三华特高压同步网并非电力“高速公路”

　　国家电网公司准备在2020年建成三华特高压同步网，将华北、华东和华中区域电网用交流特高压网架联接在一起，希望能比超高压扩建电网更经济、安全。根据估算，如果采用直流输电解决远距大容量输电问题，超高压扩建方案可以比三华同步网节约投资一半。因此，电网安全问题就成为优选两种方案的关键，三华同步网的合理性就剩下一个问题，即是否它的安全性更高，值得提高一倍造价（多出约3000亿元）来替代超高压扩建方案。三华特高压同步网由“五纵六横”构架组成 ，宣称是电力“高速公路” ，能避免“堵塞”，提高电网安全。本文针对电网的最大不安全（大停电）分析了传统安全检验的不足，并提出了评估电网大停电安全的数值方法，指出三华同步网的“五纵六横”棋盘式结构安全性比超高压电网的放射型结构差，发生大停电的概率高六倍，不值得用高一倍的造价建造新的三华同步网。
 
　　电网的最大不安全是大停电，不能仅满足对单一故障的传统安全检验。

　　三华同步网输电线总长约3万6千公里，分布在19个省区，经常承受不可避免的短路故障干扰。传统电网安全检验是对任何单一线路故障要求保证电网的安全运行，这是建立在继电保护和开关对常规故障的正确动作。根据40年来世界21次大停电的统计，都不是单一故障的结果，而是连锁故障。因此，大停电是电网安全的主要标志。三华同步网过去的安全性评估中只有对单一故障的安全校验，没有对大停电评估。

　　电网大停电的原因是连锁故障，根本的方法是减少发生概率。

　　国内业界对大停电的重要性和连锁故障原因的看法基本相同，但有两种完全不同的治理看法，三华同步网的研究人员认为，连锁故障是可以监控的，理由是“存在一个明显的连锁故障发生发展的过程，如果采取恰当的应对策略和措施，大停电事故是可以避免的。”但并没有给出具体技术上可行的应对方法。另一种看法是连锁故障的监控是一个还没有解决的世界性工程难题，从1965年开始有21次世界大停电，直到2009年11月还在发生大停电。解决的困难不是事故后对已知电网故障的应对控制，而是监控的故障不可预测。现实有效的措施是分析选择合理的电网结构，减少连锁故障的发生概率，而不能把希望寄托在对不可预测的故障的监控上。

　　三华同步网比超高压扩建网的大停电发生概率高六倍。

　　对于电网互联，世界应对大停电的方法是采用直流互联阻断故障的网间传播。与三个超高压电网比，三华同步网发生连锁故障大停电的概率要高三倍。对电网内部结构，连锁故障发生的概率与故障后的转移潮流的冲击相关，如果冲击在预估的允许范围内，就不会发生连锁故障。故障后潮流转移被相邻支路分散的程度可以测定连锁故障发生概率，进行安全的数值比较。故障后分散转移潮流的并联支路愈少，转移潮流的冲击愈大，发生连锁故障的概率愈大，反之亦然。三华同步网有五纵六横的特高压输电通道形成19个棋盘网格，一条输电通道故障切断，支路两端各有三条输电通道承当分流，分散度为1/3。而华北、华东等超高压网是由放射型网架组成，共14个环网108通道，平均有6个输电通道来承当故障后的潮流转移，分散度为 1/6，冲击力度也就小至1/2。这样，与三华同步网发生大停电比，三个超高压电网同时发生连锁故障大停电的发生概率仅为（1/3）×（1/2）=1/6，即三华同步网要比超高压扩建网的大停电发生概率大六倍。

　　交流特高压输电需无功补偿，不能发挥电力“高速公路”的作用。

　　四通八达的高速公路可以互通有无减少堵塞交通事故，前提是被载体是可以拆分的，这样可以充分利用公路的闲置空间。电力是一条由发端电厂到用户的连续流，输电线的经济设计需要“量体裁衣”，不应有过多裕量增加造价。电网可以比直通输电线提供多一些调节裕量，但相对增加一倍的输电成本是不值的。对于超高压受端负荷中心，都是放射型多通道供电，可以承受一条输电通道的故障断路，何况输电通道都由两回输电线组成，两回输电线同时发生故障形成通道断开的概率很低，发生连锁故障的概率很低。

　　因此我们可以得出以下结论：

　　1. 危害电网的最大不安全是大停电，采用单一故障的传统安全校验是不够的，是三华特高压同步网安全检验的重大缺失。到2009年11月的最近一次大停电为止，世界共有21次大停电的经验教训说明，这是一个没有解决的电力技术难题。认为“依靠恰当的策略和措施”，可以避免大停电事故过于武断而不可行。应对大停电的正确方法是减少发生连锁故障大停电的发生概率，而不是错误地依赖计算机监控技术，因为监控对象不可预测。

　　2. 直流互联超高压电网可以阻断故障传播，超高压网采用放射型环网向负荷中心供点，要比三华同步网的“五纵六横”棋盘式网构更能承受故障干扰。两者相比，三华同步网要比超高压扩建网发生大停电的概率高六倍。

　　3. 三华特高压同步网要比超高压扩建网耗资高出一倍，在经济上不可取。

来源：中国能源报