在我國,棄風限電問題的解決至關重要,擴大電網范圍、遠距離輸送與消納,抑或依托智能電網,分布式接入,減少大范圍的傳輸是兩種截然不同的戰略選擇;關于超級電網與智能電網、直流與交流角色的討論也日益增多,可能影響十二五乃至更長期的電網基礎設施建設與電力發展。那么,我國智能電網與超級電網是否兼容?
問題之一:電網系統的發展有無邊界?
電力系統發展經歷了從直流傳輸到交流成網的歷史過程,電壓等級、輸送容量與輸送距離逐漸擴大,系統復雜程度逐步提高。目前,世界各國的主網基本是400kV或者500kV的網架,而最高電壓等級達到了交流1000kV,以及直流800kV、1100kV甚至更高。緊密互聯的交流電網,也曾被比喻為電力高速公路交通網。
那么一個有意思的一般性問題是,電壓等級與傳輸容量與距離是否應該,以及能夠繼續提升,其必要性與可行性如何,互聯電網系統的覆蓋范圍是否需要或者能夠繼續擴大。超級電網作為最大的人造系統,其發展有無邊界。現實中,的確曾經有北非-歐洲超級電網、洲際電網的提法與建議。
從技術上來講,更大范圍和/或更高電壓等級的輸電線路在一定范圍內不存在技術性的障礙,更多地爭論體現在必要性與可行性上。該種提議的支持者的論據包括資源的更大范圍傳輸與電力的互濟與平衡,發揮電網的網絡效應。一個地區發生了由于事故或者裝機不夠的缺電,其原因往往歸結到電網覆蓋范圍不夠大,不能夠從遠處調電予以解決。
這種思路,其實有點類似金融龐氏騙局論證的特點。如果一個集資活動資金鏈斷裂,其永遠可以解釋為資金規模不夠大。如果能夠更大,它就可以不倒,永遠玩下去。可事實上,這種論證難有說服力。其擴大的過程,就是對各項資源的消耗與占用增加的過程,所需要的巨大的協調必要性與復雜程度,早就超過了可得與可能的范圍。這也是Desertec涉及到了40多個國家與地區,而5、6年以來幾無進展的基本原因。
當然,打比方永遠只能是一種說明方式,幫助人們更形象的理解,它不能代替對于命題的論證,因為無法證明打比方的可比性在哪里。無論是電力交通網還是旁氏騙局的比方都是這樣。
電網的發展有無邊界,在邏輯上卻是可以回答的。總體而言,電力傳輸是損耗較高的能量傳輸方式,這一點通過簡單的推算就可以看出來,這也是電網系統通常并不作為交通基礎設施的基本原因。通過鐵路運輸,4000大卡的煤運輸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%.
而電力機車的效率更是比燃油機車高出幾倍,即使按照等價熱值(測算相應電的燃煤等量熱值),其能耗也會小于0.2%.至于運輸過程中倒車等損耗,在目前的技術條件下,與上邊的能耗相比,要小一個數量級以上,幾乎可以忽略不計。而目前的直流電力傳輸的線損率,普遍要在5%以上,要比鐵路運輸高出一個甚至幾個數量級。
在能源效率低很多的情況下,總體經濟性也必然相對的低。因為能源輸送中,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相對較大。無論初始投資大還是小,隨著時間的累積,可變成本大會侵蝕全壽期的經濟性,成為經濟性差的主導因素。