近日，美國加州由于極端高溫天氣等原因?qū)е碌碾娏ξC(jī)再度引發(fā)各方對(duì)電網(wǎng)安全的關(guān)注。加州電力供應(yīng)緊張期間，鄰近州不但沒有組織向加州進(jìn)行有效的電力支援，反而降低了與加州的聯(lián)絡(luò)線輸送功率，充分暴露了美國電網(wǎng)大范圍應(yīng)急互濟(jì)能力及資源配置能力的不足。相比之下，我國已建成全球電壓等級(jí)最高、電網(wǎng)規(guī)模最大、配置能力最強(qiáng)、安全運(yùn)行時(shí)間最長的特大型交直流混合電網(wǎng)，為服務(wù)我國能源生產(chǎn)與消費(fèi)革命、助力能源安全新戰(zhàn)略落地實(shí)施提供了堅(jiān)強(qiáng)保障。
大電網(wǎng)是我國實(shí)現(xiàn)能源資源
全國優(yōu)化配置的必然選擇
資源稟賦差異決定了我國應(yīng)形成“構(gòu)建大電網(wǎng)、融入大市場”的發(fā)展格局。眾所周知，我國能源資源與生產(chǎn)力逆向分布，80%以上的煤炭、水能、風(fēng)能和太陽能資源分布在西部和北部地區(qū)，70%以上的電力消費(fèi)集中在東中部地區(qū)，能源基地距離負(fù)荷中心1000-4000公里。這樣的資源與需求分布格局，客觀上需要在全國范圍內(nèi)自西向東、自北向南大規(guī)模、遠(yuǎn)距離調(diào)配能源。
目前我國跨省區(qū)輸電主要采用特高壓輸電技術(shù)，具有大容量、遠(yuǎn)距離、低損耗、占地少等特點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)能源資源大范圍優(yōu)化配置的最佳技術(shù)選擇。另外，電網(wǎng)屬于網(wǎng)絡(luò)型產(chǎn)業(yè)，大電網(wǎng)有利于提高生產(chǎn)效率，符合經(jīng)濟(jì)規(guī)律。因此，建設(shè)全國互聯(lián)電網(wǎng)，推動(dòng)能源資源在全國范圍優(yōu)化配置，成為我國提高能源利用效率的必然選擇。
相比之下，美國長期以來采用局部聯(lián)網(wǎng)、就地平衡的發(fā)展方式，無法實(shí)現(xiàn)在全國范圍內(nèi)進(jìn)行資源優(yōu)化配置。此次美國加州鄰近各州因同在高溫區(qū)，自身電力供應(yīng)緊張，因此不僅沒有組織向加州進(jìn)行有效的電力支援，反而降低了與加州的聯(lián)絡(luò)線輸送功率，對(duì)加州的輸送電力僅為當(dāng)日最大輸送電力43%和52%；而相對(duì)較遠(yuǎn)的非高溫區(qū)本身與加州聯(lián)絡(luò)較弱，最大輸送電力僅為高溫區(qū)內(nèi)的39%，即使自身電力富裕也“愛莫能助”。
大電網(wǎng)優(yōu)化配置資源優(yōu)勢
推動(dòng)我國能源生產(chǎn)與消費(fèi)革命
據(jù)統(tǒng)計(jì)，“十二五”以來，我國可再生能源持續(xù)保持高速增長，光伏更是經(jīng)歷了并網(wǎng)裝機(jī)規(guī)模5年增長200倍的高速發(fā)展期?？稍偕茉锤咚侔l(fā)展的同時(shí)，本地消納能力不足導(dǎo)致西部、北部局部地區(qū)棄風(fēng)、棄光、棄水問題嚴(yán)重。通過加快可再生能源送出通道建設(shè)、強(qiáng)化清潔能源全網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度、建立跨區(qū)域旋轉(zhuǎn)備用共享機(jī)制等措施，實(shí)現(xiàn)清潔能源全國優(yōu)化配置，有力支撐了我國西南水電基地、“三北”新能源基地開發(fā)和高效利用。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年國家電網(wǎng)有限公司跨區(qū)跨省輸送電量7679億千瓦時(shí)，其中清潔能源占比由2010年的23%提高到2019年的33%；支撐國網(wǎng)經(jīng)營區(qū)清潔能源裝機(jī)超過6億千瓦，占比由2010年的23%提高到2019年的39%。同時(shí)，新能源利用率持續(xù)提高，2019年達(dá)96.8%，圓滿完成國家清潔能源消納三年行動(dòng)計(jì)劃年度控制目標(biāo)。
統(tǒng)籌大電網(wǎng)與分布式電源協(xié)調(diào)發(fā)展
以更經(jīng)濟(jì)的方式滿足東中部電力需求
中國工程院院士杜祥琬多次呼吁要重視以分布式發(fā)電與集中式發(fā)電相結(jié)合的方式發(fā)掘電力潛能，他強(qiáng)調(diào)：“分布式電源發(fā)展仍處于初級(jí)階段，需要我們做好充分的思想和技術(shù)準(zhǔn)備來應(yīng)對(duì)比較高比例、大規(guī)模的分布式電源發(fā)展，并且考慮集中式電網(wǎng)如何與此相適應(yīng)?！币虼?，要協(xié)同推進(jìn)電網(wǎng)與分布式電源有序發(fā)展，將分布式電源作為大機(jī)組、大電網(wǎng)的有益補(bǔ)充，共同為東中部地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供優(yōu)質(zhì)且經(jīng)濟(jì)的電力保障。
分布式電源具有清潔、就地平衡、效率高等優(yōu)勢，在多重因素推動(dòng)下快速發(fā)展，尤其是近幾年，我國東中部地區(qū)分布式光伏呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。2019年國網(wǎng)經(jīng)營區(qū)分布式光伏并網(wǎng)規(guī)模約5700萬千瓦，同比增加約1200萬千瓦，其中，東中部分布式光伏容量4952萬千瓦，占該公司經(jīng)營區(qū)的85.8%。未來，東中部仍將是我國電力負(fù)荷中心，保障其電力供應(yīng)要統(tǒng)籌分布式電源發(fā)展與系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)能力，大電網(wǎng)則有利于在更大范圍調(diào)動(dòng)多方靈活調(diào)節(jié)資源，滿足大規(guī)模分布式電源并網(wǎng)需求。
大電網(wǎng)互濟(jì)能力保障
我國電氣化進(jìn)程有序推進(jìn)
隨著技術(shù)發(fā)展，居民、商業(yè)、建筑、交通等領(lǐng)域電氣化進(jìn)程逐漸加快，各類新型負(fù)荷接入電網(wǎng)比重也越來越高，對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提出了更高要求。通過提高電網(wǎng)大范圍配置及互濟(jì)能力，保持電網(wǎng)的統(tǒng)一性，確保電力系統(tǒng)安全運(yùn)轉(zhuǎn)，有效支撐了我國北方“煤改電”、長江流域港口岸電全覆蓋、電動(dòng)汽車充換電設(shè)施和車聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)等重大工程，在助力我國電氣化進(jìn)程有序推進(jìn)的同時(shí)，促進(jìn)我國能源消費(fèi)轉(zhuǎn)型升級(jí)。預(yù)計(jì)到2050年，我國電能占終端能源消費(fèi)比重將超過50%。
一方面，通過將西部、北部清潔可再生能源輸送到東中部，有效推動(dòng)負(fù)荷中心用能成本降低。2019年迎峰度夏期間，復(fù)奉、錦蘇、賓金三條特高壓直流滿功率運(yùn)行，將西南清潔水電送往華東，輸送電力達(dá)2160萬千瓦，送電超過1000億千瓦時(shí)，初步測算，每年可節(jié)省用能成本近百億元。另一方面，促進(jìn)西部資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。2019年，西北五?。▍^(qū)）全年累計(jì)外送可再生能源696億千瓦時(shí)，占全年發(fā)電量的23%，增加稅收28億元，提供就業(yè)崗位超過4.2萬個(gè)。新能源正成為西部北部地區(qū)重要的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，結(jié)合數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展熱潮，“互聯(lián)網(wǎng)+新能源”、新能源大數(shù)據(jù)等新業(yè)態(tài)正引領(lǐng)當(dāng)?shù)啬茉串a(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。
堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新與大電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度
確保我國電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行
合理的電源結(jié)構(gòu)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是電網(wǎng)安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)，亦是大電網(wǎng)應(yīng)對(duì)極端情況、凸顯“安全韌性”的根本。為此，多位院士專家呼吁大電網(wǎng)要不斷增強(qiáng)極端災(zāi)害的抵御能力。
其中，中國工程院院士范維澄提出電網(wǎng)“安全韌性”概念，強(qiáng)調(diào)要“提升電網(wǎng)在面對(duì)各類自然災(zāi)害甚至是恐怖襲擊、局部戰(zhàn)爭時(shí)的抵御能力，增強(qiáng)‘安全韌性’”；中國工程院院士干勇指出，電網(wǎng)規(guī)模越大，越要提高應(yīng)變能力，對(duì)可能發(fā)生的人為攻擊、自然災(zāi)害帶來的破壞做好風(fēng)險(xiǎn)防范和緊急預(yù)案；中國工程院院士邱愛慈判斷，過去強(qiáng)調(diào)的“三道防線”主要解決系統(tǒng)內(nèi)部穩(wěn)定性和安全問題，并沒有考慮外界極端條件下的威脅，包括網(wǎng)絡(luò)攻擊、自然災(zāi)害，在這樣的情況下，電網(wǎng)應(yīng)急能力和快速恢復(fù)能力還需要被充分考慮。
近年來，隨著我國新能源快速發(fā)展，網(wǎng)源建設(shè)不同步、系統(tǒng)調(diào)峰能力不足等系統(tǒng)結(jié)構(gòu)性問題凸顯；而高比例新能源并網(wǎng)帶來的電網(wǎng)電力電子化、空心化問題也直接威脅系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，新能源自身電力保障能力弱，負(fù)荷高峰期間不能有效保障供應(yīng)，成為導(dǎo)致近期國外幾次電力危機(jī)的主要原因，這些都對(duì)電力系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化提出更高要求。
對(duì)此，業(yè)界人士建議，堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)，突破并完善一批關(guān)鍵技術(shù)。為推進(jìn)電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)協(xié)同優(yōu)化，需在源、網(wǎng)、荷各環(huán)節(jié)加快突破一批核心技術(shù)。
在電源側(cè)，重在提升新能源并網(wǎng)性能和發(fā)電成本的市場競爭力，需不斷完善新能源發(fā)電功率預(yù)測、虛擬同步機(jī)等電網(wǎng)友好型新能源發(fā)電核心技術(shù)；在電網(wǎng)側(cè)，重在進(jìn)一步提升電網(wǎng)資源配置能力、平衡調(diào)節(jié)能力和安全穩(wěn)定控制能力，需加快突破高電壓等級(jí)柔性輸電、直流電網(wǎng)及大容量海底電纜、超導(dǎo)輸電等先進(jìn)輸電和新一代智能電網(wǎng)技術(shù)；在負(fù)荷側(cè)，重在持續(xù)提高終端電能利用效率，需加快突破大容量高效率長壽命儲(chǔ)能技術(shù)、綜合能源利用技術(shù)及多元智能用電技術(shù)等。中國工程院院士韓英鐸曾指出：“規(guī)模儲(chǔ)能特別是電力儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展對(duì)電網(wǎng)及時(shí)平衡、負(fù)荷側(cè)削峰填谷會(huì)帶來很大影響?！?
同時(shí)，堅(jiān)持大電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度，用中國方案解決中國問題。安全可持續(xù)的電網(wǎng)是資源優(yōu)化配置的前提、電力市場高效運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)。電力系統(tǒng)的特殊性在于發(fā)、輸、配、用實(shí)時(shí)平衡，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)性安全。因此，應(yīng)盡可能將安全責(zé)任內(nèi)生化，如果安全主體過多，不僅會(huì)導(dǎo)致較高的溝通協(xié)調(diào)成本，也可能導(dǎo)致“各掃門前雪”，出現(xiàn)“個(gè)體最優(yōu)”但卻不是“系統(tǒng)最優(yōu)”。事實(shí)證明，我國電網(wǎng)長期實(shí)行“統(tǒng)一調(diào)度、分級(jí)管理”的調(diào)度機(jī)制，確保了電力生產(chǎn)各環(huán)節(jié)指令統(tǒng)一、步調(diào)一致，提高了電力系統(tǒng)抵御重大風(fēng)險(xiǎn)的能力。
編后
在過去20年中，我國是世界上唯一一個(gè)沒有發(fā)生大面積停電事故的國家，堅(jiān)強(qiáng)的網(wǎng)架基礎(chǔ)和統(tǒng)一調(diào)度機(jī)制為我國特大型電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了最根本的制度保證。相較而言，美國的電網(wǎng)產(chǎn)權(quán)分散在超過500家公司與組織，電力運(yùn)營商缺乏“全網(wǎng)一盤棋”意識(shí)，過分追求局部經(jīng)濟(jì)利益，增加了電力系統(tǒng)協(xié)同高效運(yùn)轉(zhuǎn)難度，削弱了電網(wǎng)統(tǒng)一科學(xué)調(diào)度應(yīng)對(duì)電力危機(jī)的能力。事實(shí)上，不僅是美國，近年來印度、委內(nèi)瑞拉、阿根廷、英國等國家和地區(qū)陸續(xù)發(fā)生大停電，均與電網(wǎng)管理調(diào)度過于分散有關(guān)。
當(dāng)前，電氣化已成為全球能源轉(zhuǎn)型的重要趨勢，電網(wǎng)作為最重要的電力配置平臺(tái)，安全穩(wěn)定運(yùn)行不僅關(guān)系電力供應(yīng)保障，而且直接關(guān)系到經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定。因此，充分發(fā)揮我國大電網(wǎng)資源優(yōu)化配置能力和互濟(jì)能力，堅(jiān)定走具有中國特色的中國能源解決之道，才能確保我國能源安全新戰(zhàn)略行穩(wěn)致遠(yuǎn)。
