發(fā)展特高壓：新能源背景下的電網(wǎng)思考

在大力發(fā)展新能源背景下，我們必須積極設(shè)想新的電網(wǎng)格局和構(gòu)建思路，不能再以過往的歷史經(jīng)驗來作為判據(jù)。

最近媒體上又有很多人開始討論特高壓項目，但是很多人尤其是一些非專業(yè)人士在質(zhì)疑特高壓的時候，都會提到分布式新能源，似乎特高壓和分布式是死敵，發(fā)展了特高壓，分布式就沒戲了。

這實際是一種誤解，甚至在很多電力系統(tǒng)專業(yè)人士的認(rèn)知里，也存在不少模糊的地方。其實，特高壓與分布式能源建設(shè)如果都放在電網(wǎng)建設(shè)這個整體框架下，都是宏觀同步、互相促進(jìn)的手段之一，它們之間既沒有水火不容的敵對，也不該有先來后到的親疏。

分布式的“倒灌”

如果我們深入分析，一定會首先問，什么是分布式?很多人認(rèn)為分布式就是分散在用戶側(cè)的電源，所以認(rèn)為負(fù)荷端如果都能自發(fā)自用了，那就不需要遠(yuǎn)距離大功率輸電了，也就不需要特高壓了。

有著這樣認(rèn)識的人大多來自新能源領(lǐng)域。實際上，分布式電源的定義非常簡單，就是接入在配電網(wǎng)的電源可以視作是分布式電源，與此相對應(yīng)的就是傳統(tǒng)意義上的順著發(fā)輸配送這條生產(chǎn)鏈接入電網(wǎng)的集中式電廠。

那么分布式電源接入電網(wǎng)，究竟有什么樣的影響呢?最大的問題，就是因為分布式大量接入，待超過一定比例后，即一定會“倒灌”到輸電網(wǎng)層面，如果沒有大的儲能設(shè)備或者可直接利用的抽水蓄能電站，那么這種倒灌產(chǎn)生的盈余就必然只能通過輸電線路在區(qū)域電網(wǎng)間流動，甚至有可能通過跨國電網(wǎng)賣到國外去。

忽略掉這種倒灌逆潮流對電力設(shè)備的物理影響，再假設(shè)可再生能源電站不能提供足量無功和短路電流的缺點不遠(yuǎn)的將來總會解決，那么這種逆潮流對電網(wǎng)最直接也最深刻的影響應(yīng)該就是由此引發(fā)的輸電網(wǎng)架內(nèi)的大規(guī)模功率流動了。

之所以會這樣，是因為新能源發(fā)展最大的問題是不穩(wěn)定，如果為了真正做到自給自足，需要針對該地區(qū)負(fù)荷強(qiáng)度，調(diào)高安裝容量配比，比如風(fēng)力一般為1比4，光伏要到1比7甚至更高，這樣才能在風(fēng)不那么大、光不那么強(qiáng)的時候依然能滿足該地區(qū)的電力供應(yīng)。但如此設(shè)計的整體電網(wǎng)一旦遇到自然條件充足或者異常超出時，多余配置的發(fā)電容量就會源源不斷地生產(chǎn)多余電力，這就需要輸電網(wǎng)層面把這些電力從一個地區(qū)輸送到另一個地區(qū)，甚至從一個國家輸送到另一個國家，通過“洲際電網(wǎng)”來實現(xiàn)全球風(fēng)力和光照資源的最佳調(diào)控，也許這聽上去天方夜譚，但誰又會否認(rèn)這不是未來的可能?

電網(wǎng)先行已成德國共識

新能源發(fā)展帶給電網(wǎng)最大的沖擊就是必須對電網(wǎng)規(guī)劃作足夠的冗余量設(shè)計，以冗余和流動來對付不穩(wěn)定。這種觀念上的轉(zhuǎn)變在任何一個國家都是驚人的，以德國為例，2013年德國整體可再生能源在發(fā)電中所占的比例已超過25%，這與10年前制定的2020年達(dá)到35%的目標(biāo)只有一步之遙。德國的能源轉(zhuǎn)型計劃與可再生能源發(fā)展計劃已令世人矚目，其雄心勃勃的遠(yuǎn)景目標(biāo)也被越來越多的人樂見其成——2050年可再生能源要占到電力生產(chǎn)的80%，在總能源消耗中要占到60%。屆時，德國將有超過500萬部的電動汽車在行駛，智能環(huán)保建筑將使得建筑供暖能耗下降一半，而海上風(fēng)電裝機(jī)也將達(dá)到2500萬千瓦。

對于這個8000多萬人口，東西南北拓展不過近千公里的國家來說，在這個計劃里已經(jīng)實現(xiàn)的和將要實現(xiàn)的，其實并不簡單。德國在能源轉(zhuǎn)型道路上也走了很多彎路，其中一條最重要的，就是在新能源發(fā)展之初，對跨區(qū)電網(wǎng)輸送走廊建設(shè)的忽視與遲滯。

人們都還記得2012年年底，德國能源界最震撼的新聞是，德國總理默克爾和副總理羅斯勒前所未有的先后為兩根連接?xùn)|部到西部和南部的高壓輸電線路建成剪彩，這算是對遲到的電網(wǎng)擴(kuò)建計劃的補(bǔ)償。其中一條連接柏林和漢堡的高壓線路，7年來一直因為居民的反對就只剩下某處的大約1公里尚未修建，終于在政府的大力推動下趕在當(dāng)年年底前完成。如果不是因為能源轉(zhuǎn)型，不是因為隨著可再生能源并網(wǎng)發(fā)電比例的增加引發(fā)的電網(wǎng)瓶頸，引起了社會各界的重視，這條高壓輸電線也許還要再等上個幾年才能突破這最后的幾百米。

可再生能源的這個特點和對電網(wǎng)的影響只有在比例上升到一定程度之后才會被人們發(fā)現(xiàn)，而這恰恰是中國在大力提高新能源裝機(jī)容量之前必須吸取的教訓(xùn)。德國的很多政客近來也在各種場合承認(rèn)了政策上的一些失誤，比如對可再生能源的發(fā)展想得過于簡單了，對能源尤其是電網(wǎng)運(yùn)營的專業(yè)性研究不夠。這主要是來自于新能源發(fā)展商不遺余力地在媒體上抨擊電網(wǎng)公司，給公眾一種錯誤的印象，即電網(wǎng)公司是新能源并網(wǎng)的阻撓者。殊不知在風(fēng)光能預(yù)測不夠精準(zhǔn)，電源配置不夠恰當(dāng)，電網(wǎng)線路容量不夠足量的情況下，在每一個大風(fēng)和強(qiáng)光的日子里，德國的電網(wǎng)調(diào)度部門像繃緊的弦，他們緊張地祈求上帝，莫要哪里蹦出個故障。

如今，電網(wǎng)先行已經(jīng)成為德國舉國上下的共識，不僅僅是電網(wǎng)本身的建設(shè)，更要預(yù)先從電網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計、電網(wǎng)調(diào)度理念、并網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)這三方面進(jìn)行完善的思考和布局，然后再從細(xì)節(jié)上去推進(jìn)新能源發(fā)展。

新能源背景下的電網(wǎng)新格局

特高壓電網(wǎng)作為中國整體電網(wǎng)規(guī)劃中的重要一環(huán)，評估它不能再用老觀點來衡量。中國電力建設(shè)前幾輪的發(fā)展，帶有很強(qiáng)的后發(fā)性和學(xué)習(xí)性，因此那個年代成長起來的從業(yè)人員已經(jīng)習(xí)慣了研究—復(fù)制—突破的思維定式，較少面對更開放的電力格局。

國家電網(wǎng)公司現(xiàn)在已經(jīng)是一個年最高負(fù)荷已達(dá)700多吉瓦的大電網(wǎng)，不再是2000年左右那個只有100多吉瓦的“小電網(wǎng)”。未來，各大區(qū)域之間的電力流動必將與往時不可同日而語，動輒將以數(shù)十吉瓦計，這不是自然功率僅有1吉瓦左右的500千伏線路所能承受的。

更何況，過去的中國電網(wǎng)是緊缺型電網(wǎng)，人們擔(dān)心的是電網(wǎng)不夠使用，但今后隨著新能源的大力發(fā)展，電網(wǎng)形態(tài)呈現(xiàn)的必須是“過剩態(tài)”，即系統(tǒng)必須要有足夠能力把火電等傳統(tǒng)能源發(fā)電出力壓低作為備用，而把大部分發(fā)電空間讓給隨時可能變動的風(fēng)力和光伏，因此電網(wǎng)必須堅強(qiáng)且智能地應(yīng)付不斷東來西去的“臨時性能源”，而這就需要特高壓電網(wǎng)的大輸送能力和充分的冗余裕度。在大力發(fā)展新能源的背景下，我們必須積極設(shè)想新的電網(wǎng)格局和構(gòu)建思路，不能再以過往的歷史經(jīng)驗來作為判據(jù)。

在缺電的年代，輸電網(wǎng)帶著深深的救民于水火的點對點穩(wěn)定供電烙印。人們設(shè)計一條線路，往往是根據(jù)有多大的負(fù)荷，需要傳輸多少功率來評判其工程效益。但是在新能源時代，這種理念已經(jīng)落伍。新能源比例超過30%以后，氣象的變化和對負(fù)荷的調(diào)控給電網(wǎng)帶來的挑戰(zhàn)都是空前的，無論是直流還是交流，都要面臨何處是集中的能源輸入基地的挑戰(zhàn)。更重要的是，中國是一個幅員極廣的國家，這意味著光伏電站一旦安裝比例較高后，正午高峰出力可延續(xù)數(shù)小時并對電網(wǎng)提供利用支撐，大規(guī)模的綜合調(diào)控調(diào)度必須依靠強(qiáng)有力的區(qū)域電網(wǎng)流動，這對潮流分布的影響將是顛覆性的。

因此，電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計必須放在能源轉(zhuǎn)型這個大框架之下做出整體戰(zhàn)略設(shè)計，無論是運(yùn)煤還是輸電、交流還是直流、分布式與集中式的比例，都必須參照中國煤炭分布特性、新能源發(fā)展規(guī)劃、儲能情況、電動汽車發(fā)展規(guī)模等方面，都必須在宏觀體系下作出整體考量，僅以一兩個工程的投資規(guī)模作出判斷，輕言上馬或者反對勢必是不科學(xué)的。

再以德國為例，2013年，德國政府制定了至2022年的電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，其中明確提出要大力修建跨區(qū)電力輸送走廊，超過2000公里的4條直流輸電走廊，加上近 3000公里的交流新修和擴(kuò)建線路，將負(fù)責(zé)把德國北部區(qū)域的近3200萬千瓦綠色電力輸送到南部負(fù)荷中心。這份總投資額超200億歐元的電網(wǎng)規(guī)劃展現(xiàn)的是一個清醒的認(rèn)識，可再生能源的發(fā)展和投資最終要通過其生產(chǎn)的電力的流動和傳輸來體現(xiàn)。

德國還促進(jìn)了歐盟層面的遠(yuǎn)景能源發(fā)展戰(zhàn)略“Roadmap 2050”，希望能大力發(fā)展跨國甚至洲際輸電。比如該發(fā)展戰(zhàn)略希望能在西班牙和法國間建設(shè)約5000萬千瓦輸電能力的線路，以充分利用光照充足的西班牙光伏發(fā)電。同時，在英國和法國間建立約1200萬千瓦的線路，以輸送英國近年來大力發(fā)展的海上風(fēng)電。

在這樣的國際化背景下再去打量特高壓，如果中國能利用特高壓工程實踐積累人才和技術(shù)，并積極推動這些技術(shù)參與全球競爭，所取得的收益又豈是用貴賤可以來簡單衡量的。能源全球互聯(lián)網(wǎng)，這才是能源戰(zhàn)爭最后的決勝之地。

我們可以做出這樣的假設(shè)，假如2050年北京的500萬輛機(jī)動車全部變成電動車，這將對電網(wǎng)、煤礦和石油生產(chǎn)意味著什么?也許到那時人們才會認(rèn)識到現(xiàn)在的特高壓爭論和電網(wǎng)規(guī)劃的重要性和特殊性。