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       在新能源發電機組大量并網和能源互聯網發展的新形勢下，我國特高壓電網規劃工作面臨下列新問題：①電源結構變化對傳統特高壓電網的輸電能力有什么影響?②未來我國電力系統需要什么樣的特高壓電網?③什么條件下新一代特高壓電網才可以全面取代傳統特高壓電網?④新一代特高壓電網可能遇到的關鍵安全問題是什么?

　　在上述背景下，本文結合我國的能源資源和用電負荷的分布情況、能源傳輸的需求及存在的問題、電源結構變化、電網安全性以及改善環境的需求等影響因素，對上述問題進行討論。

　　在輸電通道中間落點及受電端，傳統特高壓交流電網需要穩定可靠的電壓支撐，以保證在重載輸電狀態下遭受故障擾動時，能滿足電力送受兩端發電機組相對角暫態穩定的約束，并且確保在其后的中長過程中，避免受端系統的電壓失去穩定。

　　傳統的直流輸電系統也要求所連接的交流電網能為其提供穩定可靠的交流電壓支撐，否則不能穩定運行。當傳統的直流輸電系統接入弱交流系統時，容易出現以下問題：高動態過電壓、電壓不穩定、諧波諧振和諧波不穩定、故障恢復的暫態過程不穩、逆變器換相失敗等。

　　在傳統特高壓直流輸電系統的受端電網，由于通常小規模、分散、間歇性工作的風電和光伏電源不能為直流逆變站提供穩定可靠的電壓支撐，因此需要配置一定數量可提供穩定可靠電壓支撐的火電、核電機組或大容量調相機。

　　未來在可再生能源發電出力占比很高的情況下，由于電源出力的間歇性和波動性，電網容易出現因電力盈虧波動過大所導致的頻率、電壓不穩定問題。尤其當部分常規發電機組計劃及強迫停運后，電網的頻率、電壓的穩定性會進一步降低，在電網短路故障的沖擊下，伴隨著電壓的不穩定也很容易出現功角失穩問題。因上述情況下下級電網過于脆弱，傳統特高壓電網的輸電能力容易出現嚴重下降的情況。目前針對上述問題的一般對策有：在電網中配置動態無功補償裝置、提高新能源機組低壓穿越能力、風電機組配置能夠響應系統頻率變化的輔助控制環節、增強電網的儲能/發電轉換能力、直流輸電系統根據電網擾動改變其輸送功率等。此外，實現用電需求自動響應網、源側的狀態變化，對提高電網的穩定性也有一定的幫助。但由于在受端電網因新能源出力間歇性大幅降低而缺電時，傳統特高壓電網可能同時因電壓支撐被嚴重削弱而大幅度降低了輸電能力，從而導致受端電網的缺電更趨嚴重。因此對承擔遠距離大容量輸電任務的傳統特高壓電網而言，僅有上述措施是不夠的。除了上述的措施外，在交直流輸電的受端電網以及交流輸電通道落點的中間電網，通常還需保留相當數量可為特高壓電網提供穩定可靠的電壓支撐的常規機組，以確保在需要時特高壓電網有能力將大量的電能向受端電網輸送。

　　綜上所述，傳統的特高壓交、直流輸電網為了維持其穩定可靠的大容量輸電能力，對電源中的常規電源成分有較強的依賴性。反之，電源中的常規電源成分在未來相當長的時期內，在一定程度上依附傳統的特高壓交、直流輸電網結構而存在。上述兩者在一定程度上具有相互依存關系。

　　中國能源資源大部分集中在西北、東北、華北和西南。已建和規劃建設的大型電源基地(含風、光、水、火電)主要分布在新疆(準東、準北、哈密)和內蒙古(蒙西、阿拉善、巴彥淖爾、上海廟、烏蘭察布、勝利、錫盟、呼盟、扎魯特、赤峰)，以及陜西、甘肅、青海、寧夏、山西、四川、云南等省區。上述能源基地到負荷中心區域的距離在800~3000km之間，需要通過交直流特高壓電網將其電力向京津唐、山東、華中、華東、華南等經濟發達地區輸送。基于能源開發和負荷的分布情況，據國家電網公司能源研究院估計，2030年和2050年我國跨區電力流規模將分別達到460GW和680GW以上。

　　上述情況表明，一方面我國需要以微網為基礎單元建立能源互聯網，形成源、網、儲、荷協調發展的多能集成互補系統，這一結構形式可促進分布式能源的建設和商業運營。另一方面，大型電源基地群遠離大負荷區域的基本國情決定了我國有大規模遠距離輸送電能的特殊需求。基于上述國情，我國能源互聯網建設，在強調信息互聯網和配電網層面的多能互補和互動交易的同時，不應排斥廣域的能源開發、能量流通和交易的需求。未來我國能源互聯網應在能源廣域互聯交易和個體分散產銷兩個層面成為堅實可靠的支撐平臺。因此，我們設想中國能源互聯網的發展目標為：通過信息互聯網技術和能量流通網智能處理技術，在廣域互聯交易和個體分散產銷兩個層面，使風、光、水、火、油、氣、核、電、熱等能源的采集、轉化、傳輸、消納、存儲和釋放過程實現智能化協調優化管理，并支持雙向互動，滿足用戶安全可靠便捷地進行能量生產、消費、存儲、轉換和商業交易的需求。并預計2050年前后，我國將逐步實現上述發展目標。

       在我國能源互聯網基本上實現了上述發展目標后，隨著可再生能源和分布式發電技術的發展，原來的電力用戶也將成為數量巨大的能源生產者。將來他們的大量涌現是否會導致特高壓輸電網失去存在的必要性?下面針對這一問題進行簡要的分析。

　　由于我國中、東、南部負荷中心區域風力資源以及可用于建大型風電場的土地資源不足，預計將來在上述地區數量巨大的個體電力用戶主要依靠光伏電源補充電力供給，但這種分布式屋頂光伏發電容量較為有限，2050年在全國范圍也只有2.6億千瓦左右。而且這種電力會隨著日照和天氣變化情況呈現很大的間歇性和波動性，因此在人口密集的區域，有的時段區域性的電力缺口估計仍會很大，尤其在夜晚負荷高峰時段以及在持續陰雨的季節。上述的電力缺口需要通過廣域能源互聯網從其它區域獲取電力來填補。而2050年以前我國已經建成遠離負荷中心的大型電源基地和特高壓電網，繼續用其獲取和傳輸電能，填補缺電區域的供電缺口，無疑是最為經濟合理的選擇。而且，我國跨區域的特高壓互聯電網不僅僅是能源單向傳輸的通道，同時還是實現廣域范圍間歇性電源出力過程總體平緩化的必要途徑。再者，通過特高壓電網輸送電力，可將邊遠地區大型電源基地生產的過剩電能在用電區域儲存起來用作備用電源。這樣既可減少棄水、棄風、棄光電能，又可提高受端系統供電的可靠性，解決這些區域能源不足的問題。

　　綜上所述，預計將來至少在相當長的過渡時期內，中國不僅需要區域內的能源互聯網，而且需要跨區域的能源互聯網。2050年前后，特高壓電網仍將為我國廣域大規模能源資源集中開發利用、為滿足負荷中心區域用電需求以及為國際間的電能交易提供服務，發揮不可或缺的重要作用。只不過遠景隨著部分大型煤電基地年發電量的減少，特高壓電網年輸電量可能會相應地減少，在未來能源互聯網中的功能和地位會有所下降而已。

　　當電力系統中常規發電機組大量裁減，傳統特高壓交直流輸電網大規模遠距離穩定輸送電力的功能將嚴重削弱。雖然針對這一問題可考慮為傳統特高壓電網部分節點配置同步調相機或靜止同步補償器等，但由于受特高壓變壓器第三卷容量的限制，當特高壓輸電受端下接的電網間歇性地出現嚴重缺電并且電壓低落時，這一措施也不能為特高壓電網及下接的電網提供足夠的電壓支撐。因此，當傳統特高壓電網的基本功能隨著未來電力系統中可再生能源比例的增大而被嚴重削弱時，特高壓電網將需要更新換代。

　　從電源規劃數據看，2030年前后，中國仍有大量的火電機組可為傳統的特高壓電網提供可靠的電壓支撐，因此傳統的特高壓電網仍可作為中國西南、西北和北部大規模電源基地電力外送的承載體。在此背景下，屆時顯然不宜付出昂貴的代價采用安全防御技術尚不成熟的特高壓直流電網去取代剛建成不久正在正常發揮作用的傳統特高壓電網。

　　有學者認為，我國用能結構、供能結構的形成有其深刻的歷史原因和資源賦存特征，若在短短三十幾年內讓化石燃料發電設施退出，并大規模使用可再生能源，中國將付出過高的成本。例如電力發展促進會專職顧問姜紹俊認為，2050年我國可再生能源發電量占80%以上的愿望不切實際。比較可行的目標是屆時可再生能源成