根據(jù)國家電網(wǎng)公司“兩會”工作報告的規(guī)劃，到2020年，全面建成堅強智能電網(wǎng)。屆時，“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)智能化水平國際領先，大電網(wǎng)調(diào)度運行達到國際先進水平。

我國大電網(wǎng)互聯(lián)起步比發(fā)達國家約晚20年，目前仍處于較快發(fā)展時期?？偨Y國際大電網(wǎng)，尤其是北美、歐洲、俄羅斯等國家和地區(qū)的電網(wǎng)發(fā)展規(guī)律與特征，對我國電網(wǎng)在以新能源快速發(fā)展為標志的能源電力變革時代實現(xiàn)科學發(fā)展具有重要借鑒意義。

大電網(wǎng)發(fā)展的國際經(jīng)驗與啟示

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

當前和未來一段時期，發(fā)達國家電力轉型提速，可再生能源快速發(fā)展，大電網(wǎng)資源配置作用凸顯，對輸電網(wǎng)進行重構和加強勢在必行。發(fā)展中國家則面臨發(fā)展與轉型相結合的雙重任務，電網(wǎng)仍處于加快擴張和加強聯(lián)網(wǎng)階段。采用智能電網(wǎng)技術促進新能源發(fā)展，實現(xiàn)與用戶互動，滿足用戶多樣化需求，也是這一階段的重要特征。

縱觀歷史，全球主要國家的電網(wǎng)無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30至50年代，大規(guī)模水電開發(fā)推動了北美電網(wǎng)的第一次大發(fā)展;50至80年代，隨著電力需求高速增長，電壓等級相應提升，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)進一步與歐洲中部電網(wǎng)實現(xiàn)同步互聯(lián)。目前，已實現(xiàn)并不斷推進向東與東歐國家電網(wǎng)互聯(lián)、向南與地中海沿岸國家電網(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聯(lián)網(wǎng)同步運行狀態(tài)，此外俄羅斯電網(wǎng)與東歐、中亞、波羅的海國家的電網(wǎng)保持同步聯(lián)接運行，是世界上覆蓋面積最大的同步電網(wǎng)。

總體來看，在沒有難以逾越的地理、政治、技術障礙的情況下，交流往往是占主導地位的聯(lián)網(wǎng)方式。世界主要發(fā)達國家和區(qū)域的同步電網(wǎng)都呈現(xiàn)由較小規(guī)模到較大規(guī)模、由較低電壓等級向更高一級電壓等級升級、范圍不斷擴大的發(fā)展規(guī)律。

互聯(lián)同步電網(wǎng)的發(fā)展帶來巨大效益：一是保障大容量機組、大水電、核電、可再生能源開發(fā)和利用，提高能效，降低運行成本;二是減少系統(tǒng)備用容量，推動多種電源互補調(diào)劑，節(jié)省發(fā)電裝機;三是實現(xiàn)能源資源的大范圍優(yōu)化配置，有利于競爭性能源電力市場拓展;四是提高電網(wǎng)整體效率和安全可靠性。

如今，發(fā)達國家大電網(wǎng)進入新一輪的發(fā)展機遇期。在美國，隨著可再生能源發(fā)展，電源結構調(diào)整加快，輸電網(wǎng)需要擴張和改造。未來20年，美國輸電線路年均建設長度需要達到1500至2000英里，相比過去十年年均增長50%～100%。在歐洲，隨著風電、太陽能等可再生能源發(fā)展和歐洲能源電力市場一體化進程加速，未來歐洲電網(wǎng)主網(wǎng)架將得到明顯擴展和加強。

從電網(wǎng)安全角度看，國際上的大停電事故是由多種因素造成的。據(jù)對1965年以來的140次國際大停電事故樣本進行分析，設備故障與自然災害是最主要的誘因，二者占比達79.5%;系統(tǒng)保護等技術措施不當或處置不力是事故擴大的直接原因;電網(wǎng)結構“先天不足”是造成某些國家電網(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，電壓等級較為混亂，長距離、弱電磁環(huán)網(wǎng)較多，存在潮流轉移容易導致發(fā)生連鎖反應等嚴重隱患;管理體制分散、調(diào)度運行機制不暢則是多起大停電事故的深層次原因。

近20年來，損失負荷超過500萬千瓦的大停電事故有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，沒有發(fā)生過超過500萬千瓦的大停電事故。

由此可見，同步電網(wǎng)規(guī)模與大停電事故沒有必然聯(lián)系。確保大電網(wǎng)安全運行主要取決于電網(wǎng)結構是否合理，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)的運行機制。我國電網(wǎng)30多年未發(fā)生大停電事故的經(jīng)驗彌足珍貴，主要有兩條經(jīng)驗，一是在技術上建立了可靠的三道防線，二是在體制上始終堅持統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一調(diào)度和統(tǒng)一管理。

我國電網(wǎng)發(fā)展的主要驅動因素

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

從電力需求看，十八大報告提出，到2020年，國內(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。按此目標，未來8年我國經(jīng)濟的年均增速預計保持在7%以上。同時，未來經(jīng)濟發(fā)展進入從量的增長到質的提升的新階段。為滿足經(jīng)濟社會發(fā)展目標，預計2020年我國電力需求將達到8.2萬億～8.6萬億千瓦時，較2010年大體翻一番。在需求分布上，東中部地區(qū)將長期保持為全國主要的電力負荷中心，伴隨西部大開發(fā)、產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整和轉移，西部地區(qū)用電增速相對較高，比重有所提升。

從電力供應看，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)將嚴格控制新增煤電裝機規(guī)模，逐步降低污染物排放強度;西部和北部地區(qū)在做好生態(tài)環(huán)境保護的基礎上，按照集約化、高效率的原則建設大型煤電基地。新增水電主要集中在四川、云南和西藏三省區(qū)，占全國的80%以上。西南水電已進入密集建設投產(chǎn)期，為保障水電資源的充分利用，需要遠距離、跨區(qū)域輸送配置。新增風電主要分布在“三北”地區(qū)，開發(fā)規(guī)模占全國的80%以上。由于本地消納能力不足，跨省跨區(qū)輸送是解決風電消納問題的主要途徑。太陽能發(fā)電呈集中開發(fā)與分散布局并重的特點，2020年之前占比各約50%，2020年之后以西部和北部集中開發(fā)為主。大型光伏發(fā)電同樣面臨大范圍配置和消納的問題。

未來發(fā)電能源重心向西部、北部地區(qū)偏移的客觀實際，決定了大規(guī)模電力需要遠距離輸送至東中部負荷中心。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移力度，它是輸送總量和輸送距離的綜合指標。根據(jù)測算，2015年，我國發(fā)電能源(電煤、水能、風能)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，未來一段時期內(nèi)跨區(qū)域、遠距離電力輸送規(guī)模將顯著擴大。

我國大電網(wǎng)未來發(fā)展趨勢

為滿足大規(guī)模電力輸送和高效配置的基本要求，需要構建安全可靠、經(jīng)濟高效的強大電網(wǎng)。從我國電網(wǎng)的總體發(fā)展趨勢看，未來將形成由四個同步電網(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)接構成的全國互聯(lián)電網(wǎng)，為能源電力資源在全國范圍內(nèi)優(yōu)化配置奠定堅實的物質基礎。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荷中心，同時，分布式能源系統(tǒng)及微電網(wǎng)在配電網(wǎng)領域也得到較快發(fā)展，電網(wǎng)智能化水平持續(xù)提升。

現(xiàn)在，大范圍推廣應用特高壓交直流輸電技術的時機已經(jīng)成熟。未來一段時期，我國電網(wǎng)的跨區(qū)輸電規(guī)模和輸電距離要明顯超過國際上其他大電網(wǎng)，采用特高壓交直流等先進輸電技術是適合國情的戰(zhàn)略性選擇。同時，這種技術在國際上也有較好的應用前景。

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)濟運行的需要。交流具有網(wǎng)絡功能，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、超遠距離輸電方面一般具有經(jīng)濟優(yōu)勢。

規(guī)劃大電網(wǎng)的目標網(wǎng)架，需要遵循電網(wǎng)構建的基本原則，進行多方案、全方位的技術經(jīng)濟綜合比較，其中安全性論證很重要。經(jīng)過多方案論證，構建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，構建強交流強直流緊密耦合、優(yōu)勢互補的輸電格局，潮流轉移能力強，電壓穩(wěn)定性好，能夠抵御重大自然災害和各類嚴重故障的沖擊。

“三華”同步電網(wǎng)規(guī)模與世界主要同步電網(wǎng)相當，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，保持電網(wǎng)和調(diào)度一體化運行，大電網(wǎng)的安全是完全有保障的。

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

未來，我國四大同步電網(wǎng)之間以直流互聯(lián)，為更大程度、更廣范圍發(fā)揮市場在能源資源配置中的基礎性作用、最終形成全國電力市場平臺打下堅實的物質基礎。加快構筑全國競爭性電力市場，將會充分發(fā)揮大電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)效益，顯著提升全國能源電力資源配置效率，有力推動電力工業(yè)的安全經(jīng)濟、清潔低碳發(fā)展。(作者：國網(wǎng)能源研究院院長張運洲)