蒙定中

        原電力部生產(chǎn)司教授級高工、國際大電網(wǎng)委員會CIGRE和美IEEE會員

2015年6月30日

前言

仿真軟件是系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計和運行必要的計算工具，但必須認(rèn)清它的局限性、準(zhǔn)確性、真實性才能有效應(yīng)用。用仿真根本不能評估電網(wǎng)重大停電,堅持交流特高壓的部門為什么以“假仿真”的手段來騙取政府對交流特高壓工程的批準(zhǔn)？科學(xué)論證應(yīng)以什么為根據(jù)？“仿真”可以‘真仿真’也可以‘假防真’不應(yīng)脫離實際,以直流輸電的‘假仿真’來宣傳“強交強直”也是不真實的。

一．仿真僅僅是根據(jù)人為設(shè)定的初始條件評估電網(wǎng)安全的一種工具，絕不是保證電網(wǎng)不發(fā)生重大停電事故的根本措施

1965年以來世界上共發(fā)生了25次電網(wǎng)重大停電（每次負(fù)荷損失≥800萬千瓦）。主要問題：一是電網(wǎng)和電源結(jié)構(gòu)不合理；二是繼電保護(hù)設(shè)計應(yīng)用不當(dāng)。重大停電一般經(jīng)歷兩個階段：第一階段是在龐大、不可控的自由聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)上一旦單一跳閘，即自然造成負(fù)荷轉(zhuǎn)移，使繼電保護(hù)不斷的‘連鎖跳閘’，一般‘連鎖跳閘’根本不是一兩次(一般稱N-1, N-2)，按世界重大停電實際分析，龐大、不可控的自由聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)上往往‘連鎖跳閘’4至10多次以上, 即N－4、N－10以上，使重負(fù)荷轉(zhuǎn)移到高阻抗的回路上，就失穩(wěn)振蕩。第二階段是受振蕩影響的線路和發(fā)電機也由不合理設(shè)計/整定的繼電保護(hù)造成多次（N-？）‘連鎖跳閘’，使系統(tǒng)瓦解為很多缺電弧島而大停電。

任何計算仿真和控制預(yù)想不能改變結(jié)構(gòu)的根本性質(zhì)，一個自由的交流聯(lián)網(wǎng)的線路故障跳閘時, 負(fù)荷必然不斷亂躥到并聯(lián)回路上, 造成失穩(wěn)振蕩, 這些問題都是難以為自動穩(wěn)控裝置控制，而主要由電網(wǎng)結(jié)構(gòu)決定。交流同步網(wǎng)愈大, 線路愈長, 愈會出現(xiàn)復(fù)雜的技術(shù)問題, 失穩(wěn)問題愈嚴(yán)重, 一旦發(fā)生將立即波及全網(wǎng), 有發(fā)生整個同步網(wǎng)大停電的高風(fēng)險, 即使研究任何高深的智能控制方法，它也是不受控制的。

潘家錚院士曾引用盧強院士就“三華”系統(tǒng)的安全穩(wěn)定問題答記者的一段話：“我們進(jìn)行了五六百種情況的仿真試驗，回答是：這樣一個電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性是有保障的。” 就算三華聯(lián)網(wǎng)各級支路元件以500～600計，這僅相當(dāng)於N-1計算條件，如按N-2條件，就得作25000～36000種情況的仿真試驗。

自由聯(lián)網(wǎng)的失穩(wěn)振蕩都不是N-1就造成的，所以用N-1來評估交流特高壓聯(lián)網(wǎng)是不能保障安全的。如2003年美加大停電經(jīng)歷了N-14, 美1965年紐約大停電經(jīng)歷了N-5, 1996年7、8月美西部兩次大停電分別經(jīng)歷了N-11和N-15,  2003年意大利大停電經(jīng)歷N-5，才引起全網(wǎng)失穩(wěn)振蕩。因此，自由聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)、特別是比超高壓更為危險的交流特高壓三華聯(lián)網(wǎng)的失穩(wěn)是難以分析評估，也是難以預(yù)防，難以挽救的。

僅以仿真來說，任何一個連鎖性事故的演變都同電網(wǎng)運行初始狀態(tài)有關(guān)，而初始狀態(tài)的數(shù)量是一個天文數(shù)字(2n，n為電網(wǎng)元件數(shù))，因此，任何一位負(fù)責(zé)任的學(xué)者決不敢輕言通過五、六百種情況的仿真試驗就能保證電網(wǎng)安全了。仿真是按預(yù)先設(shè)定的計算模型、特征參數(shù)、邊界條件和計算方法進(jìn)行的。如果研究人員不能客觀、公正地進(jìn)行科學(xué)論證，無論系統(tǒng)仿真軟件多么先進(jìn)和多少次計算，都是“假仿真”。對電網(wǎng)設(shè)備的模型參數(shù)的選擇直接影響仿真結(jié)果。 對電網(wǎng)設(shè)備的模型參數(shù)無法考慮負(fù)荷動態(tài)特性和負(fù)荷參數(shù)的時變性，大誤差問題仍未解決，只能靠提高保守度換取可靠性。

從1965年以來世界重大停電分析，祗有如我國按《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》確立的〈分層〉〈分區(qū)〉〈分散外接電源〉的三分結(jié)構(gòu)才能防止重大停電，以交流特高壓實行三華聯(lián)網(wǎng)完全破壞已建成的三分結(jié)構(gòu)，成為比經(jīng)歷重大停電的北美歐電網(wǎng)結(jié)構(gòu)更為危險，違背《穩(wěn)定導(dǎo)則》，光應(yīng)用仿真對如此復(fù)雜的電網(wǎng)根本不能判別它的安全、可靠性；僅用N-1 仿真判別出來的結(jié)論是虛假的。

中國歷史上最嚴(yán)重的2006年7月1日華中電網(wǎng)事故，也是一個實例表明經(jīng)歷

N－6才造成失穩(wěn)。《穩(wěn)定導(dǎo)則》明確規(guī)定「分層」，指不同電壓線路不能并列運行（電磁環(huán)網(wǎng)）,但華中電網(wǎng)違反規(guī)定，使結(jié)構(gòu)上構(gòu)成失穩(wěn)風(fēng)險。事故起因是500kV雙回線進(jìn)口保護(hù)先后誤動作，線路的178萬千瓦負(fù)荷轉(zhuǎn)移到220kV電網(wǎng)的7回線，由于嚴(yán)重過載及對樹短路，保護(hù)相繼跳開其中4回線，最后通過3回220kV線路向南部主網(wǎng)送電，經(jīng)歷N－6才造成全網(wǎng)失穩(wěn)。

二.為什么以“假仿真”的手段來騙取政府對交流特高壓工程的批準(zhǔn)？

一位多年支持國網(wǎng)公司的權(quán)威人士，在2011年4月22日於電科院會議后，近日提出及早建設(shè)跨區(qū)特高壓輸電線路的報告，“認(rèn)為各種意見均應(yīng)以科學(xué)計算論證為依據(jù)”，實際上卻以毫無實踐根據(jù)的“假仿真”計算為依據(jù)。繼續(xù)采取一貫的學(xué)術(shù)壟斷、違反科學(xué)、壓制民主手段，還特別對政府提出“今后不再爭議要不要建設(shè)特高壓輸電線路的問題,…可盡快批準(zhǔn)實施”。政府的決策應(yīng)以什么為依據(jù)？“7.23”動車事故后政府部門高度重視安全，「交流特高壓三華聯(lián)網(wǎng)」的安全問題更為嚴(yán)重，完全破壞我國歷經(jīng)30多年的電網(wǎng)安全基礎(chǔ)。應(yīng)以世界電網(wǎng)交流特高壓的實踐經(jīng)歷和世界重大停電事故教訓(xùn)為依據(jù)，特別是為什么中國電網(wǎng)除臺灣外從不發(fā)生重大停電的實踐經(jīng)驗？是繼續(xù)堅決貫徹保持中國電網(wǎng)30多年來運行安全的《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》？還是違反《穩(wěn)定導(dǎo)則》重走俄、日、美、歐經(jīng)歷的交流特高壓失敗道路？千萬不能按這位權(quán)威人士要“盡快批準(zhǔn)實施”，迫使中國將來步入重大停電又難已挽救的困境？

三.  科學(xué)論證應(yīng)以什么為根據(jù)？

權(quán)威人士報告稱“國家能源委專家咨詢委員會認(rèn)為各種意見均應(yīng)以科學(xué)“計算”論證為依據(jù)”。“仿真計算”祗是一種計算方法，關(guān)鍵在計算的邊界條件是否正確？包括計算2020年是什么樣的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)？總之計算的邊界條件可真可假、未經(jīng)實踐驗證為正確的仿真邊界條件，怎能作為決策依據(jù)？當(dāng)前應(yīng)將近半個世紀(jì)的世界電網(wǎng)實踐經(jīng)驗才能作為決策的依據(jù)。

一是中國直流互聯(lián)的六大區(qū)域超高壓電網(wǎng)結(jié)構(gòu)經(jīng)30多年來實踐證明最為安全。

二是從半個世紀(jì)實踐證明俄、日、北美、歐建設(shè)和研究交流特高壓是不可行、是失敗的。如俄羅斯的一回交流1200kV線事故頻繁，祗能送160萬千瓦，和國網(wǎng)示范工程送200萬千瓦相當(dāng)，皆低於兩回500kV線輸送能力；根本上遠(yuǎn)低於國網(wǎng)公司宣傳的500萬千瓦輸送能力。

三是2005年聯(lián)合國經(jīng)濟社會部在紐約發(fā)表的報告指出：“交流1200kV曾在俄羅斯的西伯利亞長線路使用，無論如何，超出1000kV時，能承受如此高電壓的實際難度、設(shè)備和絕緣的代價，都過高而難以采用。” 聯(lián)合國文件所指包括兩個風(fēng)險：一個是技術(shù)難度風(fēng)險，另一個是經(jīng)濟代價風(fēng)險，這是世界上從技術(shù)經(jīng)濟上判別交流特高壓失敗的結(jié)論。此外，聯(lián)合國文件還從電網(wǎng)結(jié)構(gòu)上指出：“長距離輸電應(yīng)用直流，和交流比較，超出600公里都是直流輸電的經(jīng)濟距離，而且直流輸電比較安全、可靠，有優(yōu)良的特點。”聯(lián)合國文件還指出不同交流電網(wǎng)通過直流聯(lián)網(wǎng)，可以避免同步網(wǎng)本身運行出現(xiàn)的很多技術(shù)問題。又引證損失7000萬千瓦的2003年美加大停電事故，任何一處故障都影響整個同步網(wǎng)，同步網(wǎng)愈大、線路愈長、電壓崩潰和穩(wěn)定問題愈嚴(yán)重，更會連鎖反應(yīng)導(dǎo)至全網(wǎng)大停電。

四.“仿真”可以‘真仿真’也可以‘假防真’不應(yīng)脫離實際

電科院應(yīng)用仿真計算提出三峽以交直流併列送華東的方案，為所有部門反對而確定僅以直流送華東，十多年歷史實踐證明是十分正確的。經(jīng)仿真計算認(rèn)可的東北和華北交流聯(lián)網(wǎng)為什么運行上發(fā)生那么多問題？而又改為直流聯(lián)網(wǎng)呢？

交流特高壓示范工程的仿真計算又為什么和實際差別那么大？

國網(wǎng)公司/電科院從2005年北戴河會議到2011年6月30日電監(jiān)會座談會上皆稱一回交流特高壓線路可送500萬千瓦，有仿真根據(jù)嗎？為什么幾個交流特高壓起步工程輸送都不能超過300萬千瓦？這不是設(shè)計部門仿真計算的結(jié)果嗎？三華聯(lián)網(wǎng)的交流特高壓線路更長了，有何仿真根據(jù)它每回能送500萬千瓦。

權(quán)威人士報告中所稱的“仿真”模擬根本不能作為科學(xué)根據(jù)。因為仿真計算祗是一種計算方法，計算的對象是2020年中國的電力規(guī)劃設(shè)計具體方案，這個方案祗應(yīng)由電力規(guī)劃設(shè)計總院和各大設(shè)計院規(guī)劃制作, 包括在設(shè)計過程通過仿真驗算設(shè)計內(nèi)容的合理性，這是建國以來的事實根據(jù)和規(guī)定，其他部門是從來不作的，包括科研部門。權(quán)威人士報告稱“電科院構(gòu)建了三種方案…進(jìn)行仿真模擬故障計算”，實際上電科院自2010年6月制定了的「受端電網(wǎng)構(gòu)建研究」根本就不符合電力規(guī)劃設(shè)計總院的規(guī)定內(nèi)容，因為電科院沒有條件、沒有基礎(chǔ)、沒有資格去作電力規(guī)劃設(shè)計。電科院的構(gòu)建研究目的正如權(quán)威報告所稱：“三華特高壓同步電網(wǎng)不是優(yōu)和劣的比選問題，而是電網(wǎng)發(fā)展的必然選擇”。所以制作2020年500kV電網(wǎng)方案問題多多，虛假的前提條件通過“仿真”當(dāng)然可以得到國網(wǎng)公司所需要的結(jié)果，這就是‘假仿真’。

以美國西部電網(wǎng)的安全性仿真為例，有時仿真結(jié)果適得其反， 以Carson Taylor為首的美國BPA輸電規(guī)劃部就WSCC系統(tǒng)1996年8月10日大停電事故重現(xiàn)的仿真結(jié)果與現(xiàn)場記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析對照，成為電力系統(tǒng)動態(tài)仿真史上的一個重要的里程碑。結(jié)論出入意料：“現(xiàn)在WSCC用來仿真的動態(tài)數(shù)庫并不適用于8月10日事故的仿真”，從現(xiàn)場記錄數(shù)據(jù)中清晰可見電壓和功率的增幅振蕩，正是這個振蕩造成了系統(tǒng)的解列和最后的大停電，但在仿真結(jié)果中卻沒有振蕩，非常穩(wěn)定。

正是BPA在電網(wǎng)摸擬中，危險地過高地采用了西部互聯(lián)電網(wǎng)在大事故期間阻尼參數(shù)，致使模擬電網(wǎng)動態(tài)行為的研究都得出電網(wǎng)安全的結(jié)論，結(jié)果導(dǎo)致1996年7月和8月西部互聯(lián)電網(wǎng)連續(xù)發(fā)生2次大事故，造成嚴(yán)重的損失。這個事實表明以前用來進(jìn)行仿真的參數(shù)有效性很差。此后Carson Taylor修改了模型與參數(shù)，得到了較好的結(jié)果。

仿真軟件是系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計和運行必要的計算工具，但必須認(rèn)清它的局限性、準(zhǔn)確性、真實性才能有效應(yīng)用，不真實的應(yīng)用則成為‘假仿真’。

五.  以直流輸電的‘假仿真’來宣傳“強交強直”是不真實的

直流‘假防真’之一指2回甚至3回直流同時雙極閉鎖，實踐證明由於直流本身問題造成的雙極閉鎖即使發(fā)生，每回直流最多也不會超過一年一次，除非是兩回直流采用同塔雙回的輸電線路，目前國內(nèi)直流大部為單回輸電塔則不可能2回直流同時發(fā)生雙極閉鎖，世界歷史上從末有這個事實，證明這是‘假防真’。

直流‘假防真’之二是電科院仿真讓大多數(shù)正常都運行的發(fā)電機調(diào)速器不動作，這是即使國調(diào)下令也作不到的，只讓國網(wǎng)直調(diào)的發(fā)電機調(diào)速器（極少數(shù)）動作, 導(dǎo)致500kV方案故障失穩(wěn)，完全是欺騙手段。根據(jù)原規(guī)劃院介紹的相同仿真與電科院的結(jié)果不同，所有發(fā)電機包括其調(diào)速器(因為不可能停用)都正常運行，沒有發(fā)生不穩(wěn)定。

直流‘假防真’之三指交流系統(tǒng)發(fā)生“N－2”故障會連鎖反應(yīng)導(dǎo)致電網(wǎng)崩潰。其實目前各500kV電網(wǎng)短路容量都高達(dá)50～63千安，如廣東500kV線路2006～2014年共發(fā)生592次N－1故障，都在0.08秒內(nèi)切除。即使發(fā)生N－2故障都將在0.5秒內(nèi)切除。在能源局召開的仿真會議上，南網(wǎng)直流輸電李立埕院士稱三相故障在0.5秒內(nèi)切除、單相故障在0.8秒內(nèi)切除，不會影響直流運行，更不會導(dǎo)致電網(wǎng)崩潰。

南方電網(wǎng)成功采用直流輸電遠(yuǎn)距離西電東送，2015年8個直流逆變站密集珠三角地區(qū)，總?cè)萘窟_(dá)2720萬千瓦, 占廣東負(fù)荷的25.5%，居世界首位, 運行安全，根本不需要交流特高壓支持。南網(wǎng)專家們對國網(wǎng)/電科院宣傳的短路比仿真理論認(rèn)為毫無實用價值。華東和其他地區(qū)的直流逆變站都不如廣東那么密集的大容量，更不需要交流特高壓。六.結(jié)語

政府部門應(yīng)重視當(dāng)前“交流特高壓三華甚至全國聯(lián)網(wǎng)”嚴(yán)重的問題, 十年來交流特高壓的嚴(yán)重安全又極為浪費問題已被充分揭發(fā)，一旦實施，必將比北美、印度、巴西等發(fā)生更嚴(yán)重禍國殃民的龐大嚴(yán)重停電事故；而且必將大大浪費人民財產(chǎn)；但如建成「交流特高壓龐大聯(lián)網(wǎng)」, 一旦事故嚴(yán)重，不旦嚴(yán)重?fù)p失龐大負(fù)荷,祗能像俄、日那樣浪費投資，被批準(zhǔn)的交流特高壓工程越多，浪費的人民財產(chǎn)越嚴(yán)重。

在政府決策上，千萬不要聽從這位多年支持國網(wǎng)公司的權(quán)威人士所謂“仿真試驗的安全穩(wěn)定性是有保障的”。“仿真計算”祗是一種計算方法，關(guān)鍵在計算的邊界條件是否正確？包括計算2020年是什么樣的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)？總之計算的邊界條件可真可假、未經(jīng)實踐驗證為正確的仿真邊界條件，怎能作為決策依據(jù)？“仿真”可以‘真仿真’也可以‘假防真’,以直流輸電的‘假仿真’來宣傳“強交強直”是不真實的,不應(yīng)脫離實際,當(dāng)前應(yīng)將近半個世紀(jì)的世界電網(wǎng)實踐經(jīng)驗才能作為決策的依據(jù)。

建議政府部門和領(lǐng)導(dǎo)對此重大問題，應(yīng)按科學(xué)發(fā)展觀進(jìn)行民主討論，多個方案充分論證，繼續(xù)貫徹30年來對我國電網(wǎng)安全起重要作用的《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》，慎重決策，避免將來造成難以挽回的近萬億元的國家損失。