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我國未來電網格局研究報告:電網分層分區平衡將引領分布式電源發展
日期:2020-08-20 訪問次數: 字號:[ ]
  10年、15年后,甚至更遠的未來,我國電網將呈現怎樣的格局?

  南網能源院一份名為《我國未來電網格局研究》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,我國電網結構形態將繼續維持東北、華北、西北、華中、華東、南方的六大區域電網格局,區域間相對獨立,跨區長距離輸電應以直流線路為主,區域內進一步優化網架結構,形成清晰合理、分層分區的主網架;遠期將從以集中式大電網為主,逐步向以分布式和綜合能源利用的智能電網方向發展,儲能、微網、智能通信、能源互聯網等技術大范圍推廣應用,電網智能化水平全面升級。
  聯網規模并非越大越好 未來六大區域電網仍相對獨立
  世界電網的歷史走過百余年。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,構成了龐大而復雜的輸配電網絡,各國皆是如此。
  就我國而言,特高壓輸電技術的廣泛應用,將我國電力事業發展提升到一個前所未有的高度。但由此也引發了新一輪的“交直流路線之爭”。
  從目前的電網結構看,我國呈現出東北、華北、西北、華中、華東、南方的六大區域電網格局。區域間大多通過直流線路實現異步互聯,保證電力故障控制在區域內,避免事故跨區大面積蔓延。為解決能源資源與經濟發展“逆向分布”的矛盾,我國實施遠距離“西電東送”。特高壓出現以后,±800千伏直流輸電逐漸成為遠距離跨區輸電首選。
  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,將華北電網和華中電網聯系起來,打破了六大區域電網通過直流異步互聯的格局。
  從業內主流觀點來看,對于特高壓交流聯網的詬病始終存在,主要聚焦于兩點:一是安全性,認為區域電網大規模同步互聯后,存在大面積事故風險;二是經濟性,從我國投產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格局進行專題咨詢。咨詢專家組出具的意見認為:繼續堅持以六大區域電網為主體,區域電網之間以直流異步互聯;不建議建設“三華”(華北、華中、華東)特高壓交流同步電網。
  “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模同步聯網的確存在安全隱患。”南網能源院電力規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的各區域電網,就像赤壁之戰曹軍連環戰船一樣,雖然可以增加穩定性,但由于各船之間聯系緊密,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。如歷史上發生的美國、印度大停電,都與其交流同步電網規模過大的問題不無關系,局部故障蔓延引發大范圍同步電網連鎖反應,令整個電網及國家經濟遭受巨大損失。
  有鑒于此,《報告》才認為,中長期,我國電網結構形態應繼續維持東北、華北、西北、華中、華東、南方的六大區域電網相對獨立的格局不變。
  我國《電力發展規劃編制原則》對電力規劃時段進行了細分,中期規劃為5—15年,長期規劃為15年以上。“我們‘中長期’預測的時間,大約可以到2035年。”黃豫說。
  電網分層分區平衡更安全 分布式電源引領“電從身邊來”
  《報告》指出,同步電網規模并非越大越好。從安全性上說,大同步電網短路電流問題突出、大面積停電風險大,一旦發生連鎖反應事故,大同步電網所遭受的損失和影響遠大于中小同步電網。從經濟性上說,同步電網規模擴大到一定程度時,對改善電源裝機結構布局的效果不再明顯,聯網錯峰效益也將呈邊際遞減態勢。
  因此,同步電網達到一定規模時,通過分層分區,形成清晰合理的電網架構,無論從安全、經濟、技術等方面來說,都是勢在必行的。
  “電源分散布局、就近供電,電網分層分區、就地平衡,受端電網多通道多方向接受外電,構建本質安全的未來電網。”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,電網與其他行業很不一樣,它有一個最基本最重要的規律是分區平衡。因此,區域電網體制并非主觀臆想的方案,而是電網分區平衡規律的客觀要求。
  況且,從長遠來看,隨著西部經濟快速發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展下去。
  《報告》預計,這種變化可能發生在2035年前后。屆時,我國電網形態將發生較大轉變,將逐步從以集中式大電網為主的發展模式,向集中式大電網與分布式、以綜合能源利用為主的智能電網并重模式轉變。
  “分布式發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,區域電網內部通過柔直異步互聯,更加安全、友好地接受外電及本地分布式電源發電上網,實現分區平衡。
  現在電從遠方來,可能在未來的某一天,這種狀況會徹底改變。“從長遠看,分布式風電、光伏的成本下降很快,各種儲能技術成本也在下降,使得‘電從身邊來’成為可能。”中國工程院院士杜祥琬表示。

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