同步電網(wǎng)具有受到擾動(dòng)后維持系統(tǒng)同步運(yùn)行的自然特點(diǎn)，從而減輕擾動(dòng)對系統(tǒng)的影響;同步電網(wǎng)規(guī)模越大，共同響應(yīng)擾動(dòng)的元件就越多，擾動(dòng)帶來的波動(dòng)越小，承受能力越強(qiáng)。從大停電概率來看，電網(wǎng)規(guī)模較小時(shí)，相對較小的擾動(dòng)可能引發(fā)電網(wǎng)事故，進(jìn)而發(fā)展為全網(wǎng)大停電事故，如巴西、馬來西亞和印尼等大停電事故;而對于大規(guī)模同步電網(wǎng)，抗擾動(dòng)能力增強(qiáng)，系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性明顯提高。
從國外電網(wǎng)近年來發(fā)生大面積停電的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和機(jī)制看，大面積停電事故的發(fā)生，都是由于對單一事故處理不當(dāng)而引發(fā)的。電網(wǎng)崩潰往往是在大電網(wǎng)安全充裕度下降的條件下，由發(fā)電、輸電設(shè)備的連鎖反應(yīng)事故誘發(fā)的，都有一定的發(fā)展過程，而不是瞬間出現(xiàn)、爆炸性的，從實(shí)際演變過程來看，也往往是多種原因?qū)е铝斯β兽D(zhuǎn)移等情況失控，最終大停電。這種事故通過采取正確的控制策略，提高電網(wǎng)的充裕度，切斷惡性連鎖反應(yīng)鏈，將系統(tǒng)狀態(tài)導(dǎo)向良性的恢復(fù)過程，是可以有效控制的。
因此，大停電事故的原因并不在于同步電網(wǎng)的規(guī)模大小，而主要可歸結(jié)為2點(diǎn)：一是電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理;二是缺乏統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制機(jī)制。以美國電網(wǎng)為例，其電網(wǎng)缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，各電網(wǎng)之間的互聯(lián)是自發(fā)形成的，765/345 kV系統(tǒng)與500/220 kV系統(tǒng)交織混聯(lián)，長距離弱電磁環(huán)網(wǎng)普遍存在，造成電網(wǎng)結(jié)構(gòu)混亂，容易發(fā)生大范圍的負(fù)荷轉(zhuǎn)移，引起連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致大停電事故頻發(fā);另一方面，由于缺乏全網(wǎng)統(tǒng)一的協(xié)調(diào)控制機(jī)制和手段，未能建立可靠的全網(wǎng)安全穩(wěn)定防線，致使系統(tǒng)中的局部故障不能及時(shí)采取措施快速隔離，而逐漸演變成大停電事故。再如近期巴西電網(wǎng)大停電事故暴露出來其在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)方面存在缺陷，單一送電通道比例過高，受端電網(wǎng)規(guī)模和強(qiáng)度均不足。
結(jié)構(gòu)合理的大電網(wǎng)在統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制的基礎(chǔ)上，通過區(qū)域間事故情況下緊急功率支援和完善的安全防御體系遏制事故的發(fā)展，可將事故控制在較小的范圍內(nèi)，降低事故可能造成的影響，避免全網(wǎng)性大停電事故。蘇聯(lián)電網(wǎng)是同步大電網(wǎng)安全運(yùn)行的典范，在1991年蘇聯(lián)解體前，其電力系統(tǒng)沒有發(fā)生過全網(wǎng)性的大停電事故。
中國電網(wǎng)在安全運(yùn)行方面有著良好的基礎(chǔ)和豐富的經(jīng)驗(yàn)。中國電網(wǎng)發(fā)展滯后是不爭的事實(shí)，雖然中國1982年就投運(yùn)了500 kV輸電線路，但發(fā)展緩慢，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱是造成20世紀(jì)90年代以前事故頻發(fā)的主要原因之一。20世紀(jì)90年代以后，隨著500 kV主網(wǎng)架的加強(qiáng)，雖然同步電網(wǎng)規(guī)模也在逐步擴(kuò)大，但中國電網(wǎng)再?zèng)]有發(fā)生全網(wǎng)性崩潰事故，主要原因有3個(gè)方面：一是中國電網(wǎng)的運(yùn)行嚴(yán)格遵守《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》;二是中國電網(wǎng)實(shí)行統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一調(diào)度的機(jī)制;三是仿真手段的豐富性和計(jì)算準(zhǔn)確性不斷提高，確保了大電網(wǎng)安全穩(wěn)定防御體系(三道防線)的可靠建立。
綜上所述，從同步電網(wǎng)規(guī)模和安全性關(guān)系、國外大停電發(fā)生機(jī)制和中國電網(wǎng)運(yùn)行歷史經(jīng)驗(yàn)來看：大電網(wǎng)承受擾動(dòng)的能力比小電網(wǎng)顯著增強(qiáng);大電網(wǎng)事故過程是可以有效控制的，大規(guī)模同步電網(wǎng)的安全性是可保障的。
2、“三華”特高壓同步電網(wǎng)構(gòu)建原則
目前的特高壓同步電網(wǎng)初步方案是按《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》和《電力系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則》的要求構(gòu)建的，規(guī)劃的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)符合電網(wǎng)分層分區(qū)布局原則。
(1)建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)的受端電網(wǎng)。在京津冀、華中東部、華東等負(fù)荷中心形成特高壓環(huán)網(wǎng)，如圖3所示，與各電壓等級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，使電網(wǎng)具有強(qiáng)大的交換能力，方便外來電力分散接入，滿足電源基地送出電力在受端電網(wǎng)的分配需求，提高系統(tǒng)安全穩(wěn)定水平。
(2)堅(jiān)持電源合理分層分區(qū)接入系統(tǒng)。送端電源宜直接接入特高壓電網(wǎng)，為了解決受端電網(wǎng)的電壓支撐問題，保證電網(wǎng)安全，一方面在電網(wǎng)中合理配置無功補(bǔ)償裝置，另一方面受端系統(tǒng)部分大機(jī)組宜直接接入特高壓電網(wǎng)。圖4為2020年送受端電源接入的示意圖。
(3)合理安排電磁環(huán)網(wǎng)運(yùn)行方式。對特高壓電網(wǎng)運(yùn)行初期存在的1 000/500 kV電磁環(huán)網(wǎng)運(yùn)行問題，結(jié)合具體運(yùn)行方式進(jìn)行具體分析，遵循“電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則”的規(guī)定，確定解環(huán)與否及解環(huán)的時(shí)機(jī)，做出合理決策，以保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性。
3、“三華”電網(wǎng)安全性分析
為了確保特高壓同步電網(wǎng)的安全性，利用世界領(lǐng)先的綜合仿真試驗(yàn)研究系統(tǒng)，按照中國電網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，充分考慮電網(wǎng)在發(fā)生各種嚴(yán)重故障下系統(tǒng)的安全穩(wěn)定水平，對構(gòu)建中的華北—華中—華東特高壓同步電網(wǎng)進(jìn)行了全方位、多角度、深層次的仿真研究，結(jié)果表明：
(1)在正常方式和單一故障情況下，可保證電力通過特高壓電網(wǎng)安全送達(dá)受端電網(wǎng);
(2)華北—華中—華東特高壓同步電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定水平較高，不存在影響系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的區(qū)域間弱阻尼低頻振蕩模式;
(3)華北—華中—華東交流特高壓同步電網(wǎng)具有很強(qiáng)的網(wǎng)間交換能力，系統(tǒng)可以承受較大的功率轉(zhuǎn)移，當(dāng)受端系統(tǒng)發(fā)生損失一個(gè)特高壓交流輸電通道的較嚴(yán)重故障時(shí)，系統(tǒng)仍可以保持穩(wěn)定運(yùn)行;
( 4)送端系統(tǒng)發(fā)生損失一個(gè)特高壓交流輸電通道的較嚴(yán)重故障時(shí)，只需利用目前已成熟的控制技術(shù)，切除送端部分發(fā)電機(jī)組即可保持穩(wěn)定運(yùn)行;
(5)在川渝電網(wǎng)和華中、華東電網(wǎng)采用特高壓交、直流并列運(yùn)行的方式下，由于特高壓“強(qiáng)直強(qiáng)交”輸電技術(shù)的協(xié)調(diào)配合，特高壓交流電網(wǎng)可以承受直流單極閉鎖的功率轉(zhuǎn)移，避免頻繁切機(jī)，減少窩電和棄水，提高水電運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性;
(6)當(dāng)特高壓直流發(fā)生小概率的雙極閉鎖故障時(shí)，只需切除送端少量水電機(jī)組即可保持系統(tǒng)穩(wěn)定;利用直流的快速調(diào)節(jié)能力還可以提高整個(gè)交、直流并列系統(tǒng)的穩(wěn)定水平。 在堅(jiān)強(qiáng)網(wǎng)架基礎(chǔ)上，通過采用在中國已經(jīng)有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的綜合措施(包括建設(shè)完善的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)、防范故障擴(kuò)大化、加強(qiáng)故障應(yīng)對措施的預(yù)先研究、提高快速反應(yīng)能力、積極采用新技術(shù)提高特高壓電網(wǎng)的穩(wěn)定水平)，能夠保證特高壓電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性完全符合“電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則”規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)[14]。
中國加快發(fā)展特高壓大電網(wǎng)是符合世界電網(wǎng)發(fā)展客觀規(guī)律的，是適應(yīng)中國西部大水電、北方大火電和可再生能源發(fā)電基地的開發(fā)建設(shè)和遠(yuǎn)距離、大容量輸電的需求的，也完全能夠滿足《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》的要求，規(guī)劃中的“華北—華中—華東”特高壓同步電網(wǎng)的安全性是有充分保障的。
