各自为政的美国电网

据统计，全球自1990年以来发生23次重大停电事故，美国就有5次，是发生次数最多的国家。

近年来美国电网设备老化、技术陈旧问题逐渐显现，极端天气引起的大面积停电事故时有发生。对此，美国前能源部长比尔·理查森近期在美国《政治家》时政新闻网站上撰文指出，美国电网还停留在第三世界国家的水平。美国这样的超级大国，电网却只是第三世界水平，这其中的问题和原因有必要深入探讨。

设备老化、技术陈旧问题突出

美国电网迄今已有100多年的建设发展历史，最初是由私营和公营电力公司根据各自的负荷和电源分布组成一个个孤立的电网，随后在互利原则基础上通过双边或多边协议、联合经营等方式相互联网，逐步形成了东部、西部和德克萨斯三大联合电网，这三大联合电网之间仅由少数低容量的直流线路连接，分别占美国售电量的73%、19%和8%。

美国的输电网纵横交错，常见的电压等级有765千伏、500千伏、345千伏、230千伏、161千伏、138千伏、115千伏。据美国能源信息署（EIA）统计，2012年美国200千伏以上高压输电线路有30.7万公里，其中包括约3888公里的765千伏交流输电线路，以及3545公里±500千伏直流输电线路。

美国电网建设时间较早，电网结构在20世纪中期已基本成型。随着经济和电力需求增速趋缓，电网的建设与改造明显停滞。从1995年到2012年，美国200千伏及以上输电线路长度仅增长27%，而同期我国电网增长了367%。目前，美国电网规模已落后于我国，2012年我国200千伏及以上输电线路长度达到51.49万公里，是美国的1.68倍。

目前，美国电网设备老化、技术陈旧问题突出。按照美国能源部（DOE）统计，70%的输电线路和电力变压器运行年限在25年以上，60%的断路器运行年限超过30年。陈旧电网面临保障供电可靠性的巨大挑战，恶劣的天气和自然灾害时常给美国电力供应带来严重影响，例如今年1月严寒天气下美国中西部数万居民遭遇停电，2012年飓风“桑迪”造成740万户居民大停电。

近年来，美国电网面临输电网投资不足、可再生能源消纳困难、电网安全可靠性有待提高等问题。

美国输电网投资不足、建设缓慢。美国输电网投资自上世纪70年代以来一直裹足不前，而且长期滞后于电力需求和发电容量的增长。由于输电投资水平低，跨州、跨区电网联系薄弱，输电能力不足，造成了输电瓶颈，使拥有廉价电的州无法送至电力缺乏的州，所以美国亟须建设新的输电线路。美国输电网投资不足的原因包括两方面，一是跨州输电项目建设需要多个州的监管部门同意，有时还要多个联邦政府部门同意，审批程序复杂、审批时间长、获得批准难；二是输电项目投资回报低、建设周期长，与其他领域相比缺乏投资吸引力，影响了输电项目建设资金的筹集。

美国电网面临风电等可再生能源并网及大范围消纳问题。美国风能资源丰富，陆上风能资源主要集中在中部地区，远离东部负荷中心；海上风能资源集中在东、西海岸线，尽管距离负荷中心较近，但海上风电技术仍未成熟，开发成本较高。太阳能资源主要分布在地广人稀的西南沙漠区域。因此，大规模开发陆上风电和太阳能等可再生能源，需要建设更多跨越数州的远距离输电线路，输电网投资大大增加。此外，可再生能源发电出力稳定性差、可预报性低带来的运行问题，也是目前美国电网运行需要解决的基本问题。

美国电网安全可靠性有待加强。美国电网具有典型的分散化发展模式特点，全国共有500多家电网企业，分散化的产权结构和区域化的发展格局导致美国至今尚未形成全国性电网。这种分散式发展模式增加各区域电网间调度运行协调难度，对系统安全构成很大威胁。据统计，全球自1990年以来发生23次重大停电事故（损失负荷超过500万千瓦），美国就有5次，是发生次数最多的国家。其中，2003年8月14日发生的美加大停电事故，充分暴露了美国跨区电网运行不协调的问题，也表明输配电网的天然属性更适合统一的集中管理。

管理模式制约电网升级

美国联邦体制下难以整合形成协调统一的全国性电网。美国实行自由竞争的市场经济体制，美国电网建立在私有化基础上，由不同所有权属的电网逐步互联发展起来，由于输电网产权分散、难以整合，至今难以形成全国性电网。美国联邦政治体制下，各州电网监管权限大，而联邦职责有限，电网发展主要由各州主导，各州更多从各自利益出发，很难实现从全国能源布局及资源优化配置高度统筹规划电网发展。

美国经济和电力需求增速放缓，电网发展缺乏驱动力。美国已完成工业化、城镇化，经济发展速度趋于平缓，电力需求增长缓慢。由于驱动力不足，美国电网在20世纪中期完成快速扩张后开始停滞。美国电网投资在1975〜1999年逐年下降，投资额每年平均下降约8600万美元，直到2005年才恢复到1975年投资水平。近年来美国电网投资有所增长，主要是电网陈旧基础设施升级改造、适应可再生能源发展的输电线路投资，以及智能电网建设和技术应用等。

电网分散管理体制是制约美国输电网升级发展的最大障碍。美国跨州和跨区电网联系薄弱，存在输电阻塞，亟须建设新的输电线路。但是，近年来美国输电网建设缓慢，其根本原因是分散的电网管理体制。一方面，电网监管权分属联邦和州政府，这种体制下很难形成协调一致的管理政策；另一方面，各州电力市场化改革模式和进程不同，各州电网管理体制机制及规范标准也存在较大差异，输电网规划、建设和管理面临跨州协调困难、输电项目审批程序复杂、审批时间长、获批困难等问题。据北美电力可靠性公司（NERC）研究，美国输电网项目从许可、选址到建设通常需要7〜10年时间。

电网调度管理分散、运行机制不畅是美国电网安全事故频发的深层次原因。美国尚未实现全国联网，没有全国性调度机构，全国电网的安全可靠性仅由NERC协调。目前，美国电网共有520家电网公司，设立了127个分区控制中心。在美国电力工业格局和体制机制下，协调数量众多的电网企业和调度运行机构难度很大，电网安全责任落实的复杂程度也显著加大。美国多次大面积停电事故充分说明，过度分散的电网管理和调度运行体制，不利于大电网安全稳定运行。近年来，美国正采取措施来加强电网集中化管理，如成立了独立运行机构(ISO)和区域输电组织（RTO）、推行强制性电网运行可靠性标准等。

此外，美国电网发展没有及时跟上可再生能源发展等新形势。美国的煤炭和天然气资源丰富，电源布局与负荷中心基本一致，电力供需以就地平衡为主，远距离输电需求不大。但近年来，可再生能源发电装机比重扩大改变了这种状况。美国可再生能源资源丰富地区远离负荷中心地区，可再生能源规模化发展面临远距离输送和大范围消纳问题。相对于美国可再生能源快速发展，输电网建设却停滞不前，这种不协调的发展节奏，给可再生能源发展带来负面影响。目前，由于缺乏大规模远距离的跨区输电通道，风电等可再生能源发展已经受到制约。但在目前体制机制下，可再生能源远距离大容量输送所面临的跨州输电线路规划、选址和成本分摊等问题还难以有效解决。

对我国的启示

分散式电网管理体制增加电网规划、建设、运营协调难度，不利于电网协调可持续发展。美国电网产权分散、管理分散，形成区域化发展格局，难以整合成协调统一的全国性电网。过度分散的电网管理体制导致输电网规划、建设、调度和管理协调困难，也不利于大电网安全稳定运行。相较于美国，我国电网在统一管理体制下，更能发挥规模优势，有效降低建设、运行和管理协调成本，在近20多年电网高速发展的同时，未发生过重大电网安全事故，充分说明统一的电网管理体制更有利于促进电网协调可持续发展。

与美国不同，我国能源资源与负荷需求逆向分布，客观上要求我国电力发展必须走远距离、大规模输电的道路，满足我国能源资源大范围优化配置需求。因此，加大特高压等远距离、大容量跨区输电线路建设力度，是满足我国能源大规模开发的外送需求，促进风电等可再生能源规模化发展和大范围消纳，保障国家能源战略实施的有效方式。

我国经济和电力需求持续增长，决定了我国电网仍处于快速发展阶段。目前，我国电网还相对薄弱，应建立健全电网投资的激励机制，建立合理的电价机制，保障电网持续发展能力，使电网适度超前发展，以满足社会经济发展需求，并增强电力长期安全保障能力。

（作者单位：国网能源研究院）