改革開放40年來(lái)，我國(guó)電力系統(tǒng)無(wú)論在系統(tǒng)規(guī)模、裝機(jī)容量、技術(shù)水平還是安全運(yùn)行水平等方面，都發(fā)生了巨大的變化，取得了顯著的進(jìn)步。日前，記者就此采訪了中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)電科院名譽(yù)院長(zhǎng)周孝信。

從孤立分散到交直流互聯(lián)大電網(wǎng)

周孝信表示，8年前，他做過一個(gè)關(guān)于世界電力系統(tǒng)發(fā)展階段的調(diào)研，研究發(fā)現(xiàn)世界電網(wǎng)的發(fā)展大體上可以劃分為三代。第一代電網(wǎng)主要在1950年之前，主要特點(diǎn)是小機(jī)組(不超過10萬(wàn)千瓦)、低電壓(不超過220千伏)、小系統(tǒng)(省級(jí)及以下電網(wǎng))。第二代電網(wǎng)是在1950年到上世紀(jì)末，得益于經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展，第二代電網(wǎng)在第一代的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)，特點(diǎn)是大機(jī)組(達(dá)到百萬(wàn)千瓦級(jí)別)、超高壓和特高壓、大型交直流互聯(lián)電網(wǎng)的出現(xiàn)。在這一階段，通過對(duì)遠(yuǎn)方水電的開發(fā)推動(dòng)大型電網(wǎng)的發(fā)展，是各國(guó)的普遍共性。進(jìn)入21世紀(jì)后，世界各國(guó)由于對(duì)化石能源枯竭的預(yù)期和環(huán)境惡化的關(guān)注，開始倡導(dǎo)發(fā)展新能源，第三代電網(wǎng)的發(fā)展進(jìn)程也由此開啟。其特點(diǎn)是骨干電源與分布式電源結(jié)合、主干電網(wǎng)和局部電網(wǎng)結(jié)合、可再生能源逐步替代化石能源、綜合能源系統(tǒng)和電網(wǎng)智能化等。

周孝信認(rèn)為，我國(guó)電網(wǎng)的發(fā)展歷程和世界電網(wǎng)的整體發(fā)展歷程類似，只是我國(guó)電網(wǎng)發(fā)展相對(duì)滯后。1949年新中國(guó)成立以后，雖然我國(guó)也開始發(fā)展自己的水電系統(tǒng)，但那時(shí)規(guī)模還比較小，除東北電網(wǎng)外基本上都局限在省級(jí)電網(wǎng)的范圍內(nèi)。直到上世紀(jì)70年代，我國(guó)才真正意義上進(jìn)入第二代電網(wǎng)。

1969年投運(yùn)的劉家峽水電站裝機(jī)容量122.5萬(wàn)千瓦，是當(dāng)時(shí)我國(guó)裝機(jī)容量最大的水電站。由于當(dāng)時(shí)甘肅省內(nèi)消納能力有限，劉家峽發(fā)出的水電需要在整個(gè)西北地區(qū)(新疆除外)范圍內(nèi)消納。所以，在電壓等級(jí)上，需要將輸電電壓從220千伏升至330千伏，線路途徑500多千米，將劉家峽的水電送到西安地區(qū)。在此線路的基礎(chǔ)上，形成了包括陜西、甘肅、青海在內(nèi)的我國(guó)第一個(gè)跨省大型電網(wǎng)。這也標(biāo)志著我國(guó)基于330千伏超高壓輸電的區(qū)域電網(wǎng)正式形成。

在當(dāng)時(shí)極為困難的條件下，我國(guó)依靠國(guó)內(nèi)科研力量獨(dú)立自主研發(fā)并成功應(yīng)用了330千伏輸電技術(shù)和裝備，為500千伏、750千伏輸電技術(shù)研發(fā)應(yīng)用提供了技術(shù)和人才的基礎(chǔ)。改革開放后，我國(guó)在330千伏輸電技術(shù)的基礎(chǔ)上研究500千伏輸電技術(shù)，并結(jié)合國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)消化，于1981年投產(chǎn)我國(guó)第一條500千伏輸電線路——平武線(平頂山到武漢)。此后，基于500千伏交流輸電技術(shù)的華中、東北等電網(wǎng)的網(wǎng)架建設(shè)陸續(xù)起步，全國(guó)各大區(qū)域電網(wǎng)逐步形成。

除交流輸電外，在我國(guó)第二代電網(wǎng)的發(fā)展過程中，直流輸電得到快速發(fā)展。1979到1980年，水電部派遣一個(gè)包括周孝信在內(nèi)的20多人的科研團(tuán)隊(duì)到加拿大魁北克水電局學(xué)習(xí)。當(dāng)時(shí)加拿大的直流輸電技術(shù)和工程建設(shè)都很先進(jìn)，而國(guó)內(nèi)的研究力量薄弱，電網(wǎng)中直流輸電工程應(yīng)用方面還是空白。他在學(xué)習(xí)期間搜集了一些國(guó)外直流輸電系統(tǒng)的資料帶回國(guó)內(nèi)，并按國(guó)內(nèi)要求提出了初步的直流輸電仿真分析模型，為未來(lái)的直流輸電工程研究做準(zhǔn)備。

周孝信介紹，從1985年開始，以中國(guó)電科院為主，相關(guān)單位集中力量研究國(guó)外先進(jìn)的直流輸電技術(shù)，配合我國(guó)第一個(gè)引進(jìn)消化技術(shù)和裝備的直流輸電工程(1989～1990年投產(chǎn)的葛洲壩—上海±500千伏直流輸電工程)，開展了大量的技術(shù)消化和調(diào)試工作。

通過該工程，我國(guó)初步掌握了直流輸電工程的系統(tǒng)研究和分析方法，在自主研發(fā)的電力系統(tǒng)分析綜合程序中增加了直流輸電系統(tǒng)模型分析功能，并通過直流輸電工程的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試得到驗(yàn)證，成功應(yīng)用于該直流輸電工程投產(chǎn)后的調(diào)度運(yùn)行和后續(xù)工程的研究中。

上世紀(jì)90年代初，南方電網(wǎng)建成了第一條交流500千伏輸電工程——天生橋—廣州±500千伏直流輸電工程，開啟了南方電網(wǎng)大規(guī)模西電東送的進(jìn)程。1993年元旦，周孝信和電科院調(diào)試人員都沒有回家過節(jié)，一直在工程現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。

2000年年底，隨著天生橋一、二級(jí)水電站全面投產(chǎn)發(fā)電，天生橋至廣州±500千伏直流輸變電工程單極投產(chǎn)，國(guó)內(nèi)首個(gè)交直流并聯(lián)混合輸電系統(tǒng)由此誕生。中國(guó)電科院全面介入了該系統(tǒng)的研究和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，經(jīng)過不懈努力，攻克了交直流并聯(lián)電網(wǎng)運(yùn)行控制關(guān)鍵技術(shù)，支撐了電網(wǎng)由純交流向交直流并聯(lián)系統(tǒng)的發(fā)展。

2009年和2010年，我國(guó)首條1000千伏特高壓交流輸電線路工程和±800千伏特高壓直流輸電工程相繼投產(chǎn)。中國(guó)電科院緊密配合公司、規(guī)劃設(shè)計(jì)研究單位、裝備制造企業(yè)，做了大量試驗(yàn)研究和工程調(diào)試工作，掌握了特高壓交流和直流輸電技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)升級(jí)和裝備國(guó)產(chǎn)化，推動(dòng)我國(guó)電氣裝備制造業(yè)的發(fā)展作出了突出貢獻(xiàn)。

現(xiàn)在，我國(guó)已形成完整的交直流電壓系列，擁有成熟的標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備體系，在特高壓輸電技術(shù)方面達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。

我國(guó)電網(wǎng)進(jìn)入構(gòu)建 新一代電力系統(tǒng)的新階段

周孝信認(rèn)為，當(dāng)前，電網(wǎng)發(fā)展已進(jìn)入第三代，即構(gòu)建新一代電力系統(tǒng)的新階段，面臨著全新的問題和挑戰(zhàn)。

第三代電網(wǎng)最主要的特點(diǎn)是可再生能源在電力系統(tǒng)中的比例不斷提高。我國(guó)提出，到2050年，全國(guó)電量的60%以上要靠包括可再生能源在內(nèi)的非化石能源提供。我國(guó)的電力系統(tǒng)需要適應(yīng)這一發(fā)展趨勢(shì)，努力研究怎樣消納高比例的可再生能源，將棄風(fēng)、棄光和棄水電量限制在合理水平。

第二個(gè)特點(diǎn)是隨著可再生能源接入和直流輸電的發(fā)展，電網(wǎng)中電力電子裝備的比例不斷提高。我國(guó)已經(jīng)建成10余項(xiàng)特高壓直流輸電工程，“西電東送”的規(guī)模很大，電力電子裝備替代了大量的傳統(tǒng)電磁裝備，發(fā)揮著輸送、分配和接納可再生能源的作用。但同時(shí)，由于大規(guī)模的直流輸電和分布式發(fā)電進(jìn)入電力系統(tǒng)，給電力系統(tǒng)的運(yùn)行、控制帶來(lái)相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。其中，電力電子裝備使整個(gè)系統(tǒng)的慣量減小了，抵抗擾動(dòng)的能力減弱，會(huì)帶來(lái)一定的安全隱患，現(xiàn)在正在加緊研究解決之中。