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张国宝:纽约突然大停电 美国和中国超级电网的差距怎么这么大了?

北极星售电网  来源:瞭望智库  作者:张国宝  2019/7/18 8:24:14  我要投稿  

北极星售电网讯:当地时间7月13日傍晚,美国纽约曼哈顿大面积停电,标志性建筑帝国大厦等陷入黑暗。停电导致部分地铁线路暂停运营,交通堵塞,超过7万用户被影响,NBC、CNN只能靠应急发电机播出节目。

巧合的是,13日正是1977年纽约大停电的周年纪念,当年的停电原因是闪电击中了变电站。

这起停电事故考验了美国纽约供电企业的能力,也考验了城市管理者的水平。

天津大学电气自动化与信息工程学院院长、科技部智能电网重点研发计划专家组专家王成山表示,“虽然还没有看到专业性的技术分析报告,但从停电影响的用户数量、停电时间等分析,应该属于城市配电系统停电范畴。尽管城市电网中同等规模的停电时有发生,但发生在纽约这样的世界经济中心,尤其是曼哈顿这样的重要地区,还是有些不可思议。”

不同于我国的集中式运行调控模式,美国电网由多家独立运营商调控,各个运营商会在遵循安全导则前提下,利用市场机制,追求电网资产最大化利用,当多家运营商都想利益最大化时,一旦电网出现偶发故障,有可能因为协调不畅导致故障范围扩大,最终演化为大停电。

再看我国,在城市电网区域,我国也会发生停电事故,“但就影响广泛的大电网停电事故而言,我国近年来确实没有发生过”。此外,“过去20年,为提高城市电网的供电可靠性,我国每年用于城市电网建设改造的资金达到近千亿元,城市电网设备几乎全部更新,城网结构的灵活性大为改善,调控措施也更加先进,这些都是我国城市居民‘停电无感’的原因。”王成山介绍。

中国这个世界规模最大的、互联互通的大电网到底是怎么建成的呢?库叔今天推荐一篇原国家能源局局长张国宝的回忆文章,一同见证中国超级电网发展的曲折与辉煌。

1.从落后弱小破碎的“烂摊子”上起步

新中国的电力事业是从旧中国的落后、弱小、破碎的“烂摊子”上起步的。

1949年解放时,全国的装机容量只有185万千瓦,仅相当于现在的两台机组。

2015年全国装机容量达到15.0673亿千瓦(未包含新疆生产建设兵团、陕西地方电力公司供电区域),是1949年的814倍。1949年全国发电量49亿千瓦时,2015年发电量达到5.55万亿千瓦时,约是1949年的1133倍。

改革开放前,330千伏已是电网的最高电压等级,如今,中国已拥有世界上最高电压等级的±800千伏直流输电和1000千伏特高压交流输电线路。

1953年至1957年实施的第一个五年计划,电力发展目标是装机容量205万千瓦,发电量到期末的1957年达到159亿千瓦时。这目标也是只相当于今天两台机组的水平。1952年我国建设的第一台高温高压热电机组是黑龙江富拉尔基热电厂,单机容量只有2.5万千瓦,设备由苏联援助。

经过一个甲子,几代人坚持不懈奋斗、努力,我国已经建成世界上规模最大的全国互联互通的电网。2015年,我国发电装机容量达到15.06亿千瓦,居世界第一,拥有世界上最多的单机100万千瓦以上的超超临界发电机组。

中国的电力事业起步比西方国家晚了80年,现在成为名副其实的世界电力大国,这是值得中国人民自豪的骄人业绩,也是中国电力战线上广大职工一代代努力的结果。

2.改革开放使中国电力技术上了新台阶

1978年我国实施改革开放政策以来,接触到发达国家的电力技术和装备,也看到了我们自己的差距。从上世纪80年代初期开始,我国引进了大量先进的发电装备和技术,通过消化吸收再创新,我国的电力技术迈上了一个新的台阶。

我正是在这个时候进入国家计委工作,在机械电子局负责机械领域的技术引进工作,经手了几乎所有的电力装备的技术引进,有机会见证了这一时期的技术引进和国产化工作。

那个时候国家外汇十分短缺,因此每一项引进技术的用汇指标都要经过审批。全部引进技术的外汇指标都集中到国家计委外资司管理,当时外资司负责技术引进外汇的是谢仰安。引进技术的申报和执行都是由电力工业部和机械工业部负责,国家计委负责最后审批。

在这一时期,从变压器、高压开关、避雷器、充油电缆到绝缘器材、电缆接头,与输变电有关的设备制造技术都引进过。

1981年通过全套购买国外的设备和技术,我国建成了第一条500千伏交流输电线路,从河南平顶山到湖北武昌,以解决武汉钢铁厂一米七轧机的电力稳定问题。

1984年建成了第一条自行设计、建造的元锦辽海500千伏交流输电线路,从元宝山电厂经锦州、辽阳到达海城。这条线路所使用的设备几乎都是我国用引进技术第一批自行生产的装备,因此充油电缆漏油、变压器漏油等质量问题不断。当时平顶山高压开关厂用引进技术生产的六氟化硫断路器还发生过爆炸。

1989年,中国第一条±500千伏直流输电线路——葛洲坝至上海的葛沪直流建成投入使用。这条线路的装备和技术都是全套购买自BBC公司的产品,后来BBC公司与阿西亚公司合并,就是现在的ABB公司。我国±500千伏和后来的±800千伏特高压直流都是在这个基础上发展起来的。

在电力行业中还有一项重大的技术引进项目,是从美国西屋公司引进30万、60万千瓦发电机组。此前我国自行生产的发电设备最大是12.5万千瓦的双水内冷发电机组和20万千瓦发电机。从西屋公司引进的机组为我国发电装备的升级换代发挥了重要作用。

说起美国的西屋公司,这是一家对中国电力装备提供过重要技术的公司,当然这家公司现在自身已逐渐衰落。改革开放后,我国又从西屋公司引进了30万千瓦和60万千瓦发电装备技术。第一个依托工程是山东石横30万千瓦电厂和安徽平圩60万千瓦电厂。这项技术的引进使我国的发电设备制造技术上了一个新的台阶。现在,AP1000三代核电技术也是从西屋公司引进的。

20世纪80年代初,为了实现一批重大工程项目装备的国产化,国务院设立国务院重大装备办公室,设在国家经委,由国家经委副主任林宗棠同志担任办公室主任。林宗棠同志是当年在一机部沈鸿副部长领导下,上海重机厂万吨水压机的设计师,他后来当了第一任航空航天部部长。

据说最初国务院重大装备办公室是要设在国家计委的,后设在了国家经委,国家计委作为组成成员单位参加工作。我就是以国家计委工作人员的身份参加国务院重大装备办的工作。

在最初确定的12大成套装备中涉及电力装备的有葛洲坝到上海的±500千伏直流输电线路,500千伏交流输变电设备,秦山核电站设备,三峡工程设备和30万千瓦、60万千瓦发电设备。

(图为葛洲坝泄洪闸在泄洪 新华网摄于2011年8月4日)

3.分步走,构建全国互联互通互供统一大电网

1999年前,我国电网仍是各区域电网互不相联状态,各管各的。此后陆续完成了东北电网与华北电网、华中电网与西北电网等的互联互通,乃至完成了海南岛与内地的联网、内地向港澳的供电。

到了1999年,我担任国家发展和改革委员会副主任,分管能源交通基础设施和工业、科技等方面的工作,那时我国已经形成东北、西北、华北、华东、南方联营公司电网,但是山东、福建、四川(含重庆)、海南和新疆、西藏自治区都是和周边省区互不相连的独立电网。东北、西北、华北、华东、南方联营公司电网以及川渝电网也都互不相连。200万千瓦以上装机的电网系统有11个。

在地广人稀的新疆和西藏自治区,区内又分为若干个小的地方电网。如西藏自治区最初只有拉萨和日喀则相连的藏中电网,林芝、昌都、阿里都是独立的小电网。在新疆,有以乌鲁木齐为中心的北疆电网和库尔勒为中心的南疆电网,奎屯以西的伊犁地区的电网互不相连,一个区内存在若干个独立的小电网。那时候远未形成全国互联互通的统一大电网,各个电网自己管自己的事。

再进一步细看,全国还有那么多的小水电县,归水利部门管。有一年黑龙江有一个军工企业发生群体性事件,朱镕基总理带队去黑龙江处理,我作为中央代表团成员也随团前往。在黑龙江省汇报中特别提到了林区的困难,我才知道林区的电网电力部门不管,由林业部门管理,也是一个独立的电网,后来林业困难了,无钱对林业电网改造和发展。

汶川大地震发生后,我随回良玉副总理到前线指挥部工作,恢复电力基础设施,才知道阿坝州的电网叫牧业电网,由农业部门管,也不归电力公司管。

最近这两年在争论特高压问题时,反对特高压的人强调分层分级管理的问题,我有时候就纳闷,在我1999年分管能源交通基础设施时,电网尚且如此分散、多头,怎么个分层分级管理法?

当时的状况是各自独立管。所以我上任后对电网建设的想法是,要把这些分散、独立的大大小小的电网建设成在全国范围内能够互联互通互供的统一大电网。但是我不敢确定能否在我任内完成这项任务。我的这一想法和当时国家电力公司想法是一致的,在建立全国互联互通的国家大电网中大家互相配合、互相支持。

①东北电网与华北电网相联结

首先在2001年5月,建成了辽宁绥中至河北姜家营一回500千伏交流线路,使东北电网与华北电网相连,东北电网和华北电网成为一个同步大电网。但两大电网靠一条500千伏交流线路相连实在太脆弱,所以后来又断开,在高岭建了500千伏直流背靠背的换流站,把东北电网和华北电网联结成一个异步电网。绥中电厂扼东北电网和华北电网,位置十分重要。

②华中电网与西北电网相联结

灵宝换流站于2003年2月开工建设,2005年4月11日直流系统成功解锁,实现了华中电网和西北电网的联网。2005年8月,灵宝换流站正式投入商业运行。

将华中电网与西北电网相连,是通过河南灵宝到陕西临潼的输电线路连接。西北与华中联网河南灵宝背靠背换流站扩建工程2009年12月14日正式投入商业运行。

2013年11月又建成了陕西宝鸡到四川德阳的500千伏直流输电线路,使西北电网与华中电网联结成异步电网,四川水电开始输往西北。

③华中电网与南方电网相联结

为了解决向广东送电1000万千瓦的问题,2000年8月,建设从三峡到广东的500千伏直流输电工程(湖北荆州至惠州博罗响水镇),2004年6月三峡到广东±500千伏直流投产。华中电网与南方电网成为互联的异步电网。

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