10月24日，国家电网公司总工程师张启平在由中国产业海外发展和规划协会主办的“中国电力国际合作论坛”的分论坛“智能电网及分布式发电国际合作论坛”上发表了“发展特高压电网保障大型能源基地电力大规模远距离高效外送和消纳”的精彩演讲。
国家电网公司总工程师张启平
以下是文字实录：
张启平：谢谢各位嘉宾!我向大家报告一下特高压的发展，集中式、分布式都不可或缺，目的是要满足电力能源可持续发展，满足经济社会对电力能源的需求。我报告三个内容，一个是我国特高压发展的现状。
目前国家电网已经实现了全国的互联，在国家电网公司的内部，华北和华中通过特高压交流实现了同步联网，其他是通过特高压的直流或者是超高压直流，实现了电网的互联。在华北、华中、华东，这“三华”地区的负荷占据了国家电网公司负荷的84%。
目前我们已经投运的特高压直流是“四直两交”，四条特高压直流，三条配合我国川西大型水电基地外送的，今年7月3号投产，输电容量是八百万千瓦，输电距离是1679公里。2012年底投产的雅砻江流域的特高压直流，锦屏到苏州的，输电距离是2059公里，输电容量是720万千瓦，这在当前都是世界之最。
这张图显示了今年实时运行的潮流图，这是满载运行的，到目前为止，锦屏到苏州，还有向家坝到上海的，这两根直流工程运行的额定容量利用小时数达到了四千小时，估计今年会运行到五千小时。下面这条线，宜宾到金华的，今年也会运行到三千小时。
特高压直流的特点，一个是输电效率高，与传统的五百千伏超高压直流相比，额定功率下的损耗降低50%，占地降低50%以上。另外采用双极四阀组的模块化设计，大幅度提高了运行安全性。另外方式更加灵活。我认为这是我们国家技术引进、消化、吸收、再创新的典范，目前我们可以自主设计，国内制造，水平已经超过了原来引进的水平，智能研究院，孙总下属的公司，汤博士也在这儿，他们现在设计的换流阀的性能，已经超过了当时引进的西门子和ABB的水平。
这是实际的运行情况，它的可靠性是非常高的，没有因为换流站的原因导致单极停运，双极停运，线路故障有两次导致了单极停运。如果按照额定容量利用小时数四千小时算，带来的效益，输送电量，纯水电电量要864亿千瓦时，节约原煤3872万吨，减排二氧化碳6308万吨，减排大量的二氧化硫和氮氧化物。
现在存在的问题，因为直流的输电容量比较大，受端电网的网架建设，用五百千伏不能满足直流单极闭锁，双极闭锁，功率转移的要求，安全的隐患比较大。在受端，送端，交流系统有故障会发生换样失败，恢复的过程中，有大量的瞬间功率要通过交流电网穿越，容易导致电网稳定破坏。
第三，将来特高压电网发展，这是我们做“十二五”规划做的专项研究，目前国家正在组织进行“十三五”能源规划，电力规划，电网规划的研究制定，我把“十二五”规划的成果向大家报告一下，也有利于“十三五”规划的制定，供参考。
首先我们看一看电力流的发展情况，如果没有电力流的需求，电网的建设是不需要的，没有电力流，电网就是传输电力流的，我们看看电力流将来是怎么变化的。首先看看我们国家对能源的需求，目前我们统计了2012年，我国人均的用电量，是OECD国家2008年人均用电量的40%，我们国家的用电水平还有很大的增长潜力，并没有饱和，特别是分布还不均匀。
再看看我们能源的自然布局，大型的能源基地，像煤电、风电、光伏主要是在西北、华北、东北，山西还有一部分，水电主要集中在西南，现在雅砻江、金沙江、大渡河，下游的开发重点都已经完成了，开发向着中游、上游，川藏交界在转移。距离东中部用能需求比较大的负荷中心都是一千到三千公里的输电距离，传统的五百千伏的输电技术不能满足要求的，不论是经济性、安全上都不能满足要求。
再看看现在的电源结构，在国家电网经营区范围内火电的装机占了73%，73%的火电，69%是在东中部地区，也就是华北的京津冀鲁，加上山西，华东的江浙沪闽加上安徽，华中的河南、湖北、江西，都集中在这些地区，火电的装机比例太扎堆。
我们看看带来什么结果?雾霾，雾霾不完全是电力造成的，但是电力也有“贡献”。今天外面的雾霾还是很严重的，污染指数到了三百多了。这个是2012年中国环境统计年报上摘录了一些数据，这个火电排放标准是2003年的标准，比今年7月1号执行的2011年的标准要宽，所以它的排放量还是比较大的。但是烟尘是不多的，占整个污染物排放的10%左右。二氧化硫和氮氧化物都占了40%。煤电布局比较集中的地区，东中部12省，电煤是要消耗6.3亿吨，占了全国电煤消耗的50%，它排放的这些PM2.5要占到40%，这里面直排的颗粒物，细颗粒物都很少，就是因为脱硫、脱硝的效率不高，通过气态排出去以后，二次生成的比例比较大。
怎样应对这些挑战?国家也有考虑，国家能源局制订了“十二五”能源发展规划，包括清洁能源、可再生能源、核电，这些都有。对电力的布局，开发的重点，煤电开发的重点都做了详细的规定。大气污染防治计划进一步强化了这些规定，对东中部地区的京津冀、长三角、珠三角常规煤电的发展做了严格的限制和规定。特别是今年，总书记对能源生产消费、技术管理提出了四个革命，提出了具体的要求，实际上构成了我们国家能源发展的战略性指导。
根据国家的这些能源发展战略，我们预测未来的西电东送，北电南送的电流会不断的加大。如果按照电力弹性系数0.9，原来都是一点几，现在在调结构，转方式，把它调下来了，预计到2020年，2050年这段时间，这些电力流会达到3.5亿，这些电力流来了以后，我们的电源结构会得到明显的改善，现在我们是69%，到那时候可能变成50%左右，46%。这些电流的分布，注入华北的是1.1亿，注入华东的是1.3亿，注入华中的是1.05亿，主要来自西北、西南、东北能源基地所在的电网。
怎样保证这些电力流安全高效的消纳，这是电网要解决的问题。首先，要选择一个合适的输电技术，现在我们有了特高压直流输电技术，在一千公里以上的大型能源基地向负荷中心送电，我们选用特高压直流，正负八百千伏。距离东中部比较近的，可以用特高压的交流，就近接入。这些还不够，我们怎么保证它能安全的消纳，在受端构建一个什么样的电网，保证这3.5亿电流可以安全、高效的消纳，这是我们要研究的重点。
电流的送端位于西北和东北的电网中，这些电网的网架也需要加强，如果它不加强，送出的特高压直流也很难稳定，像西北，我们用750作为它的最高的电压等级，配合大型能源基地的开发、外送，进一步的完善，东北可能适时要启动特高压交流。
受端12省，这个电网应该怎么构建?根据我们的研究，可以筛选出三个方案，一个方案，维持目前电网的格局不变，500千伏异步方案。还有一种方案，在目前我们已经联网的基础上，特高压交流发展的基础上，华北、华中构建一个同步电网，用特高压交流一千千伏构建它的主网架，华东构建华东的特高压的主网架，华东送进的1.3亿的电力流还是通过19个特高压直流和超高压直流来送进。华北减少三回，华中减少两回。还有一个方案，就是把“三华”用特高压交流构成“三华”同步的特高压主网架，注入的电力流一部分是通过特高压直流，一部分是通过特高压交流来注入。具体华东由19回变成13回了，华北由9回变成6回，华中由11回变成8回。这三个方案哪些能满足电力流的安全、可靠、输送和消纳，我们就推荐哪个方案，下面我们重点研究它的安全性。
这是一个计算的流程，第一个方案，“三华”五百千伏异步。安全性满足不了要求，算下来有145条交流线路发生N-1故障，会导致电压失稳，电压故障，通不过去。它的机理是什么呢?我们搞专业的人都知道，大量的直流汇入交流电网里面以后，换向失败的时候，直流系统有一个很好的功能，要恢复正常运行，这个过程中要消耗大量的无功功率，交流电网无功支撑不足，就要导致电压崩溃。补充一些无功补偿行不行呢?现在看来也不足以解决这个问题。
直流发生单、双极闭锁，因为我们功率比较大，额定容量八百万甚至一千万，也有安全问题，这是一个典型的例子，在浙江东南部的直流双极闭锁，导致的电网的瓦解。从安全性角度来说，第一个方案在3.5亿电力流这个条件下，是不能满足安全要求的。
第二个方案，因为主网架加强了，华北、华中它的安全问题解决了，无论是N-1，N-2，直流单、双极闭锁都解决了，华东还是没有解决，电压稳定性的问题还是非常突出的。
第三个方案，直流和交流，交流分流了一部分，3.5亿有五千万是通过交流汇入进去的，直流少了，咱们看看计算的结果，电网就很平稳，稍微有波动就恢复到原来的状态，它的安全性是最好的。它的抗干扰能力，抵御事故的能力提高了。所以从安全性的角度，推荐“三华”同步电网。
经济性上的比较，“三华”同步，特高压交流的投资规模和建设规模大于特高压异步，直流的投资规模小于特高压异步的投资规模，直流毕竟贵一些，“三华”同步主网架的方案总投资略小于“三华”特高压异步方案。
电网规模大了，规模效益就出来了，首先体现在消纳间歇性的可再生能源的能力，这是明显提高的。二是联网的互补效益，减少备用装机，减少弃水弃风的效益都体现出来了，经济性指标来说，“三华”特高压同步方案也是优化的。
总结的话，我就不说了，谢谢大家!
