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特高压电：风险超出想象 安全尽在掌握

我国特高压交直流电建设，始终在争议声中前行。争议的中心之一，是特高压技术的安全性。

国家电目前累计建成“六交五直”、在建“三交干衣机六直”特高压工程，我国在世界上率先进入特高压交直流互联电时代。特高压交直流互联电的技术风险，其实超出当年反对者的想象；但我国在电力系统控制和电工技术、装备研究开发领域的突破，到了90年代后液压技术发展极快更超出大多数人的预期。27日在京举行的第五届中童根树表示国电力发展和技术创新院士论坛上，中国电力科学研究院总工程师汤涌对此作了迄今最为系统的解读。

基本格局：交直流互联与新能源占比增大叠加

作为2016年度国家科技进步一等奖“互联电动态过程安全防御关键技术及应用”首席科学家，汤涌在技术上如此定位国家电——“世界上唯一同时运行特高压交直流的电”。他介绍，其中，直流输电容量占世界总容量的46%，跨区跨省输电能力超过1.6亿千瓦，“特高压交直流互联电、电力大规模跨区输送已成国家电典型特征”。

同时，“十二五”期间，风电装机年均增长33%，太阳能发电装机年均增长178%，我国已是世界第一风电和太阳能装机大国。“三北”（东北、华北、西北）地区，风电装机比例超过15%，已成为这些地区的第二大电源；其中从西北的甘肃、青海、宁夏，新能源发电已超过50%。

交直流互联与新能源占比增大叠加，这就是当前电与电源结构不断调整的基本格局。

三大挑战：局部故障转变为系统性连锁故障

由此，“电特性发生了深刻而复杂的变化”，局部故障逐渐转变为系以上是使用改变实验机时需要注意的问题统性连锁故障，系统性安全（大停电）风绷缝机险显著增大。非当初特高压反对者基于超高压电所能想象。

汤涌归纳电安全面临“前所未有的挑战”，主要有三点：电力电子特征凸显，连锁故障风险增加，多时间尺度动态过程相互影响，稳定形态更加复杂，仿真分析难度加大；故障对互联电联络线的冲击日趋严重，功率波动引发全连锁故障风险充电电池显著增大；受电源结构深刻变化影响，受端电电压稳定问题日益突出。

他解释，以挑战二为例，故障对互联电的薄弱环节——联络线的功率冲击日趋严重。如四川到华东的宾金直流，发生闭锁同时换相失败，会产生800万千瓦功率冲击，是常规直流的3—4倍；直流换相失败还要多次再启动，会产也要为企业分流安置充裕人员生2100万千瓦瞬时功率冲击和800万千瓦反复功率冲击，电热锅炉对华东电造成很大风险。

超算仿真：重现过程还要解决“为什么”和“怎么办”

如何应对挑战？汤涌给出三大技术措施：掌握电特性的仿真分析技术，互联电联络线功率分析与控制，受端电电压稳定评估与控制技术。

汤涌表示，现代电可说是最复杂的人造系统，“比登月还要复杂”。要掌握这么复杂的东西，光靠经验是不够的，“不能把未来电安全构建在经验基础上，而是要去验证它”。所谓验证，就是仿真，“因为电是一个实时运行系统，是不能停的”，只能仿真验证。

为此，建立了国家电仿真中心，由数模混合仿真实验室、超级计算中心、多时间尺度仿真软件、国家电仿真计算数据中心四部分组成。其中的超级计算中心，核心设备是曙光超算机群，共有810台服务器，近24000个计算核心，理论峰值计算能力超过每秒900万亿次，是世界首个电力系统专用的超算中心，具备海量的电仿真计算能力。比如，使用国家电2016年方式计算数据，9000个仿真作业只需30分钟就能完成全部计算，和台式机相比计算速度提升3000倍以上。

但他同时强调，仿真只是重现系统的动态过程，并不能解决“为什么会这样”和“应该怎么办”的问题。目前，这些还要靠专家“人工经验”来决策，这就有赖于智能仿真分析，即仿真算得准算得快之外，还要对计算结果作智能分析，做到运行方式智能生成，稳定特性智能分析，安全稳定措施智能决策，避免安全稳定控制措施失效的风险，防止大面积停电。