一.世界各國歷經(jīng)幾十年實踐判別交流特高壓輸電的失敗歷史
國網(wǎng)公司從來都將“交流特高壓”和“直流特高壓”混為一談，以直流的“進(jìn)步技術(shù)”掩蓋交流特高壓的“失敗技術(shù)”。
上世紀(jì)歐美俄日為了“遠(yuǎn)距離輸電”曾研究“交流特高壓輸電”失敗，卻研究“直流輸電”成功。前蘇聯(lián)為實現(xiàn)交流120萬伏的長距離(1905公里)輸電，從1972年起步，在1985—1994的9年運行中，過電壓問題嚴(yán)重，不得不在線路上裝設(shè)100%補償?shù)牟⒙?lián)電抗器，最多只能送160萬千瓦，實踐證明前蘇聯(lián)經(jīng)歷22年也不能解決其技術(shù)風(fēng)險，送電能力差，極度浪費投資，不得不永遠(yuǎn)降壓50萬伏運行了。
日本東京電力在1992～1999年建成交流100萬伏線路共426公里，但未建變電站，只能50萬伏運行。國網(wǎng)公司在2005年北戴河《特高壓輸電技術(shù)研討會》稱：“根據(jù)東京電力的預(yù)測，2010年期間南巖木特高壓干線有必要升壓運行”。本人參加2007年底國際大電網(wǎng)委員會在日本大阪召開的會議時，從東京電力得到的回答是“接受了教訓(xùn)，永遠(yuǎn)不再升壓了“。但國網(wǎng)公司現(xiàn)仍宣傳日本會在2015年升壓運行，真是帶欺騙性的宣傳。
為了“遠(yuǎn)距離輸電”，歐美俄日在研究“交流特高壓”同時也研究“直流輸電”，成功地應(yīng)用可控硅代替了水銀整流器，既安全又經(jīng)濟(jì)地達(dá)到了“遠(yuǎn)距離輸電”目的，自然淘汰了“交流特高壓”。中國的直流輸電發(fā)展快速，還應(yīng)用直流隔離分六大交流區(qū)域，確保了我國成為世界上從不發(fā)生重大停電的最安全國家。因此要認(rèn)
清交流特高壓根本不是“先進(jìn)技術(shù)”，而是多個國家經(jīng)歷試驗/運行證實的“失敗技術(shù)”。
2005年聯(lián)合國經(jīng)濟(jì)社會部在紐約發(fā)表的報告：“交流120萬伏曾在俄羅斯的西伯利亞長線路使用，無論如何，超出100萬伏時，能承受如此高電壓的實際難度、設(shè)備和絕緣的代價，都過高而難以采用”。聯(lián)合國文件所指包括兩個風(fēng)險：一個是技術(shù)難度風(fēng)險，另一個是經(jīng)濟(jì)代價風(fēng)險，這是世界上從技術(shù)經(jīng)濟(jì)上判別交流特高壓失敗的結(jié)論。
聯(lián)合國文件還指出：“長距離輸電應(yīng)用直流，和交流比較，超出600公里都是直流輸電的經(jīng)濟(jì)距離，而且直流輸電比較安全、可靠”。聯(lián)合國文件還指出不同交流電網(wǎng)通過直流聯(lián)網(wǎng)，可以避免同步網(wǎng)本身運行出現(xiàn)的很多技術(shù)問題。又引證2003年美加大停電事故，任一處故障都影響整個交流同步網(wǎng)，同步網(wǎng)愈大，線路愈長，電壓崩潰和穩(wěn)定被壞愈嚴(yán)重，更易連鎖反應(yīng)全網(wǎng)大停電。
南方電網(wǎng)由于繼續(xù)認(rèn)真貫徹《穩(wěn)定導(dǎo)則》，在2013年7月能源局召開的南網(wǎng)
“十二五”規(guī)劃審查會上匯報了<南方電網(wǎng)2013-2020年規(guī)劃研究報告>的結(jié)論:“南方電網(wǎng)未來西電東送發(fā)展主要采用直流輸電技術(shù)。同時，<十二五>期以后不再對各省間電網(wǎng)的交流斷面加強。遠(yuǎn)景南方電網(wǎng)將以省區(qū)電網(wǎng)為基礎(chǔ)，逐步分解為2～3個同步網(wǎng)格局”?！澳暇W(wǎng)再分2～3個區(qū)的結(jié)論僅討論了一天就得到專家們一致認(rèn)可，由能源局成文下達(dá)執(zhí)行。南方電網(wǎng)公司決定不采用“交流特高壓”，遠(yuǎn)距離輸電又充份發(fā)揮了“直流特高壓”輸電的功能，又以直流分2～3個區(qū)才是英明的決策。
二.《三華交流特高壓聯(lián)網(wǎng)》將造成重大停電災(zāi)害
1.三華龐大聯(lián)網(wǎng)必將走上世界重大停電道路
1965年以來，世界上共發(fā)生了25次重大停電(每次負(fù)荷損失≥800萬千瓦)，其中電力容量占世界首位的美國重大停電最多(6次)，最嚴(yán)重(負(fù)荷損失占全部的29.6%)。號稱技術(shù)先進(jìn)的美/加/歐共發(fā)生14次，次數(shù)和負(fù)荷損失分別占全部的56%和54.2%。從原因分析，重大停電大都發(fā)生在區(qū)域范圍/電力容量皆龐大又自由聯(lián)網(wǎng)的交流電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
中國電力容量現(xiàn)己占世界首位，除臺灣一次外，為甚么從不發(fā)生重大停電？因為30多年來按《導(dǎo)則》建立了六大區(qū)域范圍都不大的分區(qū)，區(qū)間主要用直流聯(lián)網(wǎng)，完全防止了重大停電，成為世界上最安全可靠的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
從世界近半個世紀(jì)的重大停電事故分析，那些電網(wǎng)區(qū)域范圍/電力容量過大，又自由聯(lián)網(wǎng)，一有故障即連鎖反應(yīng)全區(qū)而造成重大停電。我國裝機容量不少，但用直流分區(qū)后，各區(qū)范圍不大，構(gòu)成堅強負(fù)荷中心，更分散外接電源，又不是自由聯(lián)網(wǎng)，結(jié)果很安全。
2.為遠(yuǎn)輸電不得不違反《導(dǎo)則》構(gòu)成無數(shù)100/50萬伏電磁環(huán)網(wǎng)，更不安全
到底一回交流特高壓線路輸送能力能否達(dá)到500萬千瓦？如僅為單回線按導(dǎo)則規(guī)定經(jīng)歷單相瞬時故障時，近距離300公里是勉強達(dá)到。三華聯(lián)網(wǎng)卻全部是同
塔雙回線，按規(guī)定要保持一回線故障跳閘后的穩(wěn)定，則300公里也達(dá)不到了。
三華聯(lián)網(wǎng)更是2000公里以上，每隔300～400公里必須靠50萬伏網(wǎng)支撐，才能遠(yuǎn)輸電，結(jié)果不得不違反現(xiàn)行《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》的“分層”規(guī)定，構(gòu)成無數(shù)100/50萬伏電磁環(huán)網(wǎng)，但仍不能多送電，因為一旦100萬伏線路故障，原輸電力就轉(zhuǎn)移到50萬伏電網(wǎng)，電力稍大就會造成穩(wěn)定破壞事故。
我國歷史上最嚴(yán)重的2006年7月1日華中電網(wǎng)失穩(wěn)事故就是50萬伏線路跳閘，178萬千瓦電力通過50/22萬伏“電磁環(huán)網(wǎng)”轉(zhuǎn)入22萬伏網(wǎng)造成穩(wěn)定破壞。構(gòu)成電磁環(huán)網(wǎng)是違反《導(dǎo)則》，國網(wǎng)在事故后不得不將其解環(huán)。明知電磁環(huán)網(wǎng)違反《導(dǎo)則》，為了推行交流特高壓，仍錯誤使用數(shù)十處100/50萬伏“電磁環(huán)網(wǎng)”不僅極其浪費，平均一回也祗能送300萬千瓦，仍然永遠(yuǎn)達(dá)不到國網(wǎng)公司一貫宣傳的500萬瓦輸送能力，更嚴(yán)重的是埋下了數(shù)十處重大停電災(zāi)害的隱患。
世界歷史實踐證明祗有按我國《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》確立的“分層”“分區(qū)”“分散外接電源”的“三分”結(jié)構(gòu)才能防止重大停電。以交流特高壓實行三華聯(lián)網(wǎng)完全破壞已建成的“三分”結(jié)構(gòu)，成為比經(jīng)歷重大停電的北美歐電網(wǎng)結(jié)構(gòu)更為危險。違背《導(dǎo)則》又光應(yīng)用《仿真》對如此復(fù)雜的電網(wǎng)根本不能判別它的安全；僅用《N-1/部分N-2仿真》判別出來的結(jié)論是虛假的。
3.交流特高壓線路/設(shè)備更難抗冰雪/地震
2008年1月我國中南地區(qū)出現(xiàn)冰雪災(zāi)，電壓愈高的輸電線路，覆冰愈嚴(yán)重，更易倒塔。如浙江省蹦倒塔數(shù)：50萬伏–167；22萬伏-43；11萬伏-23。因為50萬伏線每相為4分裂導(dǎo)線，單回共12、雙回共24分裂導(dǎo)線，而且塔高，塔距長，以致倒塔嚴(yán)重。
交流特高壓100萬伏線不僅每相為8分裂，都用同塔雙回，共2×3×8＝48條粗大的630導(dǎo)線，它比50萬伏線路的導(dǎo)線不僅數(shù)量多一倍，且每根導(dǎo)線更粗，同樣的覆冰厚度，重量更重，且平均塔高77公尺(約為50萬伏兩倍)，塔距長達(dá)530公尺，更不安全。
這次災(zāi)害中，華中、華東和南網(wǎng)倒塔上千，因區(qū)間都是直流聯(lián)網(wǎng)，互不影響，若是五縱六橫的交流特高壓聯(lián)網(wǎng)，倒塔更嚴(yán)重，必然全部崩潰瓦解。
2008年5月12日四川汶川發(fā)生里氏8級特大地震時，電壓最高的50萬伏變電站的高壓套管、瓷柱、瓷套都過高，頭重腳輕，一旦地震時震動搖擺，造成根部斷裂，不可修復(fù)，只能更新。22萬伏瓷柱，瓷套損壞不嚴(yán)重，因其高度不高。
特高壓變電站更難抗地震，特高壓示范工程110萬伏設(shè)備瓷套更高達(dá)11.3公尺，相當(dāng)於50/22萬伏瓷套高(4.6/2.5公尺)的2.5/4.5倍，頭更重、腳更輕，地震時更易根部斷裂。
三.國網(wǎng)號稱交流特高壓能輸送500萬千瓦是帶欺騙性的宣傳
國網(wǎng)公司從2005年北戴河會議至2011年1月的兩個建議和匯報，皆稱一回交流特高壓線路輸送能力將達(dá)到500萬千瓦，是50萬伏線路的4～5倍，所以交流特高壓輸電就節(jié)約投資又節(jié)省線路走廊。
2010年8月12日國家能源局國能電力〔2010〕239號批復(fù)晉東南-南陽-荊門擴建工程的文件明確指出：“確保晉東南至荊門特高壓試驗示范工程穩(wěn)定輸送能力達(dá)到500萬千瓦以上”。
發(fā)改委剛批準(zhǔn)的準(zhǔn)南-上海的633公里同塔雙回特高壓工程，不僅安徽今后根本缺煤、缺電，無電外送，即使有電送出，按《導(dǎo)則》標(biāo)準(zhǔn)，每回線輸送能力也僅為240萬千瓦，而且它每段線不能長，必需在皖南和浙北共建兩個100/50萬伏變電站來靠50萬伏網(wǎng)聯(lián)接支持才能送電，結(jié)果還構(gòu)成極不安全的電磁環(huán)網(wǎng)。
輸送容量決定於全系統(tǒng)從送端到受端的全阻抗，因為電源和負(fù)荷都在50萬伏網(wǎng)，應(yīng)用交流特高壓必須疊加100/50萬伏的升/降壓變壓器，就增大了聯(lián)系阻抗，差不多抵消了交流特高壓線路電抗的減少。
實際以600公里輸電計算證明，2回100萬伏線路輸電的靜態(tài)穩(wěn)定祗相當(dāng)於4回50萬伏線；而暫態(tài)穩(wěn)定還不如4回50萬伏線輸電。即使研究成功采用串補，一個同塔雙回特高壓線路的輸電能力，只能與2個同塔雙回的50萬伏線路相當(dāng)。
更為嚴(yán)重的是交流特高壓工程投資奇高，其同塔雙回線造價約1500萬元/公里；而具同樣輸電能力的2個同塔雙回50萬伏雙回線投資約700萬元/公里，不到一半，走廊寬度相同。特高壓線路每隔250～300公里就必須有變電站，每個投資約20～30億元，更極其浪費。
輸電距離遠(yuǎn)時，交流特高壓經(jīng)濟(jì)性更差，一個1000公里輸送460萬千瓦的工程，若采用交流特高壓的投資為250億，而采用直流(±66萬伏)送電只需88億，相差2.84倍。因此，以交流50萬伏和直流輸電來代替交流特高壓輸電，完全可以滿足中國電網(wǎng)的發(fā)展，在經(jīng)濟(jì)上優(yōu)勢更是交流特高壓望塵莫及。
三華交流100萬伏線路輸送超過2000公里，構(gòu)成所謂“五縱六橫”網(wǎng)架，實際上是故障時負(fù)荷自由轉(zhuǎn)移的不安全結(jié)構(gòu)。每回線輸送能力都難以超過300萬千瓦，永遠(yuǎn)達(dá)不到國網(wǎng)宣傳/政府部門指定500萬千瓦的要求，結(jié)果交流特高壓輸電就大大浪費投資和線路走廊。
四.繼續(xù)按現(xiàn)行《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》分層、分區(qū)、分散外接電源
－將永遠(yuǎn)既經(jīng)濟(jì)又可靠保持我國在世界上的電網(wǎng)安全領(lǐng)先地位
1.充份發(fā)揮直流輸電實現(xiàn)“分區(qū)”和遠(yuǎn)距離輸電的作用
按中國經(jīng)驗采用直流聯(lián)網(wǎng)將龐大的交流系統(tǒng)分為若干區(qū)，它不僅達(dá)到正常聯(lián)網(wǎng)效益，還可控制聯(lián)網(wǎng)潮流；防止一個區(qū)的故障/頻率崩潰/電壓崩潰/失穩(wěn)振蕩波及相鄰區(qū)。更將大區(qū)范圍固有的動態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定、低頻振蕩或“連鎖跳閘”等一系列復(fù)雜問題徹底解決。
按2006年7月1日華中電網(wǎng)事故的故障錄波分析，華中唯一對華北的交流聯(lián)網(wǎng)在事故中起了壞作用，不僅促進(jìn)了華中電網(wǎng)的失穩(wěn)，而且延誤了再同步和恢復(fù)運行的時間。所以，區(qū)間聯(lián)網(wǎng)必須用背靠背或長距離直流輸電，個別交流聯(lián)網(wǎng)祗是暫時性措施。
過去50萬伏網(wǎng)由黑龍江經(jīng)華北、華中聯(lián)到四川就發(fā)生低頻振蕩，影響東北的北電南送暫態(tài)穩(wěn)定降低50萬千瓦，2008年底東北-華北間投入背靠背直流就徹底根除了這個問題
交流特高壓示范工程將華北-華中相聯(lián)就出現(xiàn)低頻振蕩，因兩側(cè)發(fā)電機群愈多、等價轉(zhuǎn)動慣量愈大、振蕩頻率愈低、阻尼更弱，低頻振蕩功率高達(dá)20%，只能降低其輸送容量到160萬千瓦運行。
實踐證明，直流輸電完全可以滿足我國電源基地遠(yuǎn)距離、大規(guī)模輸送的要求如五個直流逆變站密集珠三角地區(qū)，包括2010年6月投運的±80萬伏云廣直流特高壓輸電，總?cè)萘窟_(dá)1580萬千瓦，占廣東負(fù)荷的23%，居世界首位，四個逆變站密集長三角地區(qū)，容量達(dá)1320萬千瓦。
2009年11月10日巴西大停電主因之一，是依泰普〔Itaipu〕水電站送出的兩回±60萬伏共630萬千瓦的直流逆變站所在交流電網(wǎng)電壓崩潰而全停。
因此，交流電網(wǎng)怎樣支撐直流多落點、特別是直流特高壓輸電的安全？重點是怎樣防止電壓崩潰？南網(wǎng)已有實踐經(jīng)驗，根本和國網(wǎng)宣傳的交流特高壓無關(guān)。
在直流聯(lián)網(wǎng)的條件下，多大的交流區(qū)域比較合適？它和采用的最高一級電壓關(guān)，如交流50萬伏輸電遠(yuǎn)可達(dá)500～600公里，常用200～400公里，由它首先構(gòu)成一個或幾個負(fù)荷中心，然后擴及全區(qū)。根據(jù)上述表1世界實踐數(shù)據(jù)，一個大區(qū)的東西/南北距離大約都不大於1000公里比較合適，如有條件再縮小，不少固有的運行問題更易處理，更保安全。
2.加強負(fù)荷中心/骨干網(wǎng)架
大區(qū)內(nèi)負(fù)荷中心應(yīng)有堅強環(huán)網(wǎng)和大機組支持，增大短路容量和慣性聯(lián)絡(luò)各負(fù)荷中心的骨干主要是加強大區(qū)總體結(jié)構(gòu)，使外接電源對大區(qū)接近單機對無窮大。
骨干應(yīng)作負(fù)荷中心電力交換，不應(yīng)長期作單方向的大容量電力傳送。
3.分散外接電源
在負(fù)荷中心或區(qū)外的遠(yuǎn)方電源（包括交、直流）不應(yīng)在電源側(cè)相聯(lián)，應(yīng)獨立直送負(fù)荷中心，每一輸電走廊電力一般不應(yīng)大於受端負(fù)荷中心的10%。任一外接電源/線路出問題或失穩(wěn)，形成單機對無窮大系統(tǒng)的振蕩。僅此單機處於送端，其他送端電源皆成為受端，作為受端電源的后盾，使電網(wǎng)更可靠/快速恢復(fù)正常運行。
五.結(jié)語
國網(wǎng)公司為實現(xiàn)“三華交流特高壓聯(lián)網(wǎng)”，根本不允許從科學(xué)技術(shù)/經(jīng)濟(jì)/環(huán)保等各方面作民主客觀論證分析，又以特高壓直流的優(yōu)越/可行性來掩蓋交流特高壓的固有缺陷。因為有了三華聯(lián)網(wǎng)就實現(xiàn)權(quán)力《壟斷》，違背了2002年國務(wù)院5號文件“關(guān)于電力體制改革方案”的‘打破壟斷、引入競爭’精神。
如果不按國家規(guī)定必經(jīng)的審批程序，不按科學(xué)發(fā)展觀經(jīng)由不同觀點的專家充份論證，民主討論，就批準(zhǔn)“三華”特高壓聯(lián)網(wǎng)走一步，不僅對安全掩下嚴(yán)重穩(wěn)患，而且必將使國家經(jīng)濟(jì)蒙受一步重大損失。應(yīng)繼續(xù)堅持貫徹30多年來對我國電網(wǎng)安全起重要作用的《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》，慎重決策，避免因決策失誤而造成難以挽回的“三華交流特高壓朕網(wǎng)”重大停電災(zāi)害和上萬億元的國家財產(chǎn)損失。
作者：蒙定中 原電力部生產(chǎn)司教授級高工，國際大電網(wǎng)CIGRE和美IEEE會員
