智能电网

（文 / 邢海洋）

5月21日举行的特高压输电技术国际会议上，国家电网提出了将建设坚强智能电网的目标，预计按三个阶段建设的智能电网总投资将超过4万亿元。这一投资额是2008年底国务院为“保增长”批复的铁路投资额的两倍。

电网投资如此庞大，这是很多非专业人士难以想象的。在提出智能电网概念前，国家电网一直致力于特高压电网的建设。我国能源分布极端不均衡，水力资源分布在西南，煤炭分布在西北，而用户集中在东部沿海地区。西电东输是解决这一矛盾的主要方法，而要把电能长距离传输，途中尽量减少电能损失，并且要少占土地，超高压输电就是最优选择。即便这样，建设同等传送能力的铁路和特高压电网仍是竞争性的两套方案，并非如人们通常所理解的，电网更便宜。

在是否要建第三条“西煤东运”铁路上，超高压电网就曾是一个选择。这条煤炭外运通道，起点设在鄂尔多斯的准格尔，终点的入海港口在唐山曹妃甸，全长1000余公里，远期设计运能2亿吨/年。一条年运量2亿吨的铁路与20～34回1000千伏交流特高压线路所发挥的能源配置和调度功能相当，但前者的投资不足1000亿元，后者的投资则达2400亿～4080亿元，投资规模差距巨大。而运营起来，电网输送也并不一定效率更高，我国第一条煤炭运输铁路大秦铁路年运量达2亿吨时，实际总耗电量约21亿千瓦小时。而一回1000千伏交流特高压线路，线路损失按5%计算，每年输电损失将达11亿～12亿千瓦小时。换言之，一回相当于年输送1000万吨煤炭的1000千伏交流特高压线路的能量损耗，已经是一条运量2亿吨的铁路能源消耗量的一半，而20～34回1000千伏交流特高压线路的能量损耗，则相当于输送当量煤炭铁路能量消耗的10～20倍。现在，国内超高压输电还处于试验阶段，电能损失率究竟多少还有待实际电网运营得出的结论，但即使是仅1%的损耗，电网输送能源也不一定比铁路运输高效，建电网还是修铁路仍需多方面考量。

公众对智能电网的误区还在于节约能源，实际上，电这种特殊的商品是不可能像天然气那样被浪费的，无论什么时候，发电厂发出的电都会物尽其用。远在智能电网概念没有出现前，电网的运行就是按需生产的，发电厂的发电量总是根据用户的使用状况而进行调节，只不过最初靠的是人工调节，随后有了计算机辅助调节。电网是一个庞大的系统，包括发电厂、升压变电厂、输电线路、降压变电厂和终端用户，大电网更由千千万万成分组成。现在国内最大的火电机组已经有百万千瓦规模，一台发电机就可供应一座150万人口城市的供电需求。如此多的机器、开关要达到同步运行，其复杂性是难以想象的。智能电网的智能化就在于协调电网中各机器部件的关系，使电网运行平稳。至于节能，发电机均处于有效利用状态，而非“热备用”状态，自然就节能了。

2003年8月13日美国东部大停电是电网复杂性的一个写照。这场波及美国1/4地区和加拿大部分地区的事故，寻找原因的过程就一波三折。加拿大称纽约与密歇根州间电力突变是大停电原因，又有一种说法是主要原因在于俄亥俄州的3条输电线路，通信的中断也被认为是原因之一。最终的结论则是，配电网设计不合理是罪魁祸首。一家发电厂突然出现故障，电闸自动掉了下来，其他电厂马上自动增加发电量进行支援，这些电厂本来就处于饱和状态，由于一下子超负荷运转，电厂全部发生跳闸进行自我保护。结果在短短9秒钟内，美国7个州和加拿大1个省出现了灾难性的多米诺效应。这次大停电，仅纽约市的各种损失总计就达8亿～10亿美元，所有停电地区的经济损失在250亿～300亿美元。除去用电企业和个人的损失，一次事故对发电设备的损耗也是不可小觑的。电网启动，设备“合车”，千万个机件同步运转起来，这对机器寿命都有影响，国内曾出现过发电机轴拧断的事故，而电线短路、发电机“飞车”，同样会造成损害。

智能电网的目标是可自愈电网，关键则在于提前诊断出事故的征兆，避免大面积断电的发生。如果说此前机器3秒钟采集一次数据，智能电网的目标则是将3秒钟的间隙部分进行实时监控，靠计算机，靠算法，在人未反应前系统已经下达指令，或切换电网，或迂回电路。

国内会不会发生类似美、加大停电这样的事故？国内专家公认的结论是，如果出于同样的原因，我国出现这种情况的可能性较小。美国电网是从零开始的，而我们上世纪80年代才建起第一个50万伏的电网，技术上拥有颇强的“后发优势”。这个意义上，启动智能电网建设概念，性价比上就不如超高压电网投资少，见效快。■ 能源电网智能