来源:中国电子网
时间:2013-03-18
根据国家电网公司“两会”工作报告的规划,到2020年,全面建成坚强智能电网。届时,“三华”特高压同步电网形成“五纵五横”主网架,电网规模比2010年翻一番以上。电网智能化水平国际,大电网调度运行达到国际先进水平。
我国大电网互联起步比发达国家约晚20年,目前仍处于较快发展时期。总结国际大电网,尤其是北美、欧洲、俄罗斯等国家和地区的电网发展规律与特征,对我国电网在以新能源快速发展为标志的能源电力变革时代实现科学发展具有重要借鉴意义。
大电网发展的国际经验与启示
截至目前,电网发展可分为三个阶段:一是19世纪末至20世纪中期,形成城市(地区)孤立电网;二是20世纪中期至20世纪末,通过互联逐步形成跨区跨国大电网;三是21世纪初至今,在拓展电网互联范围的同时更加注重电网支撑绿色转型的作用。
当前和未来一段时期,发达国家电力转型提速,可再生能源快速发展,大电网资源配置作用凸显,对输电网进行重构和加强势在必行。发展中国家则面临发展与转型相结合的双重任务,电网仍处于加快扩张和加强联网阶段。采用智能电网技术促进新能源发展,实现与用户互动,满足用户多样化需求,也是这一阶段的重要特征。
纵观历史,全球主要国家的电网无一例外都选择了大电网互联发展的道路。
在北美,上世纪30至50年代,大规模水电开发推动了北美电网的次大发展;50至80年代,随着电力需求高速增长,电压等级相应提升,形成了北美互联电网。按照获得更高效率、相互共享资源的思路不断发展,北美电网呈现四个同步电网异步互联格局。
在欧洲,1958年形成三大电网(法、西、葡,荷、比、德、奥、捷,意、瑞),之后逐步形成西欧联合电网。1996年,西欧电网进一步与欧洲中部电网实现同步互联。目前,已实现并不断推进向东与东欧国家电网互联、向南与地中海沿岸国家电网互联。
在俄罗斯,俄罗斯电网是前苏联统一电力系统中的主体。1956年,各联合电力系统同步互联起步,到1978年,基本形成前苏联同步电网。目前,俄罗斯一直保持全国联网同步运行状态,此外俄罗斯电网与东欧、中亚、波罗的海国家的电网保持同步联接运行,是世界上覆盖面积的同步电网。
总体来看,在没有难以逾越的地理、政治、技术障碍的情况下,交流往往是占主导地位的联网方式。世界主要发达国家和区域的同步电网都呈现由较小规模到较大规模、由较低电压等级向更高一级电压等级升级、范围不断扩大的发展规律。
互联同步电网的发展带来巨大效益:一是保障大容量机组、大水电、核电、可再生能源开发和利用,提高能效,降低运行成本;二是减少系统备用容量,推动多种电源互补调剂,节省发电装机;三是实现能源资源的大范围优化配置,有利于竞争性能源电力市场拓展;四是提高电网整体效率和安全可靠性。
如今,发达国家大电网进入新一轮的发展机遇期。在美国,随着可再生能源发展,电源结构调整加快,输电网需要扩张和改造。未来20年,美国输电线路年均建设长度需要达到1500至2000英里,相比过去十年年均增长50%~100%。在欧洲,随着风电、太阳能等可再生能源发展和欧洲能源电力市场一体化进程加速,未来欧洲电网主网架将得到明显扩展和加强。
从电网安全角度看,国际上的大停电事故是由多种因素造成的。据对1965年以来的140次国际大停电事故样本进行分析,设备故障与自然灾害是主要的诱因,二者占比达79.5%;系统保护等技术措施不当或处置不力是事故扩大的直接原因;电网结构“先天不足”是造成某些国家电网事故频发的重要原因,比如北美电网缺乏统一规划,电压等级较为混乱,长距离、弱电磁环网较多,存在潮流转移容易导致发生连锁反应等严重隐患;管理体制分散、调度运行机制不畅则是多起大停电事故的深层次原因。
近20年来,损失负荷超过500万千瓦的大停电事故有22次。其中,巴西南部—东南部—中西部电网、印度北部—东部—东北—西部电网、日本东部电网、北欧电网等同步电网,规模都小于我国华北—华中、华东或南方等同步电网规模。而同步电网覆盖面积的俄罗斯,没有发生过超过500万千瓦的大停电事故。
由此可见,同步电网规模与大停电事故没有必然联系。确保大电网安全运行主要取决于电网结构是否合理,安全防控措施是否到位,不同电网调度之间是否建立信息共享、高效协调的运行机制。我国电网30多年未发生大停电事故的经验弥足珍贵,主要有两条经验,一是在技术上建立了可靠的三道防线,二是在体制上始终坚持统一规划、统一调度和统一管理。
我国电网发展的主要驱动因素
我国电网的发展历程与国际上主要国家和地区有相似之处,但也有自身的突出特点。展望未来,我国电网发展必须满足经济社会持续发展、电力需求持续上升、跨区域电力流持续扩大的客观要求。
从电力需求看,十八大报告提出,到2020年,国内生产总值和城乡居民人均收入比2010年翻一番,全面建成小康社会。按此目标,未来8年我国经济的年均增速预计保持在7%以上。同时,未来经济发展进入从量的增长到质的提升的新阶段。为满足经济社会发展目标,预计2020年我国电力需求将达到8.2万亿~8.6万亿千瓦时,较2010年大体翻一番。在需求分布上,东中部地区将长期保持为全国主要的电力负荷中心,伴随西部大开发、产业结构调整和转移,西部地区用电增速相对较高,比重有所提升。