在新能源發(fā)電機組大量并網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的新形勢下，我國特高壓電網(wǎng)規(guī)劃工作面臨下列新問題：①電源結構變化對傳統(tǒng)特高壓電網(wǎng)的輸電能力有什么影響?②未來我國電力系統(tǒng)需要什么樣的特高壓電網(wǎng)?③什么條件下新一代特高壓電網(wǎng)才可以全面取代傳統(tǒng)特高壓電網(wǎng)?④新一代特高壓電網(wǎng)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?shù)男枨蠹按嬖诘膯栴}、電源結構變化、電網(wǎng)安全性以及改善環(huán)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(tǒng)特高壓交流電網(wǎng)需要穩(wěn)定可靠的電壓支撐，以保證在重載輸電狀態(tài)下遭受故障擾動時，能滿足電力送受兩端發(fā)電機組相對角暫態(tài)穩(wěn)定的約束，并且確保在其后的中長過程中，避免受端系統(tǒng)的電壓失去穩(wěn)定。

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

　　在傳統(tǒng)特高壓直流輸電系統(tǒng)的受端電網(wǎng)，由于通常小規(guī)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(wěn)定可靠的電壓支撐，因此需要配置一定數(shù)量可提供穩(wěn)定可靠電壓支撐的火電、核電機組或大容量調(diào)相機。

　　未來在可再生能源發(fā)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(wǎng)容易出現(xiàn)因電力盈虧波動過大所導致的頻率、電壓不穩(wěn)定問題。尤其當部分常規(guī)發(fā)電機組計劃及強迫停運后，電網(wǎng)的頻率、電壓的穩(wěn)定性會進一步降低，在電網(wǎng)短路故障的沖擊下，伴隨著電壓的不穩(wěn)定也很容易出現(xiàn)功角失穩(wěn)問題。因上述情況下下級電網(wǎng)過于脆弱，傳統(tǒng)特高壓電網(wǎng)的輸電能力容易出現(xiàn)嚴重下降的情況。目前針對上述問題的一般對策有：在電網(wǎng)中配置動態(tài)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(tǒng)頻率變化的輔助控制環(huán)節(jié)、增強電網(wǎng)的儲能/發(fā)電轉(zhuǎn)換能力、直流輸電系統(tǒng)根據(jù)電網(wǎng)擾動改變其輸送功率等。此外，實現(xiàn)用電需求自動響應網(wǎng)、源側的狀態(tài)變化，對提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性也有一定的幫助。但由于在受端電網(wǎng)因新能源出力間歇性大幅降低而缺電時，傳統(tǒng)特高壓電網(wǎng)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(wǎng)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(tǒng)特高壓電網(wǎng)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(wǎng)以及交流輸電通道落點的中間電網(wǎng)，通常還需保留相當數(shù)量可為特高壓電網(wǎng)提供穩(wěn)定可靠的電壓支撐的常規(guī)機組，以確保在需要時特高壓電網(wǎng)有能力將大量的電能向受端電網(wǎng)輸送。

　　綜上所述，傳統(tǒng)的特高壓交、直流輸電網(wǎng)為了維持其穩(wěn)定可靠的大容量輸電能力，對電源中的常規(guī)電源成分有較強的依賴性。反之，電源中的常規(guī)電源成分在未來相當長的時期內(nèi)，在一定程度上依附傳統(tǒng)的特高壓交、直流輸電網(wǎng)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(guī)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(nèi)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(qū)。上述能源基地到負荷中心區(qū)域的距離在800~3000km之間，需要通過交直流特高壓電網(wǎng)將其電力向京津唐、山東、華中、華東、華南等經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)輸送?；谀茉撮_發(fā)和負荷的分布情況，據(jù)國家電網(wǎng)公司能源研究院估計，2030年和2050年我國跨區(qū)電力流規(guī)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(wǎng)為基礎單元建立能源互聯(lián)網(wǎng)，形成源、網(wǎng)、儲、荷協(xié)調(diào)發(fā)展的多能集成互補系統(tǒng)，這一結構形式可促進分布式能源的建設和商業(yè)運營。另一方面，大型電源基地群遠離大負荷區(qū)域的基本國情決定了我國有大規(guī)模遠距離輸送電能的特殊需求?；谏鲜鰢?，我國能源互聯(lián)網(wǎng)建設，在強調(diào)信息互聯(lián)網(wǎng)和配電網(wǎng)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(fā)、能量流通和交易的需求。未來我國能源互聯(lián)網(wǎng)應在能源廣域互聯(lián)交易和個體分散產(chǎn)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(lián)網(wǎng)的發(fā)展目標為：通過信息互聯(lián)網(wǎng)技術和能量流通網(wǎng)智能處理技術，在廣域互聯(lián)交易和個體分散產(chǎn)銷兩個層面，使風、光、水、火、油、氣、核、電、熱等能源的采集、轉(zhuǎn)化、傳輸、消納、存儲和釋放過程實現(xiàn)智能化協(xié)調(diào)優(yōu)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(chǎn)、消費、存儲、轉(zhuǎn)換和商業(yè)交易的需求。并預計2050年前后，我國將逐步實現(xiàn)上述發(fā)展目標。

       在我國能源互聯(lián)網(wǎng)基本上實現(xiàn)了上述發(fā)展目標后，隨著可再生能源和分布式發(fā)電技術的發(fā)展，原來的電力用戶也將成為數(shù)量巨大的能源生產(chǎn)者。將來他們的大量涌現(xiàn)是否會導致特高壓輸電網(wǎng)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(qū)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(qū)數(shù)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(fā)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(xiàn)很大的間歇性和波動性，因此在人口密集的區(qū)域，有的時段區(qū)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(xù)陰雨的季節(jié)。上述的電力缺口需要通過廣域能源互聯(lián)網(wǎng)從其它區(qū)域獲取電力來填補。而2050年以前我國已經(jīng)建成遠離負荷中心的大型電源基地和特高壓電網(wǎng)，繼續(xù)用其獲取和傳輸電能，填補缺電區(qū)域的供電缺口，無疑是最為經(jīng)濟合理的選擇。而且，我國跨區(qū)域的特高壓互聯(lián)電網(wǎng)不僅僅是能源單向傳輸?shù)耐ǖ?，同時還是實現(xiàn)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(wǎng)輸送電力，可將邊遠地區(qū)大型電源基地生產(chǎn)的過剩電能在用電區(qū)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(tǒng)供電的可靠性，解決這些區(qū)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(nèi)，中國不僅需要區(qū)域內(nèi)的能源互聯(lián)網(wǎng)，而且需要跨區(qū)域的能源互聯(lián)網(wǎng)。2050年前后，特高壓電網(wǎng)仍將為我國廣域大規(guī)模能源資源集中開發(fā)利用、為滿足負荷中心區(qū)域用電需求以及為國際間的電能交易提供服務，發(fā)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(fā)電量的減少，特高壓電網(wǎng)年輸電量可能會相應地減少，在未來能源互聯(lián)網(wǎng)中的功能和地位會有所下降而已。

　　當電力系統(tǒng)中常規(guī)發(fā)電機組大量裁減，傳統(tǒng)特高壓交直流輸電網(wǎng)大規(guī)模遠距離穩(wěn)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(tǒng)特高壓電網(wǎng)部分節(jié)點配置同步調(diào)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(wǎng)間歇性地出現(xiàn)嚴重缺電并且電壓低落時，這一措施也不能為特高壓電網(wǎng)及下接的電網(wǎng)提供足夠的電壓支撐。因此，當傳統(tǒng)特高壓電網(wǎng)的基本功能隨著未來電力系統(tǒng)中可再生能源比例的增大而被嚴重削弱時，特高壓電網(wǎng)將需要更新?lián)Q代。

　　從電源規(guī)劃數(shù)據(jù)看，2030年前后，中國仍有大量的火電機組可為傳統(tǒng)的特高壓電網(wǎng)提供可靠的電壓支撐，因此傳統(tǒng)的特高壓電網(wǎng)仍可作為中國西南、西北和北部大規(guī)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(wǎng)去取代剛建成不久正在正常發(fā)揮作用的傳統(tǒng)特高壓電網(wǎng)。

　　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(nèi)讓化石燃料發(fā)電設施退出，并大規(guī)模使用可再生能源，中國將付出過高的成本。例如電力發(fā)展促進會專職顧問姜紹俊認為，2050年我國可再生能源發(fā)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