南與地中海沿岸國(guó)家電網(wǎng)互聯(lián)。

在俄羅斯，俄羅斯電網(wǎng)是前蘇聯(lián)統(tǒng)一電力系統(tǒng)中的主體。1956年，各聯(lián)合電力系統(tǒng)同步互聯(lián)起步，到1978年，基本形成前蘇聯(lián)同步電網(wǎng)。目前，俄羅斯一直保持全國(guó)聯(lián)網(wǎng)同步運(yùn)行狀態(tài)，此外俄羅斯電網(wǎng)與東歐、中亞、波羅的海國(guó)家的電網(wǎng)保持同步聯(lián)接運(yùn)行，是世界上覆蓋面積最大的同步電網(wǎng)。

總體來(lái)看，在沒(méi)有難以逾越的地理、政治、技術(shù)障礙的情況下，交流往往是占主導(dǎo)地位的聯(lián)網(wǎng)方式。世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家和區(qū)域的同步電網(wǎng)都呈現(xiàn)由較小規(guī)模到較大規(guī)模、由較低電壓等級(jí)向更高一級(jí)電壓等級(jí)升級(jí)、范圍不斷擴(kuò)大的發(fā)展規(guī)律。

互聯(lián)同步電網(wǎng)的發(fā)展帶來(lái)巨大效益：一是保障大容量機(jī)組、大水電、核電、可再生能源開(kāi)發(fā)和利用，提高能效，降低運(yùn)行成本;二是減少系統(tǒng)備用容量，推動(dòng)多種電源互補(bǔ)調(diào)劑，節(jié)省發(fā)電裝機(jī);三是實(shí)現(xiàn)能源資源的大范圍優(yōu)化配置，有利于競(jìng)爭(zhēng)性能源電力市場(chǎng)拓展;四是提高電網(wǎng)整體效率和安全可靠性。

如今，發(fā)達(dá)國(guó)家大電網(wǎng)進(jìn)入新一輪的發(fā)展機(jī)遇期。在美國(guó)，隨著可再生能源發(fā)展，電源結(jié)構(gòu)調(diào)整加快，輸電網(wǎng)需要擴(kuò)張和改造。未來(lái)20年，美國(guó)輸電線路年均建設(shè)長(zhǎng)度需要達(dá)到1500至2000英里，相比過(guò)去十年年均增長(zhǎng)50%～100%。在歐洲，隨著風(fēng)電、太陽(yáng)能等可再生能源發(fā)展和歐洲能源電力市場(chǎng)一體化進(jìn)程加速，未來(lái)歐洲電網(wǎng)主網(wǎng)架將得到明顯擴(kuò)展和加強(qiáng)。

從電網(wǎng)安全角度看，國(guó)際上的大停電事故是由多種因素造成的。據(jù)對(duì)1965年以來(lái)的140次國(guó)際大停電事故樣本進(jìn)行分析，設(shè)備故障與自然災(zāi)害是最主要的誘因，二者占比達(dá)79.5%;系統(tǒng)保護(hù)等技術(shù)措施不當(dāng)或處置不力是事故擴(kuò)大的直接原因;電網(wǎng)結(jié)構(gòu)“先天不足”是造成某些國(guó)家電網(wǎng)事故頻發(fā)的重要原因，比如北美電網(wǎng)缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，電壓等級(jí)較為混亂，長(zhǎng)距離、弱電磁環(huán)網(wǎng)較多，存在潮流轉(zhuǎn)移容易導(dǎo)致發(fā)生連鎖反應(yīng)等嚴(yán)重隱患;管理體制分散、調(diào)度運(yùn)行機(jī)制不暢則是多起大停電事故的深層次原因。

近20年來(lái)，損失負(fù)荷超過(guò)500萬(wàn)千瓦的大停電事故有22次。其中，巴西南部—東南部—中西部電網(wǎng)、印度北部—東部—東北—西部電網(wǎng)、日本東部電網(wǎng)、北歐電網(wǎng)等同步電網(wǎng)，規(guī)模都小于我國(guó)華北—華中、華東或南方等同步電網(wǎng)規(guī)模。而同步電網(wǎng)覆蓋面積最大的俄羅斯，沒(méi)有發(fā)生過(guò)超過(guò)500萬(wàn)千瓦的大停電事故。

由此可見(jiàn)，同步電網(wǎng)規(guī)模與大停電事故沒(méi)有必然聯(lián)系。確保大電網(wǎng)安全運(yùn)行主要取決于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是否合理，安全防控措施是否到位，不同電網(wǎng)調(diào)度之間是否建立信息共享、高效協(xié)調(diào)的運(yùn)行機(jī)制。我國(guó)電網(wǎng)30多年未發(fā)生大停電事故的經(jīng)驗(yàn)彌足珍貴，主要有兩條經(jīng)驗(yàn)，一是在技術(shù)上建立了可靠的三道防線，二是在體制上始終堅(jiān)持統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一調(diào)度和統(tǒng)一管理。

我國(guó)電網(wǎng)發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)因素

我國(guó)電網(wǎng)的發(fā)展歷程與國(guó)際上主要國(guó)家和地區(qū)有相似之處，但也有自身的突出特點(diǎn)。展望未來(lái)，我國(guó)電網(wǎng)發(fā)展必須滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)發(fā)展、電力需求持續(xù)上升、跨區(qū)域電力流持續(xù)擴(kuò)大的客觀要求。

從電力需求看，十八大報(bào)告提出，到2020年，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值和城鄉(xiāng)居民人均收入比2010年翻一番，全面建成小康社會(huì)。按此目標(biāo)，未來(lái)8年我國(guó)經(jīng)濟(jì)的年均增速預(yù)計(jì)保持在7%以上。同時(shí)，未來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入從量的增長(zhǎng)到質(zhì)的提升的新階段。為滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展目標(biāo)，預(yù)計(jì)2020年我國(guó)電力需求將達(dá)到8.2萬(wàn)億～8.6萬(wàn)億千瓦時(shí)，較2010年大體翻一番。在需求分布上，東中部地區(qū)將長(zhǎng)期保持為全國(guó)主要的電力負(fù)荷中心，伴隨西部大開(kāi)發(fā)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)移，西部地區(qū)用電增速相對(duì)較高，比重有所提升。

從電力供應(yīng)看，除核電外，增量主要集中在西部、北部地區(qū)。新增煤電主要分布在鄂爾多斯盆地、山西、新疆、蒙東等地區(qū)。東部地區(qū)將嚴(yán)格控制新增煤電裝機(jī)規(guī)模，逐步降低污染物排放強(qiáng)度;西部和北部地區(qū)在做好生態(tài)環(huán)境保護(hù)的基礎(chǔ)上，按照集約化、高效率的原則建設(shè)大型煤電基地。新增水電主要集中在四川、云南和西藏三省區(qū)，占全國(guó)的80%以上。西南水電已進(jìn)入密集建設(shè)投產(chǎn)期，為保障水電資源的充分利用，需要遠(yuǎn)距離、跨區(qū)域輸送配置。新增風(fēng)電主要分布在“三北”地區(qū)，開(kāi)發(fā)規(guī)模占全國(guó)的80%以上。由于本地消納能力不足，跨省跨區(qū)輸送是解決風(fēng)電消納問(wèn)題的主要途徑。太陽(yáng)能發(fā)電呈集中開(kāi)發(fā)與分散布局并重的特點(diǎn)，2020年之前占比各約50%，2020年之后以西部和北部集中開(kāi)發(fā)為主。大型光伏發(fā)電同樣面臨大范圍配置和消納的問(wèn)題。

未來(lái)發(fā)電能源重心向西部、北部地區(qū)偏移的客觀實(shí)際，決定了大規(guī)模電力需要遠(yuǎn)距離輸送至東中部負(fù)荷中心。在電力流上，呈“自西向東、自北向南”的總體格局。“十二五”期間，跨區(qū)電力流將提升1億至1.4億千瓦，“十三五”期間進(jìn)一步增加1億至1.5億千瓦。到2020年，東中部受入電力占總負(fù)荷的比重接近30%。

經(jīng)研究，我們提出能源矩的新概念，它可以充分反映能源量的轉(zhuǎn)移力度，它是輸送總量和輸送距離的綜合指標(biāo)。根據(jù)測(cè)算，2015年，我國(guó)發(fā)電能源(電煤、水能、風(fēng)能)的能源矩約是2010年的1.8倍，2020年約是2010年的2.9倍。也就是說(shuō)，未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)跨區(qū)域、遠(yuǎn)距離電力輸送規(guī)模將顯著擴(kuò)大。

我國(guó)大電網(wǎng)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

為滿足大規(guī)模電力輸送和高效配置的基本要求，需要構(gòu)建安全可靠、經(jīng)濟(jì)高效的強(qiáng)大電網(wǎng)。從我國(guó)電網(wǎng)的總體發(fā)展趨勢(shì)看，未來(lái)將形成由四個(gè)同步電網(wǎng)(“三華”電網(wǎng)、東北電網(wǎng)、西北電網(wǎng)和南方電網(wǎng))異步聯(lián)接構(gòu)成的全國(guó)互聯(lián)電網(wǎng)，為能源電力資源在全國(guó)范圍內(nèi)優(yōu)化配置奠定堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。以特高壓交直流為主體聯(lián)接五大綜合能源基地和主要負(fù)荷中心，同時(shí)，分布式能源系統(tǒng)及微電網(wǎng)在配電網(wǎng)領(lǐng)域也得到較快發(fā)展，電網(wǎng)智能化水平持續(xù)提升。

現(xiàn)在，大范圍推廣應(yīng)用特高壓交直流輸電技術(shù)的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟。未來(lái)一段時(shí)期，我國(guó)電網(wǎng)的跨區(qū)輸電規(guī)模和輸電距離要明顯超過(guò)國(guó)際上其他大電網(wǎng)，采用特高壓交直流等先進(jìn)輸電技術(shù)是適合國(guó)情的戰(zhàn)略性選擇。同時(shí)，這種技術(shù)在國(guó)際上也有較好的應(yīng)用前景。

特高壓交直流各自具有不同的功能定位，需要統(tǒng)籌兼顧，協(xié)調(diào)發(fā)展，共同滿足大電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要。交流具有網(wǎng)絡(luò)功能，可以靈活地匯集、輸送和分配電力，直流主要是輸電功能，在大容量、超遠(yuǎn)距離輸電方面一般具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

規(guī)劃大電網(wǎng)的目標(biāo)網(wǎng)架，需要遵循電網(wǎng)構(gòu)建的基本原則，進(jìn)行多方案、全方位的技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較，其中安全性論證很重要。經(jīng)過(guò)多方案論證，構(gòu)建1000千伏跨區(qū)大受端網(wǎng)架，形成“三華”同步電網(wǎng)是合理的選擇。“三華”特高壓同步聯(lián)網(wǎng)方案，構(gòu)建強(qiáng)交流強(qiáng)直流緊密耦合、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的輸電格局，潮流轉(zhuǎn)移能力強(qiáng)，電壓穩(wěn)定性好，能夠抵御重大自然災(zāi)害和各類(lèi)嚴(yán)重故障的沖擊。

“三華”同步電網(wǎng)規(guī)模與世界主要同步電網(wǎng)相當(dāng)，覆蓋面積明顯小于北美東部電網(wǎng)、歐洲同步電網(wǎng)和俄羅斯電網(wǎng)。只要發(fā)揮“三道防線”的控制策略優(yōu)勢(shì)，保持電網(wǎng)和調(diào)度一體化運(yùn)行，大電網(wǎng)的安全是完全有保障的。

作為大電網(wǎng)的有益補(bǔ)充，分布式能源系統(tǒng)和微電網(wǎng)不影響我國(guó)大電網(wǎng)發(fā)展的基本格局。分布式能源只占能源供應(yīng)的很小部分，2020年分布式電源規(guī)劃總裝機(jī)約1.3億千瓦，約占全國(guó)總裝機(jī)的6.5%。作為智能電網(wǎng)的組成部分，微電網(wǎng)主要是利用儲(chǔ)能和控制裝置，實(shí)現(xiàn)分布式電源與本地負(fù)荷電力電量自平衡的微型供電網(wǎng)絡(luò)，是新技術(shù)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用，發(fā)展前景良好，但目前的供電成本遠(yuǎn)高于大電網(wǎng)。

未來(lái)，我國(guó)四大同步電網(wǎng)之間以直流互聯(lián)，為更大程度、更廣范圍發(fā)揮市場(chǎng)在能源資源配置中的基礎(chǔ)性作用、最終形成全國(guó)電力市場(chǎng)平臺(tái)打下堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。加快構(gòu)筑全國(guó)競(jìng)爭(zhēng)性電力市場(chǎng)，將會(huì)充分發(fā)揮大電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)效益，顯著提升全國(guó)能源電力資源配置效率，有力推動(dòng)電力工業(yè)的安全經(jīng)濟(jì)、清潔低碳發(fā)展。(作者：國(guó)網(wǎng)能源研究院院長(zhǎng)張運(yùn)洲)