专家群言堂:特高压运行须深入论证

晋东南-南阳-荆门特高压试验示范工程即使将来竣工，尚应考验一段时间，才能从实践总结单回线路的运行效果问题。即使单回线本身安全，也不能证明全国交流特高压联网就经济、安全、能源优化和环保。

　　经济性和线路走廊的论证

　　一、中、短距离的交流100万伏和50万伏输电投资比较

　　国网公司一开始宣传特高压，就称百万伏线路的“自然功率”为500万千瓦，50万伏线路的“自然功率”为100万千瓦，可将前者一回线和后者五回单回线作比较，号称“特高压节约投资又节省线路走廊”。实际上，真正的线路输送容量根本不决定于“自然功率”，也不应该用不符实际的假设条件作为比较的根据。近十多年大容量输电都用同塔双回50万伏紧凑型线路，可送出400万 ～ 600万千瓦（清华大学论证），不低于特高压的输送容量。用它和特高压比较才是真正的科学比较， 结果如下：结果证实特高压的投资是同塔双回50万伏紧凑型线路的3倍。

　　二、长距离的交流100万伏和直流输电投资比较

　　国网公司宣传交流100万伏具有大容量、远距离送电的优越性，实际上送电距离远时其送电能力大降，只有直流输电才能承担远距离输电的能力。交流100万伏也不如直流输电经济，超过560公里时从技术经济比较应用直流(联合国文件对一般交流线路分析是600公里)。输电距离为1000和2000公里时，交流100万伏的投资为直流的1.33和1.9倍。

　　三、线路走廊比较

　　三种输电容量基本相同的线路走廊比较，交流特高压最浪费走廊。

　　安全论证：交流特高压存在重大隐患

　　一、特高压全国联网完全破坏我国目前可靠的分层分区电网结构

　　1965年以来，世界最严重的重大停电（每次负荷损失超过800万千瓦）共15次，北美9次、欧洲4次、亚洲日本和中国台湾各1次，都发生在自由联网结构，电力都是通过电网对电网传送。对这种自由联网结构，不论采取如何自动控制措施，都改变不了不安全、不可靠的性质。

　　我国八十年代贯彻由李鹏部长批准的《电力系统安全稳定导则》以来，按分层分区建立了六大区， 区间主要用直流联网， 既发挥了全国联网效益，又建立了三道防线， 20多年来完全防止了大区范围的上述重大停电， 成为世界上比较安全可靠的分层分区电网结构。

　　无论原定的全国特高压联网或后改为华北－华中－华东特高压联网，实质上都是要把中国原来安全可靠的直流（个别弱交流）联网的六大分区变成一个复杂、不分区、难以分层、电力通过电网对电网传送、负荷任意转移的不安全、不经济、不环保的庞大交流同步电网结构，危害深远。

　　二、特高压联网带来难以解决的电磁环网问题

　　2006年7月1日华中电网事故就是河南50/22万伏电磁环网(两级电压线路通过变压器并列运行)引起的。正在进行的“晋东南－南阳－荆门特高压试验示范工程”的主要目的是华北－华中联网，一旦完工，就自然出现100/50万伏电磁环网的不安全问题。将来如用交流特高压将华北、华中、华东联网，则构成更多更大规模的100/50万伏电磁环网，是今后永远难以彻底解决的一个矛盾问题。

　　八十年代随着50万伏网建设强大、逐步将22万伏网解环分区，因为“上强下弱”，可以逐步的按导则要求解决50/22万伏电磁环网问题。然而100/50万伏电磁环网问题正好相反，实际上是“上弱下强”，建设的特高压网无大机组直接电压支持、无功电压异常变化、稳定上漂浮、电压上也漂浮、故障风险大、又不可能像现有50万伏电网那么紧密和安全。能破坏、拆散20多年建立起来的作为各大区安全稳定基础的50万伏坚强网架吗？

　　三、特高压联网带来复杂又危险的交直流并列问题

　　目前华中和华东是纯直流联网，一旦用交流特高压将两者联网，就变成极不安全的交直流并列运行结构。在历史上，电科院在1988年讨论三峡送出时就提出用交直流并列送华东，遭到华中、华东和电力部反对，最后决定纯直流送出，20多年实践证明又经济又可靠。交直流并列运行比交流线并列的负荷转移问题更为严重，因为直流输送容量一般都比并列的交流大得多，直流一旦线路故障或单、双极闭锁，大量的负荷都将转移到难以承受的交流线路上。例如目前的直流有换相失败的问题，假如受端交流50万伏系统发生三相短路，使各个直流逆变站的交流电压降低到约一半的话，所有直流输送功率都将从100% 降到11%，按华东直流输电计算，就有720×0.89 = 641万千瓦转移到并列的交流线上，即使是交流特高压， 也将造成电压崩渍/失稳振荡波及全网。上述美国西部WSCC两次大停电都和交、直流并列运行有关。
　　四、特高压线路最难抗冰雪风灾

　　年初的冰暴中，浙江省的倒塔数： 50万伏167基，22万伏43基，11万伏23基。湖南华润50万伏线倒塔401基，贵州50万伏线倒塔严重等。50万伏线路每相为4分裂导线，而22/11万伏线路每相分别为2/1分裂导线，说明分裂导线愈多，覆冰愈严重。

　　交流特高压线路每相为8分裂，一回线共3×8根导线，平均塔高77米(约为50万伏塔高两倍)，平均塔距长达530米，更易受风冰影响而倒塔损毁，最不安全；而且它输电距离长，河山跨越愈险，一基塔倒，全线停电。

　　五、交流特高压线路和设备本身也不安全

　　100万伏线路的充电功率接近50万伏线路的 5倍。在线路满负荷下故障跳闸时，将引起危险工频过电压。这是最大的技术难度风险，也是世界上过去对交流特高压研究/采用失败的原因之一。

　　为限制过电压而用高补偿度的并联电抗器，不仅增大线损，还降低电压和输送容量，所以不得不研究自动可控的并联电抗器，但无安全保证， 魁北克73.5万伏电网的并联电抗器就可控失败。一旦可控失败，当可控的综合电抗小于一定值，在单相重合闸单相断开时，即发生极其危险的工频串联谐振过电压，高达额定值的20～36倍，损坏线路绝缘和设备。


　　上述15次负荷损失超过800万千瓦的世界重大停电中，为甚么加拿大魁北克电网（和美国电网比， 其范围小容量也不大）就占4次？因为它们在上世纪七十年代就首先采用当时世界上最高的交流73.5万伏电压，线路充电容量最大。1982年12月14日大停电就出现1.8倍的危险工频过电压。特高压为100万伏，充电容量随电压的平方增大，过电压（包括谐振过电压）问题更突出，必然经历相当长时间的不安全过渡。

　　六、特高压网架漂浮不稳又破坏核电的安全

　　国网公司规划，为了特高压电网有支撑电源，要将山东、苏北、浙南、福建各400万千瓦，以及浙北330万千瓦的核电机组，经升压变直接上百万伏网架。不仅投资增大，更留永久性隐患。100万伏升压变压器，断路器没有安全保障，百万伏网架不可靠、故障多，都直接影响核电的本身安全。有人还说核电厂容量大，应以特高压送出，实际上同塔双回50万伏紧凑型线路可以经济可靠送出400万～600万千瓦，而核电厂只是400万千瓦。世界上还没有核电厂直接上特高压网的先例。

　　目前全世界特大机组都己经济合理地接入现有34.5万伏、40万伏、50万伏网架，多年经验证明既安全灵活，效率也高。因此，特高压网架不会(也不应)有机组经升压变直接上其网架，缺乏电压支持。由于100万伏线路的充电功率难以准确地由并联电抗器控制，因而特高压网架在电压漂浮，稳定上也漂浮，难以保证安全稳定。
　　北煤就地转电 用交流特高压远距离输送是能源优化吗

　　国网公司只能以全国能源优化为由提出北煤就地转电远送，达到构成全国联网的目的。跨区特高压输电方案中，在缺水的北方只能用空冷发电机组，其发电煤耗和厂用电皆很高；长距离特高压输电不仅损耗大，并易受冰暴等影响，不安全、不抗灾、不环保。

　　我国长期沿用的就地供电的输煤方案(所谓近输电、远输煤)， 输煤至南方可用水冷发电机组，其发电煤耗和厂用电皆低得多， 在受端分散建电厂支撑负荷中心，大大减少远方电源，不但经济，而且保安全、抗灾。远输电和远输煤方案经论证结果如下：

　　一、能源损耗比较

　　空冷机组和水冷机组比较，发电煤耗增加10.6%， 厂用电增加3.3%；特高压线路每回送出400万千瓦、平均1500公里，线路损耗（即使选用较大的8×630导线）为5.6%， 所以远输电的能源损耗增加19.5%；而远输煤方案只是铁路用电和输煤损耗，共为1.5%。所以，特高压输电比输煤方案的能源损耗多18%， 根本不是能源优化。

　　二、输煤和交流特高压输电基建投资比较

　　按交流特高压输电方案，北煤基地装机1亿千瓦，因水冷机组单位投资高，总投资高达4383亿元，厂用电高达8.9%以上，在电源侧只能供9110万千瓦，经平均1500公里输电损耗5.6%，到达受端只有8600万千瓦。输电送出需23回线路，按示范工程投资测算，需3450亿元。 来源:输配电设备网

　　按输煤方案，只要增设第三通道，投资1000亿元，年运2.5亿吨煤，即可在南方建设9137万千瓦水冷机组，而其厂用电只约5.5%，可分散在各负荷中心就地供8635万千瓦。两者投资比较如下表所示(单位:亿元)。

　　三、环保比较

　　特高压输电方案要在严重缺水的北煤基地建电厂，首先和周围老百姓抢水。“特高压输电”要增设的线路多达23回，每回走廊宽度72.5公尺，则为1668公尺，而且80%以上将穿越华北、华中和华东的众多城镇、人口密集地区，又多次跨越大江大河，对社会环境将造成恶劣影响，包括影响人体健康的工频电场、工频磁场、无线电干扰、噪音等。

　　为“北煤南运”方案而增设的铁路长度为1320公里、走廊平均宽度为21公尺，将长途穿越我国北方的草原、沙漠和戈壁，80%以上是人烟稀少地区， 铁路只是机车路过时才产生噪音影响。

　　国网公司称建特高压电网可减轻东、南部煤电建设的环保压力。其实燃煤电厂污染是可以治理的，不管在坑口还是在沿海，二氧化碳排放影响是相同的。而海边建电厂还可以用海水循环冷却、其效率高又经济；海水淡化作工业水；海水脱硫、脱硝；电厂余热淡化海水等。

　　从世界电网发展分析交流特高压的必要性

　　电力增长一定要交流特高压吗？

　　美国怎样解决电力增长的电网问题呢？2003年2月美国布什总统指示：“为了保经济、保安全…全国电网必须现代化改造…”；2003年美国能源部为此召开两次“国家电网预想会议”，研究了美国电网发展的2030年预想计划：主要是建立由东岸到西岸，北到加拿大，南到墨西哥的跨越全国的、主要采用超导体技术、电力储存技术、更先进的全国直流输电骨干网架，初步确定都是双回路的直流干线，按实际需要确定其输送容量。

　　美国2030年电网预想根本不考虑在现有网架上再罩上一个交流特高压网架，目前美国有三个交流同步网，都是复杂自由联网构成，不分区、不分层，电力潮流可以自由的通过电网送电网，构成极不安全又复杂的电网结构。所以造成了多次严重大停电，包括2003年美加大停电。如果实现2030年电网预想、有了跨越全国直流网架，就可以将原有复杂自由电网，分成更多由直流来隔离、控制、事故支援的较小同步网区，从而解决美国百年来的交流复杂自由联网结构无法解决的根本问题

　　欧盟2005年在布鲁塞尔成立了ETP机构，由各国派电力、工业人员参加，2006年发表了“欧洲电网将来的展望和对策”报告，提出了2020年和将来的“欧洲机灵电网”是在现有40万伏电网上再罩上一个直流输电网架。根本不考虑采用交流80/100万伏网架的可能。 来源:http://tede.cn

　　联合国经济社会事务局2005年在纽约发表“国际电力联网多方面要点颁布”文件，提到交流120万伏曾在俄罗斯的西伯利亚长线路使用，并指出：“达到百万伏以上， 无论如何，能承受如此高电压的实际难度和设备和绝缘的代价，都过高而难以采用”。

　　联合国文件所指包括两个风险：一个是技术难度风险，另一个是经济代价风险。联合国文件指出长距离输电应采用直流， 和交流比较，超出600公里都是直流输电的经济距离，而且直流输电比较安全、可靠。联合国文件还指出直流输电可以稳控联网，解决了交流同步网的固有问题，还指出不同交流电网通过直流联网，可避免交流同步网本身运行的很多技术问题。文件还引证2003年美加大停电事故，任何一处故障都影响整个同步网，同步网愈大、线路愈长、电压崩溃和稳定问题愈严重，更会连锁反应导致大停电。

　　我国建立交流特高压联网完全违背了联合国文件的方针；当前关键问题不是一条交流特高压示范线路能否安全运行，而是从长远考虑浪费数千亿元构成的特高压联网，一旦故障即连锁反应、波及全网。一旦建成，就无法挽回，决策者对此宜慎之又慎！

　　上世纪七十年代以来，国际上对高为100万伏以上的交流电压称为特高压，对直流±80万伏则是国网公司首次称为直流特高压。国网和南网公司进行的直流特高压工程都具有很大的风险，上世纪巴西在建设当时最高的±60万伏直流工程后，好几年都因换流变压器等设备故障而难以正常运行。我国如建成水电，却难以靠特高压直流送出，将遭受重大损失。即使送出，一旦故障即全停。如改为双回±50万伏直流同塔并架送出，单回故障亦由另回送出，而且近20年证明±50万伏直流安全、经济、保险。