特高壓電網：風險超出想象 安全盡在掌握

　　我國特高壓交直流電網建設，始終在爭議聲中前行。爭議的中心之一，是特高壓技術的安全性。

　　國家電網目前累計建成“六交五直”、在建“三交六直”特高壓工程，我國在世界上率先進入特高壓交直流互聯電網時代。特高壓交直流互聯電網的技術風險，其實超出當年反對者的想象﹔但我國在電力系統控制和電工技術、裝備研究開發領域的突破，更超出大多數人的預期。27日在京舉行的第五屆中國電力發展和技術創新院士論壇上，中國電力科學研究院總工程師湯涌對此作了迄今最為系統的解讀。

　　基本格局：交直流互聯與新能源佔比增大疊加

　　作為2016年度國家科技進步一等獎“互聯電網動態過程安全防御關鍵技術及應用”首席科學家，湯涌在技術上如此定位國家電網——“世界上唯一同時運行特高壓交直流的電網”。他介紹，其中，直流輸電容量佔世界總容量的46%，跨區跨省輸電能力超過1.6億千瓦，“特高壓交直流互聯電網、電力大規模跨區輸送已成國家電網典型特征”。

　　同時，“十二五”期間，風電裝機年均增長33%，太陽能發電裝機年均增長178%，我國已是世界第一風電和太陽能裝機大國。“三北”（東北、華北、西北）地區，風電裝機比例超過15%，已成為這些地區的第二大電源﹔其中從西北的甘肅、青海、寧夏，新能源發電已超過50%。

　　交直流互聯與新能源佔比增大疊加，這就是當前電網與電源結構不斷調整的基本格局。

　　三大挑戰：局部故障轉變為系統性連鎖故障

　　由此，“電網特性發生了深刻而復雜的變化”，局部故障逐漸轉變為系統性連鎖故障，系統性安全（大停電）風險顯著增大。非當初特高壓反對者基於超高壓電網所能想象。

　　湯涌歸納電網安全面臨“前所未有的挑戰”，主要有三點：電力電子特征凸顯，連鎖故障風險增加，多時間尺度動態過程相互影響，穩定形態更加復雜，仿真分析難度加大﹔故障對互聯電網聯絡線的沖擊日趨嚴重，功率波動引發全網連鎖故障風險顯著增大﹔受電源結構深刻變化影響，受端電網電壓穩定問題日益突出。

　　他解釋，以挑戰二為例，故障對互聯電網的薄弱環節——聯絡線的功率沖擊日趨嚴重。如四川到華東的賓金直流，發生閉鎖同時換相失敗，會產生800萬千瓦功率沖擊，是常規直流的3—4倍﹔直流換相失敗還要多次再啟動，會產生2100萬千瓦瞬時功率沖擊和800萬千瓦反復功率沖擊，對華東電網造成很大風險。

　　超算仿真：重現過程還要解決“為什麼”和“怎麼辦”

　　如何應對挑戰？湯涌給出三大技術措施：掌握電網特性的仿真分析技術，互聯電網聯絡線功率分析與控制，受端電網電壓穩定評估與控制技術。

　　湯涌表示，現代電網可說是最復雜的人造系統，“比登月還要復雜”。要掌握這麼復雜的東西，光靠經驗是不夠的，“不能把未來電網安全構建在經驗基礎上，而是要去驗証它”。所謂驗証，就是仿真，“因為電網是一個實時運行系統，是不能停的”，隻能仿真驗証。

　　為此，建立了國家電網仿真中心，由數模混合仿真實驗室、超級計算中心、多時間尺度仿真軟件、國家電網仿真計算數據中心四部分組成。其中的超級計算中心，核心設備是曙光超算機群，共有810台服務器，近24000個計算核心，理論峰值計算能力超過每秒900萬億次，是世界首個電力系統專用的超算中心，具備海量的電網仿真計算能力。比如，使用國家電網2016年方式計算數據，9000個仿真作業隻需30分鐘就能完成全部計算，和台式機相比計算速度提升3000倍以上。

　　但他同時強調，仿真只是重現系統的動態過程，並不能解決“為什麼會這樣”和“應該怎麼辦”的問題。目前，這些還要靠專家“人工經驗”來決策，這就有賴於智能仿真分析，即仿真算得准算得快之外，還要對計算結果作智能分析，做到運行方式智能生成，穩定特性智能分析，安全穩定措施智能決策，避免安全穩定控制措施失效的風險，防止大面積停電。（記者 瞿劍）