構建全球能源互聯網,實施“兩個替代”要求我們必須從長遠考慮能源電力發展問題,對影響電網規劃的相關問題進行深入研究,為“十三五”及下一步電網發展指明方向。
(二)同步電網規模逐步擴大、數量逐步減少,是世界主要國家電網發展的必然趨勢
從國外電網發展歷程看,各國電網發展基本都遵循了同步電網不斷聯網融合這一規律。縱觀北美、歐洲、俄羅斯、巴西、印度等世界主要國家/地區電網發展歷程,電網結構與其能源資源分布、電力平衡方式、政治體制等息息相關,但無一例外都選擇了大電網互聯發展的道路。隨著輸電電壓等級不斷提升、電力技術不斷發展和突破,各國電網由孤立網到跨區互聯、由初期弱聯系到不斷加強,同步電網規模和覆蓋范圍都不斷擴大。
較為典型的例子是北美電網和歐洲大陸電網。20世紀初,北美各地根據負荷和電源條件形成了眾多孤立交流電網,到20世紀60年代,通過跨州跨國互聯形成8個區域同步互聯電網。目前,美國本土48個州和加拿大南部6個省所有的電網都聯網運行,形成了北美東部、西部、魁北克和德州4大同步電網。未來美國還將進一步將德州電網納入西部同步電網,同步電網數量進一步減少。歐洲大陸同步電網的發展更加具有代表性。為了獲取聯網效益,加強電力互濟,消納清潔能源,歐洲大陸在各國國內電網的基礎上,在20世紀60年代,形成西歐聯合電網、西葡聯合電網、中歐聯合電網、東歐電網、南斯拉夫電網共6個同步電網,到90年代末,同步電網互聯規模進一步擴大,目前已形成覆蓋24個國家的統一歐洲大陸同步電網。
總體而言,各國發展同步互聯電網的主要動因是提高電網的資源配置能力、安全可靠性和規模經濟性。交流聯網是世界各地電網發展的共同趨勢,構建大規模同步電網是滿足大容量遠距離輸電的有效方法,面對故障沖擊,更多的電源和負荷會同時做出反應,降低系統波動,整個電網的安全性和可靠性隨之提高,符合電網發展的客觀規律。
(三)確保電力安全可靠供應,需要建設堅強的同步電網結構
隨著特高壓直流的快速建設,特高壓交流建設相對緩慢,造成電網“強直弱交”問題突出。目前,四川水電向華東送電的三大特高壓直流滿功率送電達2160萬千瓦,現有西部送端和東部受端的500千伏電網嚴重不適應,已多次出現直流同時換相失敗,造成有功功率和無功功率大量缺額,極易引發頻率和電壓穩定問題。如今年9月,錦蘇直流發生雙極閉鎖,造成華東電網頻率跌落至49.563赫茲、越限運行207秒,對電網安全穩定造成嚴重影響。華東地區通過多回直流接受區外來電,大容量直流同送端、同通道、同受端并列運行,發生多回直流同時故障的風險較大,如果不盡快加強交流網架,擴大互聯規模,將會帶來嚴重安全隱患。未來西部能源基地向東中部負荷中心的直流輸電規模還會不斷擴大,“強直弱交”問題帶來的安全隱患將更加突出,特高壓直流輸送能力也將受到嚴重制約。近年來隨著用電負荷、裝機容量大幅提高,現有500千伏電網越來越密集,短路電流超標問題嚴重,電網被迫采取拉停線路、線路出串等控制措施,電網運行方式過于復雜、安排困難,且電網結構完整性遭到破壞,安全隱患難以克服。
按照“強交強直”原則,構建交直流協調發展、結構合理、技術先進的特高壓電網,實現電網全面升級,能夠根本解決電網“強直弱交”問題。同步電網潮流轉移能力強,電壓穩定性好,可以有效抵御嚴重故障、自然災害、外力破壞、網絡攻擊等,保障電網安全運行。
作者:劉開俊 來源:中國能源報
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