蒙定中

        原電力部生產(chǎn)司教授級(jí)高工、國(guó)際大電網(wǎng)委員會(huì)CIGRE和美IEEE會(huì)員

2015年6月30日

前言

仿真軟件是系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和運(yùn)行必要的計(jì)算工具，但必須認(rèn)清它的局限性、準(zhǔn)確性、真實(shí)性才能有效應(yīng)用。用仿真根本不能評(píng)估電網(wǎng)重大停電,堅(jiān)持交流特高壓的部門為什么以“假仿真”的手段來(lái)騙取政府對(duì)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(shí)際,以直流輸電的‘假仿真’來(lái)宣傳“強(qiáng)交強(qiáng)直”也是不真實(shí)的。

一．仿真僅僅是根據(jù)人為設(shè)定的初始條件評(píng)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(lái)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(wàn)千瓦）。主要問(wèn)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(jì)應(yīng)用不當(dāng)。重大停電一般經(jīng)歷兩個(gè)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(shí)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(jī)也由不合理設(shè)計(jì)/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(jì)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(gè)自由的交流聯(lián)網(wǎng)的線路故障跳閘時(shí), 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(wèn)題都是難以為自動(dòng)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(zhǎng), 愈會(huì)出現(xiàn)復(fù)雜的技術(shù)問(wèn)題, 失穩(wěn)問(wèn)題愈嚴(yán)重, 一旦發(fā)生將立即波及全網(wǎng), 有發(fā)生整個(gè)同步網(wǎng)大停電的高風(fēng)險(xiǎn), 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(qiáng)院士就“三華”系統(tǒng)的安全穩(wěn)定問(wèn)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(yàn)，回答是：這樣一個(gè)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(jí)支路元件以500～600計(jì)，這僅相當(dāng)於N-1計(jì)算條件，如按N-2條件，就得作25000～36000種情況的仿真試驗(yàn)。

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(lái)評(píng)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?jī)纱未笸ｋ姺謩e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(xiǎn)的交流特高壓三華聯(lián)網(wǎng)的失穩(wěn)是難以分析評(píng)估，也是難以預(yù)防，難以挽救的。

僅以仿真來(lái)說(shuō)，任何一個(gè)連鎖性事故的演變都同電網(wǎng)運(yùn)行初始狀態(tài)有關(guān)，而初始狀態(tài)的數(shù)量是一個(gè)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(guò)五、六百種情況的仿真試驗(yàn)就能保證電網(wǎng)安全了。仿真是按預(yù)先設(shè)定的計(jì)算模型、特征參數(shù)、邊界條件和計(jì)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(wú)論系統(tǒng)仿真軟件多么先進(jìn)和多少次計(jì)算，都是“假仿真”。對(duì)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(duì)電網(wǎng)設(shè)備的模型參數(shù)無(wú)法考慮負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性和負(fù)荷參數(shù)的時(shí)變性，大誤差問(wèn)題仍未解決，只能靠提高保守度換取可靠性。

從1965年以來(lái)世界重大停電分析，祗有如我國(guó)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(shí)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(xiǎn)，違背《穩(wěn)定導(dǎo)則》，光應(yīng)用仿真對(duì)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(lái)的結(jié)論是虛假的。

中國(guó)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(gè)實(shí)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(yùn)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(xiǎn)。事故起因是500kV雙回線進(jìn)口保護(hù)先后誤動(dòng)作，線路的178萬(wàn)千瓦負(fù)荷轉(zhuǎn)移到220kV電網(wǎng)的7回線，由于嚴(yán)重過(guò)載及對(duì)樹(shù)短路，保護(hù)相繼跳開(kāi)其中4回線，最后通過(guò)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(lái)騙取政府對(duì)交流特高壓工程的批準(zhǔn)？

一位多年支持國(guó)網(wǎng)公司的權(quán)威人士，在2011年4月22日於電科院會(huì)議后，近日提出及早建設(shè)跨區(qū)特高壓輸電線路的報(bào)告，“認(rèn)為各種意見(jiàn)均應(yīng)以科學(xué)計(jì)算論證為依據(jù)”，實(shí)際上卻以毫無(wú)實(shí)踐根據(jù)的“假仿真”計(jì)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(duì)政府提出“今后不再爭(zhēng)議要不要建設(shè)特高壓輸電線路的問(wèn)題,…可盡快批準(zhǔn)實(shí)施”。政府的決策應(yīng)以什么為依據(jù)？“7.23”動(dòng)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(wèn)題更為嚴(yán)重，完全破壞我國(guó)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(shí)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(guó)電網(wǎng)除臺(tái)灣外從不發(fā)生重大停電的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)？是繼續(xù)堅(jiān)決貫徹保持中國(guó)電網(wǎng)30多年來(lái)運(yùn)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(wàn)不能按這位權(quán)威人士要“盡快批準(zhǔn)實(shí)施”，迫使中國(guó)將來(lái)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(bào)告稱“國(guó)家能源委專家咨詢委員會(huì)認(rèn)為各種意見(jiàn)均應(yīng)以科學(xué)“計(jì)算”論證為依據(jù)”。“仿真計(jì)算”祗是一種計(jì)算方法，關(guān)鍵在計(jì)算的邊界條件是否正確？包括計(jì)算2020年是什么樣的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)？總之計(jì)算的邊界條件可真可假、未經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)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(gè)世紀(jì)的世界電網(wǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)才能作為決策的依據(jù)。

一是中國(guó)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(lái)實(shí)踐證明最為安全。

二是從半個(gè)世紀(jì)實(shí)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(wàn)千瓦，和國(guó)網(wǎng)示范工程送200萬(wàn)千瓦相當(dāng)，皆低於兩回500kV線輸送能力；根本上遠(yuǎn)低於國(guó)網(wǎng)公司宣傳的500萬(wàn)千瓦輸送能力。

三是2005年聯(lián)合國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)部在紐約發(fā)表的報(bào)告指出：“交流1200kV曾在俄羅斯的西伯利亞長(zhǎng)線路使用，無(wú)論如何，超出1000kV時(shí)，能承受如此高電壓的實(shí)際難度、設(shè)備和絕緣的代價(jià)，都過(guò)高而難以采用。” 聯(lián)合國(guó)文件所指包括兩個(gè)風(fēng)險(xiǎn)：一個(gè)是技術(shù)難度風(fēng)險(xiǎn)，另一個(gè)是經(jīng)濟(jì)代價(jià)風(fēng)險(xiǎn)，這是世界上從技術(shù)經(jīng)濟(jì)上判別交流特高壓失敗的結(jié)論。此外，聯(lián)合國(guó)文件還從電網(wǎng)結(jié)構(gòu)上指出：“長(zhǎng)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(jì)距離，而且直流輸電比較安全、可靠，有優(yōu)良的特點(diǎn)。”聯(lián)合國(guó)文件還指出不同交流電網(wǎng)通過(guò)直流聯(lián)網(wǎng)，可以避免同步網(wǎng)本身運(yùn)行出現(xiàn)的很多技術(shù)問(wèn)題。又引證損失7000萬(wàn)千瓦的2003年美加大停電事故，任何一處故障都影響整個(gè)同步網(wǎng)，同步網(wǎng)愈大、線路愈長(zhǎng)、電壓崩潰和穩(wěn)定問(wèn)題愈嚴(yán)重，更會(huì)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(shí)際

電科院應(yīng)用仿真計(jì)算提出三峽以交直流併列送華東的方案，為所有部門反對(duì)而確定僅以直流送華東，十多年歷史實(shí)踐證明是十分正確的。經(jīng)仿真計(jì)算認(rèn)可的東北和華北交流聯(lián)網(wǎng)為什么運(yùn)行上發(fā)生那么多問(wèn)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(jì)算又為什么和實(shí)際差別那么大？

國(guó)網(wǎng)公司/電科院從2005年北戴河會(huì)議到2011年6月30日電監(jiān)會(huì)座談會(huì)上皆稱一回交流特高壓線路可送500萬(wàn)千瓦，有仿真根據(jù)嗎？為什么幾個(gè)交流特高壓起步工程輸送都不能超過(guò)300萬(wàn)千瓦？這不是設(shè)計(jì)部門仿真計(jì)算的結(jié)果嗎？三華聯(lián)網(wǎng)的交流特高壓線路更長(zhǎng)了，有何仿真根據(jù)它每回能送500萬(wàn)千瓦。

權(quán)威人士報(bào)告中所稱的“仿真”模擬根本不能作為科學(xué)根據(jù)。因?yàn)榉抡嬗?jì)算祗是一種計(jì)算方法，計(jì)算的對(duì)象是2020年中國(guó)的電力規(guī)劃設(shè)計(jì)具體方案，這個(gè)方案祗應(yīng)由電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院和各大設(shè)計(jì)院規(guī)劃制作, 包括在設(shè)計(jì)過(guò)程通過(guò)仿真驗(yàn)算設(shè)計(jì)內(nèi)容的合理性，這是建國(guó)以來(lái)的事實(shí)根據(jù)和規(guī)定，其他部門是從來(lái)不作的，包括科研部門。權(quán)威人士報(bào)告稱“電科院構(gòu)建了三種方案…進(jìn)行仿真模擬故障計(jì)算”，實(shí)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(jì)總院的規(guī)定內(nèi)容，因?yàn)殡娍圃簺](méi)有條件、沒(méi)有基礎(chǔ)、沒(méi)有資格去作電力規(guī)劃設(shè)計(jì)。電科院的構(gòu)建研究目的正如權(quán)威報(bào)告所稱：“三華特高壓同步電網(wǎng)不是優(yōu)和劣的比選問(wèn)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(wèn)題多多，虛假的前提條件通過(guò)“仿真”當(dāng)然可以得到國(guó)網(wǎng)公司所需要的結(jié)果，這就是‘假仿真’。

以美國(guó)西部電網(wǎng)的安全性仿真為例，有時(shí)仿真結(jié)果適得其反， 以Carson Taylor為首的美國(guó)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(chǎng)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析對(duì)照，成為電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真史上的一個(gè)重要的里程碑。結(jié)論出入意料：“現(xiàn)在WSCC用來(lái)仿真的動(dòng)態(tài)數(shù)庫(kù)并不適用于8月10日事故的仿真”，從現(xiàn)場(chǎng)記錄數(shù)據(jù)中清晰可見(jiàn)電壓和功率的增幅振蕩，正是這個(gè)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(méi)有振蕩，非常穩(wěn)定。

正是BPA在電網(wǎng)摸擬中，危險(xiǎn)地過(guò)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(dòng)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(gè)事實(shí)表明以前用來(lái)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(jì)和運(yùn)行必要的計(jì)算工具，但必須認(rèn)清它的局限性、準(zhǔn)確性、真實(shí)性才能有效應(yīng)用，不真實(shí)的應(yīng)用則成為‘假仿真’。

五.  以直流輸電的‘假仿真’來(lái)宣傳“強(qiáng)交強(qiáng)直”是不真實(shí)的

直流‘假防真’之一指2回甚至3回直流同時(shí)雙極閉鎖，實(shí)踐證明由於直流本身問(wèn)題造成的雙極閉鎖即使發(fā)生，每回直流最多也不會(huì)超過(guò)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(guó)內(nèi)直流大部為單回輸電塔則不可能2回直流同時(shí)發(fā)生雙極閉鎖，世界歷史上從末有這個(gè)事實(shí)，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(yùn)行的發(fā)電機(jī)調(diào)速器不動(dòng)作，這是即使國(guó)調(diào)下令也作不到的，只讓國(guó)網(wǎng)直調(diào)的發(fā)電機(jī)調(diào)速器（極少數(shù)）動(dòng)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(jī)包括其調(diào)速器(因?yàn)椴豢赡芡Ｓ?都正常運(yùn)行，沒(méi)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(huì)連鎖反應(yīng)導(dǎo)致電網(wǎng)崩潰。其實(shí)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(kāi)的仿真會(huì)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(huì)影響直流運(yùn)行，更不會(huì)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(gè)直流逆變站密集珠三角地區(qū)，總?cè)萘窟_(dá)2720萬(wàn)千瓦, 占廣東負(fù)荷的25.5%，居世界首位, 運(yùn)行安全，根本不需要交流特高壓支持。南網(wǎng)專家們對(duì)國(guó)網(wǎng)/電科院宣傳的短路比仿真理論認(rèn)為毫無(wú)實(shí)用價(jià)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(yǔ)

政府部門應(yīng)重視當(dāng)前“交流特高壓三華甚至全國(guó)聯(lián)網(wǎng)”嚴(yán)重的問(wèn)題, 十年來(lái)交流特高壓的嚴(yán)重安全又極為浪費(fèi)問(wèn)題已被充分揭發(fā)，一旦實(shí)施，必將比北美、印度、巴西等發(fā)生更嚴(yán)重禍國(guó)殃民的龐大嚴(yán)重停電事故；而且必將大大浪費(fèi)人民財(cái)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(fèi)投資，被批準(zhǔn)的交流特高壓工程越多，浪費(fèi)的人民財(cái)產(chǎn)越嚴(yán)重。

在政府決策上，千萬(wàn)不要聽(tīng)從這位多年支持國(guó)網(wǎng)公司的權(quán)威人士所謂“仿真試驗(yàn)的安全穩(wěn)定性是有保障的”。“仿真計(jì)算”祗是一種計(jì)算方法，關(guān)鍵在計(jì)算的邊界條件是否正確？包括計(jì)算2020年是什么樣的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)？總之計(jì)算的邊界條件可真可假、未經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)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(lái)宣傳“強(qiáng)交強(qiáng)直”是不真實(shí)的,不應(yīng)脫離實(shí)際,當(dāng)前應(yīng)將近半個(gè)世紀(jì)的世界電網(wǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)才能作為決策的依據(jù)。

建議政府部門和領(lǐng)導(dǎo)對(duì)此重大問(wèn)題，應(yīng)按科學(xué)發(fā)展觀進(jìn)行民主討論，多個(gè)方案充分論證，繼續(xù)貫徹30年來(lái)對(duì)我國(guó)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(lái)造成難以挽回的近萬(wàn)億元的國(guó)家損失。