薛禹勝中國工程院院士、國網電力科學研究院名譽院長

在滿足負荷對量與質的需求不斷提高的同時，我國電力工業的發展還承擔著建設資源節約與環境友好型社會的責任。但受資源、環保、運輸、土地等客觀因素的制約，多年來，電源與負荷的空間距離不斷加大，需要輸送的電力也快速增長，突破了原有電壓等級的電網傳輸能力。電網發展方式成為關鍵，更高電壓的電網成為發展的必然。隨著同步電網規模的擴大，未來電網的安全性問題也面臨新的挑戰。作為長期從事電網安全性及控制措施研究的科研單位，中國電科院與國網電科院遵循電網發展的客觀規律，對我國電網的發展模式及其安全穩定性的分析與控制進行了長期的研究和實踐。

一、電網互聯和規模擴大是世界電網發展的客觀規律

由于能源資源分布不均，能源構成和價格以及負荷需求的地區差異，大電網互聯不但成為能源安全、環境安全及電力安全的重要保障，也帶來多方面的經濟效益，因此一直是各國電網發展的客觀規律。在北美、歐洲、獨聯體、巴西、南非、中東等地區還出現了跨國互聯的同步電網。

建國后，我國電網的互聯也經歷了從省網到區域電網，再到跨大區電網的發展階段。從上世紀90年代初開始，我國全面實施西電東送、南北互供和全國聯網的戰略工程。截至2005年6月，全國跨大區互聯電網初步形成，保證了三峽、二灘等大電站的電力消納和安全穩定運行，取得了大容量輸電、互為備用、調劑余缺等聯網效益，對于緩解長江三角洲、京津唐和珠江三角洲等地區電力緊缺局面發揮了重要作用。

國內外大規模互聯電網的發展歷程一致表明，聯網除獲得輸電效益外，還取得了共享事故備用和調峰容量、水火互補、跨流域補償、提高供電可靠性、資源優化利用等綜合效益。從而，供電緊張的地區和國家可從相鄰電網獲得支援，增強了對電源、負荷及電力市場變化的適應性。交流同步聯網方式經歷了由初期弱聯系到結構逐步加強的階段，提高了電網輸送能力和安全穩定控制能力。

當前我國正處于電網互聯發展的重要時期，需要通過開發西南水電基地、北方煤電基地和可再生能源基地，向東部和中部負荷中心地區送電，到2020年，總規模將達3.5億千瓦。為滿足如此大規模電力傳輸的要求，全國聯網的格局必須進一步得到加強。

二、構建華北—華中—華東特高壓同步電網是滿足安全穩定要求的最佳目標模式

根據我國電網發展的實際情況，中國電科院研究了我國同步電網發展的合理模式。華中電網水電比重大，其東部四省能源匱乏；華北電網是純火電系統，該地區是我國重要的煤炭基地；華東地區經濟發達，市場空間大。華北、華中、華東同處電力流受端，具有水火互補、水風互補、風火互補、豐枯互濟聯網效益，它們彼此為鄰，網間距離短、聯網投資省、安全性好。將“三華”作為一個整體，統籌規劃受端電網主網架方案，符合加強受端電網建設的客觀規律。根據不同的技術條件，篩選出下述三種規劃方案做技術經濟比較：

一是500千伏異步方案，華北、華中、華東電網以500千伏交流為主網架；華北—華中維持特高壓單回線弱聯系不變，與華東通過直流異步聯網。

二是特高壓異步方案，華北、華中、華東分別采用特高壓交流構建主網架，華北—華中與華東之間通過直流異步聯網。

三是特高壓同步方案，華北、華中、華東通過特高壓交流構建主網架，形成“三華”同步電網。

上述三個方案與西北和東北送端電網之間都通過直流異步聯網。

安全穩定分析結果表明，“三華”500千伏異步方案中，短路電流大面積超標。若采用降低短路電流的措施，將破壞電網結構，只是權宜之計，不能徹底解決電網發展帶來的短路電流增長問題。此外，華東、華中共有超過100條交流線路，即使安裝SVC/STATCOM，也無法解決“N-1”故障下的電壓崩潰問題，不滿足《電力系統安全穩定導則》（以下簡稱“導則”）的第一級安全穩定標準。大規模電力通過直流送入東中部負荷中心，形成典型的"強直弱交"電網結構，無論交流系統還是直流系統發生故障，都可能引發大范圍潮流轉移和電壓崩潰等連鎖反應，導致大面積停電。

“三華”特高壓異步方案可以解決前一方案的短路電流大面積超標問題及直流故障后交流系統功率轉移能力不足的問題。

存在的主要問題是饋入華東電網的直流規模超過交流電網承受能力。交流線路發生“N-1”短路故障引起的電壓穩定問題仍然突出。即使大量加裝SVC/STATCOM，也不能完全滿足“導則”中“N-1”相關標準要求，發生大面積停電的風險仍然較高。

“三華”特高壓同步方案形成“強交強直”的輸電格局，與異步方案相比，大幅度提高了東中部地區接受區外電力的能力。既解決了制約電網發展的短路電流增長問題，又解決了東中部地區多直流饋入引起的嚴重的電壓不穩定問題，可以滿足“導則”規定的規劃設計標準。該方案的電網安全穩定性、運行可靠性和抵御事故的能力可以保障我國經濟社會長期可持續發展所需的電力供給。

為滿足未來“三華”受電需求，遠距離大容量輸送是必需的。未來電網將出現大規模交直流并列運行和受端電網直流集中饋入的兩大特征，這給電網安全穩定運行帶來風險。未來電網中通道必須具有足夠的潮流轉移能力，受端具有足夠的電壓支撐能力才能保障電網的安全。以500千伏電網為骨干，則與需要的電力輸送能力相去甚遠，絕不可取；發展特高壓異步方案只能解決潮流轉移問題而無法解決受端電壓支撐問題。發展 “三華”特高壓同步電網則能最終徹底解決困難。

三、大規模特高壓同步電網的安全性可以得到保障

大電網承受擾動的能力比小電網顯著增強。同步電網具有受到擾