十三五关口：国网眼中的光伏风电与电网

电网格局科学发展的思考

我国能源资源禀赋特征决定了未来西电东送、北电南送的格局不会改变，规模还将进一步扩大。预计到2020年，东中部12省（市）受入电力流规模达到3.1亿千瓦，是目前1.1亿千瓦的3倍。为满足新能源的消纳和电力跨区大规模优化配置的需要，亟需科学规划电网布局，加强跨区跨省互联电网建设，提升电网的资源优化能力和安全承载能力，确保能源安全可靠供应。

解决清洁能源规模开发和消纳难题，关键是扩大同步电网规模。我国风电、光伏资源集中的西部北部地区，受本地负荷水平低、系统规模小、跨区输电通道不足等因素制约，难以实现新能源发电的就地消纳，导致大量弃水、弃风、弃光。2014年，西南地区弃水近300亿千瓦时，"三北"地区弃风100亿千瓦时，西北地区弃光近25亿千瓦时。实践证明，我国目前基于行政管理区划和电力就地平衡逐步形成的，华北-华中、华东、东北、西北、南方、西藏6个交流同步电网的格局，已经不能适应清洁能源发展的需要。

由于新能源出力随机性、间歇性的固有特性，大规模新能源的开发外送消纳，对电网的汇集传输能力、调峰调频能力和转移支援能力都提出了更高要求，电网发展思路和发展格局都必须随之加以调整。总体来看，就是要围绕清洁能源开发布局，扩大同步电网规模，在现有同步电网格局基础上，通过将不同资源类型的送端电网（如西北、川渝藏）进行互联实现资源互补外送，将主要受端地区电网进行互联形成系统容量更大的坚强受端，最终形成送、受端结构清晰，交流和直流协调发展的格局。通过优化同步电网格局，一方面能够实现清洁能源跨区域跨流域多能互补，改善风电、太阳能出力随机性和间歇性，降低系统调峰需求，提高外送通道利用率，另一方面，也能有效提高受端电网系统规模，加强系统调峰能力和频率特性，从而提升接纳大规模清洁能源馈入的能力。

根据规划研究，通过构建西部、东部两个同步电网，到2020年，新能源跨区输送规模将可超过1.5亿千瓦，从而实现更大范围水火互济、风光互补、大规模输送和优化配置，弃风、弃光可以控制在5%的合理范围内，将从根本上解决西部地区清洁能源大规模开发和消纳难题，保障清洁能源高效利用。

同步电网规模逐步扩大、数量逐步减少，是世界主要国家电网发展的必然趋势。从国外电网发展历程看，各国电网发展基本都遵循了同步电网不断联网融合这一规律。纵观北美、欧洲、俄罗斯、巴西、印度等世界主要国家/地区电网发展历程，电网结构与其能源资源分布、电力平衡方式、政治体制等息息相关，但无一例外都选择了大电网互联发展的道路。随着输电电压等级不断提升、电力技术的不断发展和突破，各国电网由孤立网到跨区互联、由初期弱联系到不断加强，同步电网的规模和覆盖范围都不断扩大。

较为典型的例子是北美电网和欧洲大陆电网。20世纪初，北美各地根据负荷和电源条件形成了众多孤立交流电网，到20世纪60年代，通过跨州跨国互联形成8个区域同步互联电网。目前，美国本土48个州和加拿大南部6个省所有的电网都联网运行，形成了北美东部、西部、魁北克和德州4大同步电网。未来美国还将进一步将德州电网纳入西部同步电网，同步电网数量进一步减少。欧洲大陆同步电网的发展更加具有代表性。为了获取联网效益，加强电力互济，消纳清洁能源，欧洲大陆在各国国内电网的基础上，在20世纪60年代，形成西欧联合电网、西葡联合电网、中欧联合电网、东欧电网、南斯拉夫电网共6个同步电网，到90年代末，同步电网互联规模进一步扩大，目前已形成覆盖24个国家的统一欧洲大陆同步电网。

（世界主要同步电网规模）

总体而言，各国发展同步互联电网的主要动因是提高电网的资源配置能力、安全可靠性和规模经济性。交流联网是世界各地电网发展的共同趋势，构建大规模同步电网是满足大容量远距离输电的有效方法，面对故障冲击，更多的电源和负荷会同时做出反应，降低系统波动，整个电网的安全性和可靠性随之提高，符合电网发展的客观规律。

确保电力安全可靠供应，需要建设坚强的同步电网结构。随着特高压直流的快速建设，特高压交流建设相对缓慢，造成电网"强直弱交"问题突出，严重威胁运行安全。目前，四川水电向华东送电的三大特高压直流满功率送电达2160万千瓦，现有西部送端和东部受端的500千伏电网严重不适应，已多次出现直流同时换相失败，造成有功功率和无功功率大量缺额，极易引发频率和电压稳定问题。如今年9月，锦苏直流发生双极闭锁，造成华东电网频率跌落至49.563赫兹、越限运行207秒，对电网安全稳定造成严重影响。华东地区通过多回直流接受区外来电，大容量直流同送端、同通道、同受端并列运行，发生多回直流同时故障的风险较大，如果不尽快加强交流网架，扩大互联规模，将会带来严重的安全隐患。未来西部能源基地向东中部负荷中心的直流输电规模还会不断扩大，"强直弱交"问题带来的安全隐患将更加突出，特高压直流输送能力也将受到严重制约。近年来随着用电负荷、装机容量的大幅提高，现有500千伏电网越来越密集，短路电流超标问题严重，电网被迫采取拉停线路、线路出串等控制措施，电网运行方式过于复杂、安排困难，且电网结构完整性遭到破坏，安全隐患难以克服。

按照"强交强直"原则，构建交直流协调发展、结构合理、技术先进的特高压电网，实现电网全面升级，能够根本解决电网"强直弱交"问题。同步电网潮流转移能力强，电压稳定性好，可以有效抵御严重故障、自然灾害、外力破坏、网络攻击等，能够保障电网安全运行。