大机组、超高压、大电网之间的协调配合对

　　1 引言

　　近年来经常有文章在开头采用“我国电力系统已发展到以‘大机组、超电压和大电网’为特点的阶段”这样的表述方式，这已不约而同地成为众多电力工作者喜用常写又喜闻乐见的用语。虽然这种常用的表述方式并不能严格地描述具体电网发展各阶段（省网、大区网、全国网）的技术特点[1]，但仍可清楚地表述我国电力系统2020年以前从省网经大区电网发展到全国联网的约近半个世纪的发展过程中总的技术特点。

　　“大机组”表明了发电部分的技术进步：“超高压”表明了输电和联网技术的适应能力；而＂大电网＂则体现了电力整体的发展水平，“大电网”也涵盖了输电网和配电网两大组成部分。所以“大机组、超高压、大电网”综合概括了全部电力系统和电力工业的主体发展内容，它们之间必然存在着相互适应和配合的关系。这种关系体现着一种内在的互相适应和制约的规律，是不能允许“失调”的，否则即会成为一种战略性、长远性和全局性配合关系的失误。重大决策的成功是从长远和全局的实际出发的，而不是从形式和慨念出发的决策。

　　2 用词含义

　　（1）“大机组”是指容量更大的主力发电机组，也指因容量增大而结构发生变化（如火电机组的汽缸分缸、增设中间再热器等）、性能得以改进（煤耗减少，热效率提高）及参数变化（主蒸汽压力和温度的提高）的机组。我国的火电大机组应从200MW算起（125MW只是 “准大机组”，100MW则不能算做大机组），直到目前华东上海外高桥电厂的超临界参数的1000MW大机组[2]和以后的超GW大机组，其间已形成相对完整的系列，这体现了电力工业发展的步伐，也适应了发展的需求。

　　水电和核电机组的容量虽然更多地受其动力条件的制约和影响，但也遵从逐步发展的规律，且其容量也大致与火电机组一致。

　　（2）“超高压”是指大于220kV而小于1000kV的电压等级，如日本采用的275kV；我国西北网采用的330kV（含315kV、345kV）等；西欧采用的400kV（含380kV、440kV）等；我国西北以外的其他地区和俄、日、美、加等采用的500kV；我国西北、巴西等采用的750kV（含735kV、765kV）等。虽然少数国家的一些机构（例如日本）和少数专家（如文[3]作者）认为750kV级也属于特高压范围，但这并不符合国内外正式的技术标准。

　　超高压是电网发展扩大所需的主要电压等级，也是电网骨架线路采用的电压等级。电力线路的位置、相互关系（包括输电方式）及所用的电压等级决定了一个电网网架的基本结构，也从根本上决定了其运行安全性和经济性水平。由于电源和负荷布局要受资源和经济发展等更多因素的影响，因此一个电网的输送能力主要取决于网络结构和电压等级两个因素。

　　已有超高压段的电压等级是随着发电机组和电网容量的扩大而逐步提高的，由此形成了由电网发展各阶段决定的各网架电压系列（见图1）。

　　直流输电以其优越性能逐步承担起越来越多的输电和联网任务。已建成的有±100kV、±250kV、±400kV、±500kV、±600kV等线路，已设计筹建的±750kV的长距离输电线路，其电压等级也大致与交流输电电压等级相近。

　　（3）“大电网”是指电网发展过程中覆盖范围和互联关系达到一定程度和阶段的电网，它和“超高压”不同的是尚无正式的定量规定，即超过多少MW的电网为“大电网”，但可按电网发展阶段定义为：电网起初是发电直供负荷；然后发展到具有并列安全和负荷经济分配等问题的供电网及由多电源和多用户形成的地区电网；再进一步形成边界较固定的省网；省网再经互联形成大区电网；最后再互联成全国及国际联网，甚至已被多次国际会议讨论过的全球电网。可以认为省网形成及以前各阶段为低级发展阶段，以后即进入高级发展阶段，也可以认为此后又再分为中级和高级两个阶段。

　　电网的发展和扩大是由其本身负荷容量的增大（量变或渐变）和相互的互联（质变或突变）两个方式实现的，一方面电网的发展整体上呈现阶跃式上升状态，另一方面，每阶段电网自身又是连续上升的，故不适于用其总容量表示发展。因此图1采用了各阶段中输电和联网容量作为纵坐标，但每一省网或大区网的具体发展又有极大差别，故只能示意地表述其发展。

　　3 相互适应的关系

　　大机组、超高压和大电网三者之间存在着不可违背的相互适应的要求和关系。

　　（1）大机组与超高压的适应关系

　　我国大部分地区只选用500kV一级超高压，担负着300MW到1000MW级所有大机组的输电任务，事实上我国不少200MW机组也直接接入到500kV输电线上[4，5]，使其负担过重；有时短线或弱线也不得不采用500kV；而且由于大机组接入过多，还可能导致开关关断能力过早不足。文[6]作者根据各级电压自然功率和经济输送功率及与各级大机组的配合情况，建议除500kV以外还应再建设380kV、750kV电压等级。这样大机组与超高压才能更好地相互适应。

　　（2）超高压与大电网的适应关系

　　图1显示出大电网在中级发展和高级发展的两大阶段上，只采用了500kV电压等级，20多年建设和运行500kV电压等级的经验证明其现有性能相当低下（造价过高和输送能力长期严重不足），文[4]、[5]从不同角度分析了其输送能力不足的原因。调研世界主要国家的电网情况，发现在超高压段内只采用单级500kV电压的电网就仅有我国电网一个（西北地区除外）。国外实用经验也证明各发展阶段的电网都应具有各自的网架电压，才能有利于运行和调度及规范工作的灵活性[5].

　　（3）大机组与大电网的适应关系

　　明显地小电网带大机组将引起安全问题；大电网中小机组过多也必然产生经济性差的后果。发电机组是大电网的核心，不仅控制着电能供应，也是电网中各种调节和控制的关键环节。大电网除了安装供热、调频或调荷性能优越的机组外，还应尽量采用大型机组。因此大电网和大机组相互适应的关系相对地易于掌握和实现，但需经过“超高压”这个中间环节来实现。500kV电压作为超高压段唯一的中间环节，其“输送能力不足，造价过大，建设速度慢”等缺点也十分不利于疏通这层适应关系。

　　总结上述：我国在广大地域（西北除外）将形成三级大电网（省网、大区网、全国网）共用电气互通的单一500kV网架及在适应四级大机组（200或300MW，500或600MW，800和1000MW）供电的输送大范围内只采用单级500kV输电的不利局面。其实质是将本应是适应能力强的台阶型立体结构矮化为单一平面型结构，形成了送、受端等值阻抗数值的巨大差别。其结果是电网将长期相对薄弱，输送能力将长期不足，短路电流将连续快速增大，运行调度和电网自动化也将遇到一些不应有的困难，还会影响电网规划工作中应有的适应能力及未来乡级电力市场营运中应有的灵活性。因此，可以认为我国超高压段的输电和联网电压只选用了单级500kV是一次严重“失策”。

　　4 结束语

　　（1）我国500kV输电能力经近20年的努力，至今仍大致仅达到或稍高于国外380~400kV级的输电能力。实用经验及国外电网建设和运行经验[5]皆证明在超高段只选用500kV单级是一次重大决策上的失误。

　　（2）应及时全面总结并对比大部分地区采用单级超高压500kV和西北地区采用330kV、750kV双级超高压等级的建设、运行和发展经验，并参照国外的实际经验以取得真正一致的认识。

　　（3）补救性措施是使已建或在建500kV输电从开始就应用各种串补、横补及紧凑化等措施，或将输送任务尽量转移给直流输电承担。但新增的基本投资将使“积重难返”的被动局面更显突出；且像我国这样一个客观上存在多地区、多层次之间资源优化关系的复杂大电网，极不可能使所有联网和输电都采用直流输电。

　　（4）根本性措施是因地制宜地在500kV以上增用765kV（即800kV）电压级，与500kV共同作为全国电网的网架电压[7，8]，并在500kV以下有条件地增用380kV级电压，与500kV共同作为省网和大区网的网架电压以使各级电网从电压级上分开，并使三者在发展和市场竞争中显示各自的生命力。

　　（5）我国电工界已对采用单极500kV输电的不合理性取得越来越多的共识。决策失误的政策原因是只从近期、少量项目，而非从长远、全局电网的发展需要来考虑和决策；而失误的思想原因则是仅从电压级的比例关系或电压系列等形式性概念出发[9]，而非从电网全局的内部适应及配合的合理关系出发来考虑和决策。

　　（6）我国电网已有巨大发展，但比起20年之后建成的高水平小康社会时的全国特大型电网（更不必说到本世纪中叶达到中等发达国家水平时的更发达电网）来说，当前电网还只是起步时期的一个雏形电网，因此发展初期的一些失误也是在所难免，还来得及修改或补救。