探讨如何科学合理构建安全经济的全球能源互联网？

前言

国家主席习近平2015年9月26日在联合国发展峰会曾发表《中国倡议探讨构建全球能源互联网，推动以清洁和绿色方式满足全球电力需求》。本报告按习主席指示，探讨只应用直流互联才可科学合理构建安全经济的全球能源互联网。

国家电网公司董事长刘振亚2015年10月26日在能源报/电力报登载【构建全球能源互联网推动能源清洁绿色发展】报告，为了挽救交流特高压，特别指出"特高压技术对于构建全球能源互联网至关重要"。他在2015年12月10～11日柏林召开的《全球能源互联网中欧技术装备研讨会》上又重复指出"全球能源互联网是以特高压电网为骨干网架创新发展"。

全球能源互联网实质上通过将能源转为电力才能互联，就是全球电网，包括各国电网及其互联。首先必须从安全经济可行性上掌握它们发展实践历史和重大问题，特别的是怎样才能防止过去世界发生过的重大停电？因为过去世界最严重的美加和欧洲两次重大停电都因不合理的国家间交流互联网造成，刘振亚强调要用交流特高压联网就更危险，除国网公司外全世界都不用交流特高压，怎能用它互联？根本不符合实际。他在国内已发展八项交流特高压工程严重浪费，其实合理的应以更安全的直流代替，相比他已造成1548亿元损失，应负法律责任。

一．从上世纪全球电网的发展经历研究全球能源互联网

直流作远距离输电和电网互联既安全又经济，完全可以替代交流特高压。为什么刘振亚要以全球能源互联网来推行交流特高压，重走世界已失败的道路？

回顾上世纪欧美俄日等曾为'远距离输电'而长时大规模研究交流特高压，前苏联为实现交流1200kV的1905公里单回路输电，在1985～1994的9年运行中,过电压问题特严重,电晕损耗特大,雷击跳闸特多,不得不在各段线路上都装设100%补偿的并联电抗器,结果最多只能送160万千瓦，实践证明前苏联经历也不能解决其技术风险,又极浪费投资,不得不永远降压500kV运行了。日本东京电力在1992～1999年建成交流1000kV线路共426公里,但未建变电站,只能500kV运行。

国网公司在国家发改委2005年北戴河召开的"特高压输电技术研讨会"报告称："根据东京电力的预测,2010年期间南岩木特高压干线有必要升压运行"。而在2007年底【国际大电网委员会】在日本大阪召开的《电力系统发展会议》时，本人作为会员作大会报告,以中国(除台湾一次外)从不发生重大停电的电网〈分层〉〈分区〉〈分散外接电源〉安全经验来论证不应采用交流特高压，在会中从东京电力代表得到的回答是："接受了教训，不再升压了"，日本至今也如此。

为什么上世纪欧美俄日经多年研究和实践结果都不再采用交流特高压？因为在直流输电技术上成功地应用可控硅代替了水银整流器,几十年来实践证明它不旦既安全又更经济达到了远距离输电的目的,而且采用直流背靠背实现〈分区〉，特别经多年中国安全实践效果突出。所以直流输电发展成功，交流特高压既不安全更极其浪费，在世界上确无实用价值了。国网公司采用交流特高压根本违反世界科学技术实践，违反我国成为世界安全首位的现行《电力系统安全稳定导则》〈分层〉〈分区〉规定，又严重浪费，只为了保持【政治经济垄断】，因为全国继续保持以直流分区，有可能全国改革按〈分区〉电力部门作行政主管，而取消在政治经济上都过於垄断的国网公司，有全国交流特高压联网就永远保持现有结构。2005年联合国经济社会部在纽约发表的报告(Multi-Dimension Issues in International Electric Power Grid Interconnections)指出"交流1200kV曾在俄罗斯的西伯利亚长线路使用，无论如何，超出1000kV时，能承受如此高电压的实际难度、设备和绝缘的代价，都过高而难以采用。" 联合国文件所指包括两个风险：一是技术难度风险，另一是经济代价风险，这是世界上从技术经济上判别交流特高压失败的结论。

此外，联合国文件还从电网结构上指出："长距离输电应用直流，和交流比较，超出600公里都是直流输电的经济距离，而且直流输电比较安全、可靠，有优良的特点。"联合国文件还指出不同交流电网通过直流联网，可以避免同步网本身运行出现的很多技术问题。又引证损失7000万千瓦的2003年美加大停电事故，任何一处故障都影响整个同步网，同步网愈大、线路愈长、电压崩溃和稳定问题愈严重，更会连锁反应导至全网大停电。

这说明全球能源互联网只应以直流互联，不应以交流互联，除中国外全球都不会再采用早已弃用的交流特高压，为什么刘振亚还带欺骗性的以它虚假互联？

二．从全球电网重大停电经历研究全球能源互联网

1.重大停电大都发生在庞大的交流互联网

1965年以来,世界发生25次重大停电(每次负荷损失＞800万千瓦),负荷损失占95%的重大停电都发生在庞大的交流互联网。其中损失居世界首位2003年8月14日美加重大停电就因为北美/加拿大安大略省采用交流互联造成。2006年11月4日欧洲电网瓦解重大停电也是各国以380kV交流不合理的自由互联造成，其他则发生在国内庞大的交流互联网上。

2.全球最严重的美加大停电就直接是美加两国的交流互联网造成- 事故证明合理的跨国联网方式是直流、不是交流图1表示世界最严重的2003年美加大停电为什么先失稳、后瓦解造成？因为美国东北部和加拿大东南部安大略省是跨国交流联网，成为一个不可控的负荷转移结构，而且采用不适当的继电保护原理/整定，一回线路过负荷碰树跳闸就负荷转移连锁反应地使相邻线路一条条'连锁跳闸'，直到重负荷叠加在长距离/高阻抗345/230/345kV串联联网上就发生失稳。造成这次事故的关键是美国和加拿大安大略省通过各级交流电压线路联在一起，构成跨国交流联网。如果美/加间是直流联网，完全可以避免这次失稳事故。事实上事故前加安大略省总负荷2321万千瓦，受北美电仅130万千瓦，占5.6%，但事故损失2250万千瓦，占97%，几乎全停，可见两国间应用交流联网遗害严重；北美负荷也损失4750万千瓦，总共损失7000万千瓦是世界损失最严重的重大停电。

图1   美加大停电的美/加交流

这次大停电还反映了系统间采用交流/直流互联网的危害性/优越性，就是另一个加拿大魁北克省和北美是直流联网（见图2），不旦魁北克省不受影响，反而该直流联到纽约长岛而使当地大停电后很快恢复用电，这次重大事故证实两国间采用交流联网已造成重大停电事故，只有采用直流联网才确保其优越性和必要性。

3. 美再以直流将全国再分9个大区的研究

世界上重大停电不仅最严重而且最多也发生在美国的东区和西区各3次，图2可见目前东、西区过大, 无规则的交流自由联网的缺点暴露无遗, 一旦故障/失稳必将连锁反应到全区,造成严重事故。2003年美国能源部召开两次"国家电网预想会议",研究了美国电网发展的电网Grid2030年预想计划,主要是建立由东岸到西岸,北到加拿大,南到墨西哥的跨越全国的主要采用超导体技术,电力储存技术和直流输电骨干网架, 特别是采用直流将现有的东西区内分更多的区。

2008年美国电科院(EPRI)和直流DCInterconnect公司曾研究了美欧重大停电,建议将美国东区应用直流隔离分为四个区，同时也适用于美国西区和欧洲(图3),全国总共分九个大区。可以说美国才认识到这是在电网　结构上解决重大停电的重要策略。

图2 现美国电网结构分区不足

4.全球最宠大的欧洲交流互联网接受事故教训采用直流隔离，将各国图2美国电网目前分区结构成为独立的交流网才确保安全2006年11月4日欧洲因380kV交流庞大电网而发生重大停电，欧洲通过多回线路东电西送926万千瓦。当其中双回线操作断开时，负荷转移使并列的其他线路因距离保护过负荷误动跳闸，使线路西部缺电,频率降到49Hz,低频减载共1700万千瓦负荷。从世界重大停电事故证明交流电网越庞大越不安全, 尤其像图4通过交流庞大电网大规模的926万千瓦远距离东电西送。在此次事故具备世界上电源和面积皆最宠大交流电网的欧洲已开始接受了中国以直流隔离分区的改造电力系统结构经验；一是采用直流将原庞大的交流大网分很多分区，首先是北欧和西欧间、还有波兰和瑞典间、芬兰和爱沙尼亚间、波兰和俄罗斯间、英法间皆陆续用直流联网。国际大电网的2014年4月ELECTRA杂志已刊登多年来己采用42套直流将宠大交流网分很多个分区,国家间以直流隔离；二是将原来的远距离东电西送的格局逐步改为各国电力自发自用。2014年欧盟各成国电网互联水平的前景和预测2020年所有成员国均实现装机自发自用，且和邻国互换率至少达到10%。从欧洲为解决电网重大事故问题而彻底以直流隔离将各国成为独立的交流网区才确保安全。

图3美国东西区各再分四个区

从欧洲电网结构的改革证明，全球能源互联网如果用交流互联就等於恢复欧洲危险宠大交流互联网的老路，尤其刘振亚宣传应用交流特高压联网就更为危险浪费。从欧洲重大停电和近年的电网重大改革证明能源互联网祗应用直流互联。

图4 欧洲宠大电网西电东送造成重大停电

三.我们应构建怎么样的全球能源互联网？

1.中国超高压电网以直流分区技术应同样应用于全球互联

中国电力容量近年已占世界首位,除台湾一次外,为什么从不发生重大停电？因为30多年来贯彻了《电力系统安全稳定导则》，建立了〈分层〉〈分区〉〈分散外接电源〉的〈三分〉电网结构,特别建立了六大区域都不过大的分区,区间主要用直流联网,完全防止了重大停电,成为世界上最安全可靠的电网结构。

表1从世界近半个世纪的实践分析,那些同步电网规模过大,又自由联网, 一有故障即连锁反应全区而造成重大停电；我国装机容量已占世界首位,但用直流分区后,各同步电网规模都不过大,构成坚强负荷中心,更分散外接电源,而不是规模庞大同步自由电网，结果很安全。

近半个世纪世界实践证明，交流电网不分区或不合理分区(区域仍过大), 已造成很多严重大停电, 对社会经济和人民生活造成严重影响。30多年来我国已按现行《稳定导则》安全分区,国家电网公司则采用交流特高压要将全国合成一个宠大同步电网，严重破坏我国〈分区〉安全基础，而且交流特高压线路每隔300公里必须有1000/500kV电磁环网支持,每回才能送300万千瓦,违反《稳定导则》〈分层〉规定；我国过去因<不分层>的高低压电磁环网造成的稳定破坏事故最为严重，1970至1980年就发生55次，占全部210次失稳事故的26.2%；1981至1987年仍然发生13次，占全部45次失稳事故的28.9%。我国损失最严重（380万千瓦）的2006年7月1日华中电网失稳事故也是违反<分层>规定造成的。现有交流超电压电网完全满足发展需求，区域范围和现有电压相适应而不过大，加强区内负荷中心和骨干网路,又分散外接电源,完全防止了重大停电,成为世界上安全又经济的电网结构。

随着负荷增长,预想将来我国大区还宜再分区,如南方电网已决定再分3～4个大区；本人又研究华东电网再分4个大区，投资为其交流特高压工程的十二分之一，既满足发展需要，将会解决短路电流过大等一系列问题, 比不需要的交流特高压网更为安全可靠；各大区随着负荷和电源增大，还将再〈分区〉缩小其范围更安全，所以现有的超高压电压完全满足发展需求，成为世界上最安全又经济的电网结构。对於各大区的外接电源，不超过600公里的外接电源可采用现有交流超高压的点对负荷中心输送；超过600公里采用直流输电。因此，作为网架或外接电源输送都完全没有必要采用交流特高压，何况它在技术原理上它有致命弱点，极不安全；在同等距离和输电容量的经济投资比较上, 它为交流500kV输电的2.8倍以上(600公里)，为直流输电的2.84倍(1000公里) 和4.24倍(2000公里)以上，极为浪费。

表2论证即已批准的交流特高压工程造价为直流输电造价的4.28倍，多浪费1548亿元，而且采用直流才不违反《稳定导则》〈分区〉<分层>规定，特别保证安全。

表2以直流代替现有的交流特高压工程的投资估算方法是来自2012年10月电规总院和西南、中南、广东电力设计院的<南方电网中长期网架结构研究>。

从技术经济特点上讲，发展交流特高压不仅严重破坏我国按<稳定导则>的安全<分区><分层>规定,而且特别浪费投资。中国大电网发展应该符合限制同步电网规模，将事故危害控制在有限范围内。中国的电网未来的重点发展方向应该是选择远距离、大容量、高效率的直流输电技术，为完善区域主干电网而应随电源/负荷发展而再<分区>。中国和俄罗斯电力多年来在黑龙江以直流背靠背相联安全有效，这才是全球能源互联网发展的主流趋势。

2.刘振亚宣传以特高压技术互联各国电网是违反科学的虚假宣传

刘振亚在2015年10月26日能源报/电力报登载【构建全球能源互联网推动能源清洁绿色发展】报告，指出主要将太阳能和风能可再生能源发电由特高压1000千伏及以上交流和 800千伏及以上直流的互联网输电构成。他在2015年12月10～11日柏林召开的《全球能源互联网中欧技术装备研讨会》上又重复指出"全球能源互联网是以特高压电网为骨干网架创新发展"，

（1）互联网输送是否主要是可再生能源？

我国应按科学发展又全面合理的策略大力发展可再生能源，第一必须有调峰蓄能设施配合，南网公司比较重视，但国网公司不负责配备应有的蓄能设施，结果弃风弃光电居世界首位。第二发展可再生能源应以分散就地或近处消纳为主，多年来全世界实践证明这才是最安全又经济的发展策略；第三特别是远离负荷中心的大规模集中可再生能源开发工程首先必须从安全、经济上进行严格规划论证，即使个别输送容量大/距离长也有直流输电，也根本不需要交流特高压输电。

欧洲的可再生能源发展较快，西班牙风电装机占总装机20%，发电量占8.7%；德国风电占总装机17%，电量占总7%；丹麦风电装机容量25%，发电量占16%。它们的风电皆以就地消纳为主，部分通过现有高低压线路传送，甚至连超高压也不需要。这是最安全又经济的办法。太阳能发电皆以就地应用为主。目前欧盟发展非洲北部的太阳和风能电力，采用直流远距离输送则是个别方式。2014年我国风电并网容量达8805万千瓦，居世界首位，占全国装机的6.9%，主要集中在东北、华北和西北，约共占88%。但其主要问题是远离负荷中心，过于集中，又缺调峰电源配合，所以弃风严重，年利用小时居世界末位。因此，将小容量、分布式风电（甚至是单台风电机组），采取低电压等级，靠近负荷点，就近（可以T接方式）接入配电网，对充分利用风能资源，对有效降低线损，对加强配电、农村电网，都是十分有利的，应给予足够的重视。利用太阳能的光伏发电，主要也应优先开发分散/分布型，在城镇住宅、工业、经济、公共设施等建筑屋顶建设分布式光伏发电自用，也可供热自用,我国计划到2015/2020年建设共1000/2700万千瓦分布式光伏发电,在建设地点排序上，应优先近负荷中心。因此，互联网输送什么电力？输送多少？其实由各项工程的可行性报告决定，没有必要以风电太阳能发电来虚假宣传交流特高压构成互联网。

（2）为什么刘振亚要虚假宣传用交流特高压或直流特高压作为互联网输电？

上世纪全世界经多年为长距离输电研究和实践直流成功,交流特高压失败而永远弃用，在国内也被南方电网/内蒙电网淘汰出局，只有国网公司为【政治经济垄断】，表2证明交流特高压造价为直流输电的4.28倍也要应用。怎能虚假的宣传要以国际早已弃用的交流特高压作为国际互联网输电呢？其目的就想为交流特高压留下生存空间。实际上互联网只应应用直流输电线路或背靠背相联,且互联网输电容量有限，不一定需要特高压直流,特别是直流背靠背从技术原理上判别即是容量最大也不需要特高压。

四．结语

我们按习近平总书记倡议探讨构建全球能源互联网的指示，从上世纪全球电网发展实践研究怎样构建全球能源互联网？特别从过去全球电网重大停电经历研究我们应构建怎么样的全球能源互联网？因为世界最严重的重大停电就发生在美国和加拿大的庞大交流互联网上，事故后美国曾研究以直流隔离将原两大一小交流区改为八大一小交流区。过去欧洲所有国家都联成为世界上最宠大的交流互联网，一有异常立刻波及全网而发生过重大停电事故，所以近年不得不以直流隔离代替交流互联，使各国成为独立的中小交流网区，各国电力改为自发自用，直流联网可提供10%电力交换，这才真正确保安全。

三十多年来中国为什么成为世界电力最安全国家？因为贯彻了现仍应执行的《电力系统安全稳定导则》，以直流隔离将全国电网<分区>分为六大区，任一区故障都不会波及邻区，所以防止了重大停电。随着电力增长，南方电网规划以直流隔离再分2～3个区已经能源局批准，后又接受本人建议广东再分东西两个区。本人曾建议华东电网以直流隔离再分4个区，其投资仅为华东交流特高压工程投资的十二分之一，相比更为安全合理而证实不需要严重浪费建设华东交流特高压工程。

十年来由於对交流特高压的争论，前一阶段华北-华中-华东交流特高压联网工程未得批准，今年8月川渝第三通道-雅安到武汉交流特高压工程也未得批准，刘振亚为了挽救交流特高压，于是采取全球能源互联网的办法来骗取领导以取得重视，来继续批准国内交流特高压工程。

国网公司采用交流特高压根本违反世界科学技术实践，只为了保持【政治经济垄断】，因为全国继续保持以直流分区，有可能全国改革按〈分区〉电力部门作行政主管，而取消在政治经济上都过于垄断的国网公司，但有了全国交流特高压联网就永远保持现有国网公司的结构了。

为什么刘振亚在宣传全球能源互联要首先应用交流特高压？请我国领导责成刘振亚实是求是回答这个问题。作为一个高级官员完全脱离实际的虚假宣传应负法律责任，特别是明知过去多项交流特高压工程（八条2019.6亿元）比采用直流输电或直流分区已多浪费1548亿元，是否也应负法律责任？