近日，美國加州由于極端高溫天氣等原因導致的電力危機再度引發(fā)各方對電網安全的關注。加州電力供應緊張期間，鄰近州不但沒有組織向加州進行有效的電力支援，反而降低了與加州的聯(lián)絡線輸送功率，充分暴露了美國電網大范圍應急互濟能力及資源配置能力的不足。相比之下，我國已建成全球電壓等級最高、電網規(guī)模最大、配置能力最強、安全運行時間最長的特大型交直流混合電網，為服務我國能源生產與消費革命、助力能源安全新戰(zhàn)略落地實施提供了堅強保障。
大電網是我國實現(xiàn)能源資源
全國優(yōu)化配置的必然選擇
資源稟賦差異決定了我國應形成“構建大電網、融入大市場”的發(fā)展格局。眾所周知，我國能源資源與生產力逆向分布，80%以上的煤炭、水能、風能和太陽能資源分布在西部和北部地區(qū)，70%以上的電力消費集中在東中部地區(qū)，能源基地距離負荷中心1000-4000公里。這樣的資源與需求分布格局，客觀上需要在全國范圍內自西向東、自北向南大規(guī)模、遠距離調配能源。
目前我國跨省區(qū)輸電主要采用特高壓輸電技術，具有大容量、遠距離、低損耗、占地少等特點，是實現(xiàn)能源資源大范圍優(yōu)化配置的最佳技術選擇。另外，電網屬于網絡型產業(yè)，大電網有利于提高生產效率，符合經濟規(guī)律。因此，建設全國互聯(lián)電網，推動能源資源在全國范圍優(yōu)化配置，成為我國提高能源利用效率的必然選擇。
相比之下，美國長期以來采用局部聯(lián)網、就地平衡的發(fā)展方式，無法實現(xiàn)在全國范圍內進行資源優(yōu)化配置。此次美國加州鄰近各州因同在高溫區(qū)，自身電力供應緊張，因此不僅沒有組織向加州進行有效的電力支援，反而降低了與加州的聯(lián)絡線輸送功率，對加州的輸送電力僅為當日最大輸送電力43%和52%；而相對較遠的非高溫區(qū)本身與加州聯(lián)絡較弱，最大輸送電力僅為高溫區(qū)內的39%，即使自身電力富裕也“愛莫能助”。
大電網優(yōu)化配置資源優(yōu)勢
推動我國能源生產與消費革命
據統(tǒng)計，“十二五”以來，我國可再生能源持續(xù)保持高速增長，光伏更是經歷了并網裝機規(guī)模5年增長200倍的高速發(fā)展期?？稍偕茉锤咚侔l(fā)展的同時，本地消納能力不足導致西部、北部局部地區(qū)棄風、棄光、棄水問題嚴重。通過加快可再生能源送出通道建設、強化清潔能源全網統(tǒng)一調度、建立跨區(qū)域旋轉備用共享機制等措施，實現(xiàn)清潔能源全國優(yōu)化配置，有力支撐了我國西南水電基地、“三北”新能源基地開發(fā)和高效利用。
據統(tǒng)計，2019年國家電網有限公司跨區(qū)跨省輸送電量7679億千瓦時，其中清潔能源占比由2010年的23%提高到2019年的33%；支撐國網經營區(qū)清潔能源裝機超過6億千瓦，占比由2010年的23%提高到2019年的39%。同時，新能源利用率持續(xù)提高，2019年達96.8%，圓滿完成國家清潔能源消納三年行動計劃年度控制目標。
統(tǒng)籌大電網與分布式電源協(xié)調發(fā)展
以更經濟的方式滿足東中部電力需求
中國工程院院士杜祥琬多次呼吁要重視以分布式發(fā)電與集中式發(fā)電相結合的方式發(fā)掘電力潛能，他強調：“分布式電源發(fā)展仍處于初級階段，需要我們做好充分的思想和技術準備來應對比較高比例、大規(guī)模的分布式電源發(fā)展，并且考慮集中式電網如何與此相適應?！币虼耍獏f(xié)同推進電網與分布式電源有序發(fā)展，將分布式電源作為大機組、大電網的有益補充，共同為東中部地區(qū)經濟社會發(fā)展提供優(yōu)質且經濟的電力保障。
分布式電源具有清潔、就地平衡、效率高等優(yōu)勢，在多重因素推動下快速發(fā)展，尤其是近幾年，我國東中部地區(qū)分布式光伏呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。2019年國網經營區(qū)分布式光伏并網規(guī)模約5700萬千瓦，同比增加約1200萬千瓦，其中，東中部分布式光伏容量4952萬千瓦，占該公司經營區(qū)的85.8%。未來，東中部仍將是我國電力負荷中心，保障其電力供應要統(tǒng)籌分布式電源發(fā)展與系統(tǒng)平衡調節(jié)能力，大電網則有利于在更大范圍調動多方靈活調節(jié)資源，滿足大規(guī)模分布式電源并網需求。
大電網互濟能力保障
我國電氣化進程有序推進
隨著技術發(fā)展，居民、商業(yè)、建筑、交通等領域電氣化進程逐漸加快，各類新型負荷接入電網比重也越來越高，對電網的安全穩(wěn)定運行提出了更高要求。通過提高電網大范圍配置及互濟能力，保持電網的統(tǒng)一性，確保電力系統(tǒng)安全運轉，有效支撐了我國北方“煤改電”、長江流域港口岸電全覆蓋、電動汽車充換電設施和車聯(lián)網平臺建設等重大工程，在助力我國電氣化進程有序推進的同時，促進我國能源消費轉型升級。預計到2050年，我國電能占終端能源消費比重將超過50%。
一方面，通過將西部、北部清潔可再生能源輸送到東中部，有效推動負荷中心用能成本降低。2019年迎峰度夏期間，復奉、錦蘇、賓金三條特高壓直流滿功率運行，將西南清潔水電送往華東，輸送電力達2160萬千瓦，送電超過1000億千瓦時，初步測算，每年可節(jié)省用能成本近百億元。另一方面，促進西部資源優(yōu)勢轉化為經濟優(yōu)勢。2019年，西北五省（區(qū)）全年累計外送可再生能源696億千瓦時，占全年發(fā)電量的23%，增加稅收28億元，提供就業(yè)崗位超過4.2萬個。新能源正成為西部北部地區(qū)重要的戰(zhàn)略性新興產業(yè)，結合數(shù)字經濟發(fā)展熱潮，“互聯(lián)網+新能源”、新能源大數(shù)據等新業(yè)態(tài)正引領當?shù)啬茉串a業(yè)轉型升級。
堅持技術創(chuàng)新與大電網統(tǒng)一調度
確保我國電網安全穩(wěn)定運行
合理的電源結構和電網結構是電網安全穩(wěn)定的基礎，亦是大電網應對極端情況、凸顯“安全韌性”的根本。為此，多位院士專家呼吁大電網要不斷增強極端災害的抵御能力。
其中，中國工程院院士范維澄提出電網“安全韌性”概念，強調要“提升電網在面對各類自然災害甚至是恐怖襲擊、局部戰(zhàn)爭時的抵御能力，增強‘安全韌性’”；中國工程院院士干勇指出，電網規(guī)模越大，越要提高應變能力，對可能發(fā)生的人為攻擊、自然災害帶來的破壞做好風險防范和緊急預案；中國工程院院士邱愛慈判斷，過去強調的“三道防線”主要解決系統(tǒng)內部穩(wěn)定性和安全問題，并沒有考慮外界極端條件下的威脅，包括網絡攻擊、自然災害，在這樣的情況下，電網應急能力和快速恢復能力還需要被充分考慮。
近年來，隨著我國新能源快速發(fā)展，網源建設不同步、系統(tǒng)調峰能力不足等系統(tǒng)結構性問題凸顯；而高比例新能源并網帶來的電網電力電子化、空心化問題也直接威脅系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。同時，新能源自身電力保障能力弱，負荷高峰期間不能有效保障供應，成為導致近期國外幾次電力危機的主要原因，這些都對電力系統(tǒng)整體結構優(yōu)化提出更高要求。
對此，業(yè)界人士建議，堅持技術創(chuàng)新引領，突破并完善一批關鍵技術。為推進電力系統(tǒng)結構協(xié)同優(yōu)化，需在源、網、荷各環(huán)節(jié)加快突破一批核心技術。
在電源側，重在提升新能源并網性能和發(fā)電成本的市場競爭力，需不斷完善新能源發(fā)電功率預測、虛擬同步機等電網友好型新能源發(fā)電核心技術；在電網側，重在進一步提升電網資源配置能力、平衡調節(jié)能力和安全穩(wěn)定控制能力，需加快突破高電壓等級柔性輸電、直流電網及大容量海底電纜、超導輸電等先進輸電和新一代智能電網技術；在負荷側，重在持續(xù)提高終端電能利用效率，需加快突破大容量高效率長壽命儲能技術、綜合能源利用技術及多元智能用電技術等。中國工程院院士韓英鐸曾指出：“規(guī)模儲能特別是電力儲能技術發(fā)展對電網及時平衡、負荷側削峰填谷會帶來很大影響?！?
同時，堅持大電網統(tǒng)一調度，用中國方案解決中國問題。安全可持續(xù)的電網是資源優(yōu)化配置的前提、電力市場高效運轉的基礎。電力系統(tǒng)的特殊性在于發(fā)、輸、配、用實時平衡，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會導致系統(tǒng)性安全。因此，應盡可能將安全責任內生化，如果安全主體過多，不僅會導致較高的溝通協(xié)調成本，也可能導致“各掃門前雪”，出現(xiàn)“個體最優(yōu)”但卻不是“系統(tǒng)最優(yōu)”。事實證明，我國電網長期實行“統(tǒng)一調度、分級管理”的調度機制，確保了電力生產各環(huán)節(jié)指令統(tǒng)一、步調一致，提高了電力系統(tǒng)抵御重大風險的能力。
編后
在過去20年中，我國是世界上唯一一個沒有發(fā)生大面積停電事故的國家，堅強的網架基礎和統(tǒng)一調度機制為我國特大型電網安全穩(wěn)定運行提供了最根本的制度保證。相較而言，美國的電網產權分散在超過500家公司與組織，電力運營商缺乏“全網一盤棋”意識，過分追求局部經濟利益，增加了電力系統(tǒng)協(xié)同高效運轉難度，削弱了電網統(tǒng)一科學調度應對電力危機的能力。事實上，不僅是美國，近年來印度、委內瑞拉、阿根廷、英國等國家和地區(qū)陸續(xù)發(fā)生大停電，均與電網管理調度過于分散有關。
當前，電氣化已成為全球能源轉型的重要趨勢，電網作為最重要的電力配置平臺，安全穩(wěn)定運行不僅關系電力供應保障，而且直接關系到經濟發(fā)展和社會穩(wěn)定。因此，充分發(fā)揮我國大電網資源優(yōu)化配置能力和互濟能力，堅定走具有中國特色的中國能源解決之道，才能確保我國能源安全新戰(zhàn)略行穩(wěn)致遠。
