交流还是直流：特高压输电的“两条路线”之争
[导读] 中国成功地实现了特高压输电,全世界都对此给予了积极评价,有了这个标准,世界上其他国家就可以在此基础上继续发展,将特高压技术投入到应用中。
交流还是直流：特高压输电的“两条路线”之争
本报记者 瞿 剑
我国特高压输电技术的发展，一直与争议相伴。从一开始对“特高压输电安全性、经济性”及“相关电工装备国产化能力”的质疑，到今天主要聚焦于特高压交流、直流优劣之辩，从未完全止歇。仍在持续中的特高压交、直流之争，其实质是电网发展技术路线之争，关系到我国电网发展的大方向，理应严谨而审慎地看待。
交、直流输电技术的前世今生
其实，早在19世纪末，科学界就曾上演过一场“交、直流之争”。
当时，围绕使用交流输电还是直流输电，科学家划分为截然不同的两派：美国发明家爱迪生、英国物理学家开尔文都极力主张采用直流输电；而美国发明家威斯汀豪斯和英国物理学家费朗蒂则主张采用交流输电。争论的结果是，交流输电以其组网和便捷的升压优势，成为电力系统大发展的起点。
如今，电力技术经过100多年发展，已同当年不可同日而语，而直流输电的优势也并未被忽视。中国工程院院士李国杰如此分析个中原因：“大功率电力电子技术的发展与成熟，使得直流输电受到青睐，远距离大功率输送促使直流输电进一步发展，直流输电系统还提高了电力系统抗故障的能力，无需进行无功补偿，同样电压等级的直流输电能输送更大功率，损耗小。”目前，世界各国几乎都采用了大范围交直流混合电网技术。随着电压等级从10千伏、110千伏到500千伏，再到1000千伏的不断升高，电网规模也在不断扩大，相应的交、直流输电技术始终同步发展，在工程应用上也实现了高度融合。
“直达航班”和“公路交通网”只能互补，不能互代
今天的交、直流之争中，面对质疑的一方，变成了交流输电技术。反对者最初从特高压交流输电技术是否安全入手，以战争时易被石墨炸弹摧毁为由，反对特高压交流输电。但是，“这一论据显然经不住推敲”，国家能源局原局长、国家能源委员会委员张国宝解释说：“石墨炸弹是没有选择性的，无论是500千伏还是1000千伏，无论是交流、还是直流，其原理都是挂在导线上造成短路故障，影响是一样的。”其后，争论的焦点又被引向国家电网规划中的“三华”（华北、华中、华东）特高压交流同步电网：规模太大是否安全？该不该建设？对此，张国宝认为：“事实上，2009年初建成的晋东南—南阳—荆门1000千伏特高压交流试验示范工程，已将华北、华中电网连接成一个同步大电网，自投运以来一直保持安全稳定运行，并没有出现反对者担心的安全问题。”他同时表示，这项工程使得华北、华中两大电网实现了水电、火电互补，夏季南方丰水，使华中地区水电得以满发，向华北送电。他为此还专程前往国家电力调度中心现场求证。
中国科学院院士、中国电科院研究员周孝信指出，直流输电和交流输电只能互补，不能互相取代。他介绍，直流输电只具有输电功能、不能形成网络，类似于“直达航班”，中间不能落点，定位于超远距离、超大容量“点对点”输电。直流输电可以减少或避免大量过网潮流，潮流方向和大小均能方便地进行控制。但高压直流输电必须依附于坚强的交流电网才能发挥作用。
交流输电则具有输电和构建网络双重功能，类似于“公路交通网”，可以根据电源分布、负荷布点、输送电力、电力交换等实际需要构成电网。中间可以落点，电力的接入、传输和消纳十分灵活，定位于构建坚强的各级输电网络和经济距离下的大容量、远距离输电，广泛应用于电源的送出，为直流输电提供重要支撑。
中国工程院院士、国网电科院研究员薛禹胜告诉记者：“电网的发展不可能单纯依靠直流输电，也不可能单纯依靠交流输电，而是需要构建交流、直流相互支撑的坚强电网。”他认为，无论从技术、安全还是经济的角度，构建交直流混合电网，才能充分发挥各自功能和优势。“这已成为电网发展的基本规律和共识。”
“不能说我们今天的电网就是最完美、再没有发展余地的电网了”，张国宝展望：“未来能够保证安全的同步电网也许会更大。”
如今的特高压，可能只是未来的寻常电压等级
周孝信介绍，人类发现并使用电力以来，对于电力的需求一直以几何级数增长，与此相应，世界电网也经历了电压等级由低到高、联网规模由小到大、资源配置能力由弱到强的发展历程。1891年，世界上第一条高压输电线路诞生时，电压只有13.8千伏；到1935年，美国将电压提高到275千伏，人类社会第一次出现了超高压线路；1959年，前苏联建成世界上第一条500千伏输电线路；1969年，美国建成了765千伏超高压输电线路。直到2009年，以我国自主知识产权的1000千伏特高压交流工程投运为契机，世界电网迈入特高压时代。
“但这肯定不是终点”，他说，更高电压等级的出现，是电力技术不断发展的产物，也是经济社会发展催生的必然结果。“未来可能还会出现‘特特高压’。交流1000千伏、直流±800千伏、±1100千伏，在未来可能只是一些寻常的电压等级，就像我们现在看待110千伏、220千伏一样”。
特高压输电就像是“电力高速路”，具有输电容量大、输送距离远、覆盖范围广的特点和能耗低、占地少的显著优势。中国工程院院士、中国电科院院长郭剑波如此解读特高压电网：“随着特高压交直流输电技术的全面推广应用，电网不仅是传统意义上的电能输送载体，还是功能强大的能源转换、高效配置和互动服务平台。通过这个平台，煤炭、水能、风能、太阳能、核能、生物质能、潮汐能等一次能源能够转换为电能，实现多能互补、协调开发、合理利用；能够连接大型能源基地和负荷中心，实现电力远距离、大规模、高效率输送，在更大范围内优化能源配置；能够与互联网、物联网、智能移动终端等相互融合，满足客户多样化需求，实现安全、高效、清洁的能源发展目标。”