我國特高壓輸電技術的發(fā)展，一直與爭議相伴。從一開始對“特高壓輸電安全性、經濟性”及“相關電工裝備國產化能力”的質疑，到今天主要聚焦于特高壓交流、直流優(yōu)劣之辯，從未完全止歇。仍在持續(xù)中的特高壓交、直流之爭，其實質是電網發(fā)展技術路線之爭，關系到我國電網發(fā)展的大方向，理應嚴謹而審慎地看待。

交、直流輸電技術的前世今生

其實，早在19世紀末，科學界就曾上演過一場“交、直流之爭”。

當時，圍繞使用交流輸電還是直流輸電，科學家劃分為截然不同的兩派：美國發(fā)明家愛迪生、英國物理學家開爾文都極力主張采用直流輸電;而美國發(fā)明家威斯汀豪斯和英國物理學家費朗蒂則主張采用交流輸電。爭論的結果是，交流輸電以其組網和便捷的升壓優(yōu)勢，成為電力系統(tǒng)大發(fā)展的起點。

如今，電力技術經過100多年發(fā)展，已同當年不可同日而語，而直流輸電的優(yōu)勢也并未被忽視。中國工程院院士李國杰如此分析個中原因：“大功率電力電子技術的發(fā)展與成熟，使得直流輸電受到青睞，遠距離大功率輸送促使直流輸電進一步發(fā)展，直流輸電系統(tǒng)還提高了電力系統(tǒng)抗故障的能力，無需進行無功補償，同樣電壓等級的直流輸電能輸送更大功率，損耗小。”目前，世界各國幾乎都采用了大范圍交直流混合電網技術。隨著電壓等級從10千伏、110千伏到500千伏，再到1000千伏的不斷升高，電網規(guī)模也在不斷擴大，相應的交、直流輸電技術始終同步發(fā)展，在工程應用上也實現了高度融合。

“直達航班”和“公路交通網”只能互補，不能互代

今天的交、直流之爭中，面對質疑的一方，變成了交流輸電技術。反對者最初從特高壓交流輸電技術是否安全入手，以戰(zhàn)爭時易被石墨炸彈摧毀為由，反對特高壓交流輸電。但是，“這一論據顯然經不住推敲”，國家能源局原局長、國家能源委員會委員張國寶解釋說：“石墨炸彈是沒有選擇性的，無論是500千伏還是1000 千伏，無論是交流、還是直流，其原理都是掛在導線上造成短路故障，影響是一樣的。”其后，爭論的焦點又被引向國家電網規(guī)劃中的“三華”(華北、華中、華東)特高壓交流同步電網：規(guī)模太大是否安全?該不該建設?對此，張國寶認為：“事實上，2009年初建成的晉東南—南陽—荊門1000千伏特高壓交流試驗示范工程，已將華北、華中電網連接成一個同步大電網，自投運以來一直保持安全穩(wěn)定運行，并沒有出現反對者擔心的安全問題。”他同時表示，這項工程使得華北、華中兩大電網實現了水電、火電互補，夏季南方豐水，使華中地區(qū)水電得以滿發(fā)，向華北送電。他為此還專程前往國家電力調度中心現場求證。

中國科學院院士、中國電科院研究員周孝信指出，直流輸電和交流輸電只能互補，不能互相取代。他介紹，直流輸電只具有輸電功能、不能形成網絡，類似于“直達航班”，中間不能落點，定位于超遠距離、超大容量“點對點”輸電。直流輸電可以減少或避免大量過網潮流，潮流方向和大小均能方便地進行控制。但高壓直流輸電必須依附于堅強的交流電網才能發(fā)揮作用。

交流輸電則具有輸電和構建網絡雙重功能，類似于“公路交通網”，可以根據電源分布、負荷布點、輸送電力、電力交換等實際需要構成電網。中間可以落點，電力的接入、傳輸和消納十分靈活，定位于構建堅強的各級輸電網絡和經濟距離下的大容量、遠距離輸電，廣泛應用于電源的送出，為直流輸電提供重要支撐。

中國工程院院士、國網電科院研究員薛禹勝告訴記者：“電網的發(fā)展不可能單純依靠直流輸電，也不可能單純依靠交流輸電，而是需要構建交流、直流相互支撐的堅強電網。”他認為，無論從技術、安全還是經濟的角度，構建交直流混合電網，才能充分發(fā)揮各自功能和優(yōu)勢。“這已成為電網發(fā)展的基本規(guī)律和共識。”

“不能說我們今天的電網就是最完美、再沒有發(fā)展余地的電網了”，張國寶展望：“未來能夠保證安全的同步電網也許會更大。”

如今的特高壓，可能只是未來的尋常電壓等級

周孝信介紹，人類發(fā)現并使用電力以來，對于電力的需求一直以幾何級數增長，與此相應，世界電網也經歷了電壓等級由低到高、聯網規(guī)模由小到大、資源配置能力由弱到強的發(fā)展歷程。1891年，世界上第一條高壓輸電線路誕生時，電壓只有13.8千伏;到1935年，美國將電壓提高到275千伏，人類社會第一次出現了超高壓線路;1959年，前蘇聯建成世界上第一條500千伏輸電線路;1969年，美國建成了765千伏超高壓輸電線路。直到2009年，以我國自主知識產權的1000千伏特高壓交流工程投運為契機，世界電網邁入特高壓時代。

“但這肯定不是終點”，他說，更高電壓等級的出現，是電力技術不斷發(fā)展的產物，也是經濟社會發(fā)展催生的必然結果。“未來可能還會出現"特特高壓"。交流1000千伏、直流±800千伏、±1100千伏，在未來可能只是一些尋常的電壓等級，就像我們現在看待110千伏、220千伏一樣”。

特高壓輸電就像是“電力高速路”，具有輸電容量大、輸送距離遠、覆蓋范圍廣的特點和能耗低、占地少的顯著優(yōu)勢。中國工程院院士、中國電科院院長郭劍波如此解讀特高壓電網：“隨著特高壓交直流輸電技術的全面推廣應用，電網不僅是傳統(tǒng)意義上的電能輸送載體，還是功能強大的能源轉換、高效配置和互動服務平臺。通過這個平臺，煤炭、水能、風能、太陽能、核能、生物質能、潮汐能等一次能源能夠轉換為電能，實現多能互補、協調開發(fā)、合理利用;能夠連接大型能源基地和負荷中心，實現電力遠距離、大規(guī)模、高效率輸送，在更大范圍內優(yōu)化能源配置;能夠與互聯網、物聯網、智能移動終端等相互融合，滿足客戶多樣化需求，實現安全、高效、清潔的能源發(fā)展目標。”

特高壓路徑依賴由“逆向分布”現實決定

這樣一項具有顯著優(yōu)勢的技術，為什么在我國、而非其他國家率先落地?

浙江大學電氣工程學院副院長韋巍分析，我國一次能源基地和用電負荷中心呈“逆向分布”：76%的煤炭資源在北部和西北部，80%的水能資源在西南部，90% 的陸地風能主要集中在西北、東北和華北北部，太陽能年日照超過3000小時地區(qū)主要在西藏、青海、甘肅、寧夏、新疆等西部省區(qū);而70%以上能源需求在東中部，距離一般在800-3000公里。這就迫切要求電力實現經濟高效的大規(guī)模送出和大范圍消納。“建設特高壓電網，就是為了滿足大規(guī)模、遠距離、高效率電力輸送，保障能源供應。這是我國為建設生態(tài)文明社會而進行的最好實踐。”

“根據我國能源分布與消耗的區(qū)域特點，未來能源的流向是北部煤電、西南水電向華北、華中、華東等地區(qū)輸送。特高壓電網的建設有利于能源資源的優(yōu)化配置，也有利于西部地區(qū)將資源優(yōu)勢轉化為經濟優(yōu)勢。”東南大學電氣工程學院院長黃學良表示。

中國西電集團公司副總工程師宓傳龍認為，“伴隨著國民經濟的高速發(fā)展和能源電力需求的迅猛增長，特高壓交直流電網的發(fā)展已由基礎技術研究、設備研制、工程示范步入建設實施階段，特高壓電網承擔起將西北、東北、蒙西、川西、西藏及境外電力輸送至我國東中部地區(qū)負荷中心的重要職能，為能源安全提供了有力支撐。”

目前，我國已建成投運”兩交兩直“特高壓工程，并一直保持安全穩(wěn)定運行，全面驗證了特高壓輸電的可行性和成熟度。基于特高壓技術的跨國、跨洲能源輸送和電網互聯的建設，也成為全球范圍內解決能源問題的長遠之策。國網北京經濟技術研究院院長劉開俊透露，“除我國外，印度、巴西、南非、俄羅斯等都在積極發(fā)展特高壓。”

特高壓直流“萬噸輪”需?？刻馗邏航涣?ldquo;深水港”

交流電網的電力交換能力應該與直流的容量相互匹配，才能使交流電網具有安全承接直流故障后潮流轉移的能力，500千伏交流電網與500千伏直流是相互匹配的，特高壓直流與特高壓交流也是匹配的。“如果將500千伏直流比作大型船只，那么特高壓直流就是萬噸巨輪，需要?？堪踩?、穩(wěn)固的深水港，這個深水港就是特高壓交流電網”。郭劍波這樣描述特高壓交流與直流電網間的關系。

按照國家能源規(guī)劃，加快推進國家綜合能源基地建設，通過加大西電東送、北電南送輸電規(guī)模，在更大范圍內配置電力資源，解決電力發(fā)展中存在的生態(tài)環(huán)境日益惡化、能源供應成本持續(xù)上漲和煤電運持續(xù)緊張的矛盾。這是世界其他國家不曾遇到過的，而解決問題的關鍵，則是構建“強交強直”的特高壓輸電網絡。

我國鄂爾多斯盆地、蒙西、山西等能源基地距離負荷中心相對較近，宜通過特高壓交直流輸送，既兼顧近區(qū)京津冀魯用電需求，又能滿足華東、華中用電需要。新疆、蒙東、西南等能源基地相對較遠，適宜通過特高壓直流輸送。

參與分析論證的華北電力大學教授曾鳴告訴記者，通過大量仿真分析計算，對多種電網規(guī)劃方案進行了的詳細、全面對比研究，專家得出了“三華”特高壓同步電網即所需要的“合理的電網結構”的結論，使直流集中饋入規(guī)模趨于合理，提高了交流電網的支撐能力。構建“強交強直”輸電格局，既能發(fā)揮直流遠距離輸電優(yōu)勢，又可確保電網的安全可靠、經濟高效運行。

目前，隨著特高壓直流輸電工程的陸續(xù)開工和投產，長三角地區(qū)500千伏電網短路電流超標的風險已經顯現，現有500千伏交流電網與特高壓直流不匹配的問題，將隨著特高壓直流工程的滿載運行而變成現實，而由于相應的特高壓交流工程遲遲不落實，使電網技術和運行人員對如何避免“強直流、弱交流”可能引發(fā)的連鎖反應而憂心忡忡。加快建設特高壓交流主網架，構建堅強合理的華東受端電網，已成為當前電網發(fā)展的當務之急。

憑借成功研制和應用特高壓交直流輸電技術，“毫無爭議，中國是這一領域的領導者。”意大利電力電工技術實驗研究中心高級顧問亞歷山大 ˙克萊里西，在2013年國際智能電網論壇上作出了這樣的評價。當時，國際電工委員會主席克勞斯˙武赫德爾面對眾多國際媒體表示：“中國的特高壓輸電技術在世界上處于領先水平，這種能夠減少長距離輸電損耗的技術，在世界其他地區(qū)也將有廣泛的應用前景。中國成功地實現了特高壓輸電，全世界都對此給予了積極評價，有了這個標準，世界上其他國家就可以在此基礎上繼續(xù)發(fā)展，將特高壓技術投入到應用中。”