智能電網(wǎng)與超級(jí)電網(wǎng)是否兼容之四大問？

問題之一：電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展有無邊界？

電力系統(tǒng)發(fā)展經(jīng)歷了從直流傳輸?shù)浇涣鞒删W(wǎng)的歷史過程，電壓等級(jí)、輸送容量與輸送距離逐漸擴(kuò)大，系統(tǒng)復(fù)雜程度逐步提高。目前，世界各國(guó)的主網(wǎng)基本是400kV或者500kV的網(wǎng)架，而最高電壓等級(jí)達(dá)到了交流1000kV，以及直流800kV、1100kV甚至更高。緊密互聯(lián)的交流電網(wǎng)，也曾被比喻為“電力高速公路交通網(wǎng)”。

那么一個(gè)有意思的一般性問題是，電壓等級(jí)與傳輸容量與距離是否應(yīng)該，以及能夠繼續(xù)提升，其必要性與可行性如何，互聯(lián)電網(wǎng)系統(tǒng)的覆蓋范圍是否需要或者能夠繼續(xù)擴(kuò)大。超級(jí)電網(wǎng)作為最大的人造系統(tǒng)，其發(fā)展有無邊界�，F(xiàn)實(shí)中，的確曾經(jīng)有“北非-歐洲超級(jí)電網(wǎng)”、“洲際電網(wǎng)”的提法與建議。

從技術(shù)上來講，更大范圍和/或更高電壓等級(jí)的輸電線路在一定范圍內(nèi)不存在技術(shù)性的障礙，更多地爭(zhēng)論體現(xiàn)在必要性與可行性上。該種提議的支持者的論據(jù)包括資源的更大范圍傳輸與電力的互濟(jì)與平衡，發(fā)揮電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)。一個(gè)地區(qū)發(fā)生了由于事故或者裝機(jī)不夠的缺電，其原因往往歸結(jié)到電網(wǎng)覆蓋范圍不夠大，不能夠從遠(yuǎn)處調(diào)電予以解決。

這種思路，其實(shí)有點(diǎn)類似金融“龐氏騙局”論證的特點(diǎn)。如果一個(gè)“集資”活動(dòng)資金鏈斷裂，其永遠(yuǎn)可以解釋為資金規(guī)模不夠大。如果能夠更大，它就可以不倒，永遠(yuǎn)玩下去�？墒聦�(shí)上，這種論證難有說服力。其擴(kuò)大的過程，就是對(duì)各項(xiàng)資源的消耗與占用增加的過程，所需要的巨大的協(xié)調(diào)必要性與復(fù)雜程度，早就超過了可得與可能的范圍。這也是Desertec涉及到了40多個(gè)國(guó)家與地區(qū)，而5、6年以來幾無進(jìn)展的基本原因。

當(dāng)然，打比方永遠(yuǎn)只能是一種說明方式，幫助人們更形象的理解，它不能代替對(duì)于命題的論證，因?yàn)闊o法證明打比方的可比性在哪里。無論是“電力交通網(wǎng)”還是“旁氏騙局”的比方都是這樣。

電網(wǎng)的發(fā)展有無邊界，在邏輯上卻是可以回答的�？傮w而言，電力傳輸是損耗較高的能量傳輸方式，這一點(diǎn)通過簡(jiǎn)單的推算就可以看出來，這也是電網(wǎng)系統(tǒng)通常并不作為交通基礎(chǔ)設(shè)施的基本原因。通過鐵路運(yùn)輸，4000大卡的煤運(yùn)輸1000公里，單位萬噸公里油耗在25公斤。這樣1萬噸煤，消耗25噸油，按照熱量，能耗也就在0.6%。

而電力機(jī)車的效率更是比燃油機(jī)車高出幾倍，即使按照等價(jià)熱值(測(cè)算相應(yīng)電的燃煤等量熱值)，其能耗也會(huì)小于0.2%。至于運(yùn)輸過程中倒車等損耗，在目前的技術(shù)條件下，與上邊的能耗相比，要小一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，幾乎可以忽略不計(jì)。而目前的直流電力傳輸?shù)木�損率，普遍要在5%以上，要比鐵路運(yùn)輸高出一個(gè)甚至幾個(gè)數(shù)量級(jí)。

在能源效率低很多的情況下，總體經(jīng)濟(jì)性也必然相對(duì)的低。因?yàn)槟茉摧斔椭�，能源的消耗在絕大部分情況下都是最大的可變成本，效率低意味著可變成本會(huì)相對(duì)較大。無論初始投資大還是小，隨著時(shí)間的累積，可變成本大會(huì)侵蝕全壽期的經(jīng)濟(jì)性，成為經(jīng)濟(jì)性差的主導(dǎo)因素。

擴(kuò)大的電網(wǎng)范圍與規(guī)模，一方面，導(dǎo)致投資的上升與損耗的加大，以及日常維護(hù)與安全保障需要的增加;另一方面，可以在更大的范圍內(nèi)調(diào)配出力特性存在互補(bǔ)可能的電源形式，節(jié)省裝機(jī)與減少系統(tǒng)冗余。前者可以看做電網(wǎng)擴(kuò)大的成本，而后者是其收益。電網(wǎng)的規(guī)模不是越大越好，當(dāng)然也不是越小越好。隨著邊際成本的上升與邊際收益的下降，這無疑是一個(gè)存在最優(yōu)規(guī)模的問題。

那么，目前的互聯(lián)電網(wǎng)規(guī)模是否超過了最優(yōu)規(guī)模，還是未達(dá)到?這并不顯而易見。但是以下幾個(gè)基本事實(shí)可以提供部分信息。

第一，我國(guó)的區(qū)域電網(wǎng)范圍已經(jīng)比大部分地區(qū)的互聯(lián)電網(wǎng)要大，無論是地理范圍還是裝機(jī)容量;第二，主要電網(wǎng)設(shè)備的利用率比其他國(guó)家要低;第三，升壓到1000kV交流網(wǎng)絡(luò)的投資巨大，是次級(jí)電壓序列網(wǎng)絡(luò)的指數(shù)倍數(shù);第四，電網(wǎng)目前的結(jié)構(gòu)與復(fù)雜程度已經(jīng)很高，安全與穩(wěn)定保障難度從每年的保電事實(shí)也顯示比較大。

基于這些事實(shí)，筆者傾向于認(rèn)為，中國(guó)交流互聯(lián)電網(wǎng)的進(jìn)一步擴(kuò)大不是指向最優(yōu)規(guī)模的方向。中國(guó)的電網(wǎng)已經(jīng)具有了超級(jí)電網(wǎng)的特征，未來的重點(diǎn)發(fā)展方向應(yīng)該在低壓的智能化方向。

從技術(shù)特點(diǎn)上講，緊密聯(lián)系的交流電網(wǎng)最主要的作用在于成網(wǎng)，而目前擴(kuò)大成網(wǎng)的邊際收益很小，而邊際成本非常高，因此交流電網(wǎng)的范圍不宜再擴(kuò)大(Desertec也格外強(qiáng)調(diào)了直流的優(yōu)勢(shì));獨(dú)立的直流線路更多地用于長(zhǎng)距離輸送電力，輸電損耗較高，需要項(xiàng)目級(jí)的審慎論證。

問題之二：超級(jí)電網(wǎng)與智能電網(wǎng)是否兼容？——國(guó)外案例

直觀來看，從投資與資金層面，超級(jí)電網(wǎng)每增加一份投資，就意味著智能電網(wǎng)減少一份投資，雙方是互相擠出的。Blarke與Jenkins2013年在《EnergyPolICy》的一篇文章對(duì)此進(jìn)行了理論與案例探討。他們首先從二者的發(fā)展路徑、技術(shù)特征以及相關(guān)利益群體比較了二者的不同，傾向于認(rèn)為這二者存在本質(zhì)上的沖突。

這種沖突具體表現(xiàn)在：超級(jí)電網(wǎng)更加關(guān)注傳輸技術(shù)，是漸進(jìn)的技術(shù)進(jìn)步，而智能電網(wǎng)更加關(guān)注本地控制與減少外部依賴，是“顛覆性”改變，其發(fā)展代表的“贏家”與“輸家”也存在本質(zhì)的不同。無疑，超級(jí)電網(wǎng)中電力服務(wù)商將是贏家，其擁有了更大的市場(chǎng);而智能電網(wǎng)發(fā)展中，用戶面臨的選擇變多，是贏家。

因此，如果這二者在一個(gè)地理范圍內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)，就有一種可能，超級(jí)電網(wǎng)的“漸進(jìn)”技術(shù)變化與大量投資可能會(huì)擠壓智能電網(wǎng)的發(fā)展。作者以丹麥西部的電力市場(chǎng)形態(tài)為例進(jìn)行了分析。這一區(qū)域已經(jīng)建設(shè)了較多的傳輸線路，可以與沒有電網(wǎng)擴(kuò)張的東部地區(qū)進(jìn)行天然比較。比較的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，丹麥西部傳輸線路建成之后，大量的低價(jià)格電力傳輸?shù)綎|部，造成西部電價(jià)價(jià)格的上升，而這一電價(jià)的上升使得很多的智能電網(wǎng)技術(shù)(比如電熱鍋爐)失去了經(jīng)濟(jì)吸引力，從而造成投資的不足，減少了西部智能電網(wǎng)發(fā)展的可能性。

基于此，作者建議，智能電網(wǎng)與超級(jí)電網(wǎng)的發(fā)展，要