中国南方电网公司副总经理 肖鹏
引言
2008年初春一场历史罕见的冰雪灾害,造成了十分严重的灾难性后果,牵动了举国上下乃至总理、总书记的心。灾害在两大电网造成36740条10kV及以上电力线路、1743座变电站停运, 各电压等级线路杆塔倒塌及损坏97万多基,导致3348万户、1亿多人口停电[注1],两大电网计有14名员工在抢险救灾中以身殉职。灾害给经济、社会和人民生活造成了极为严重的影响,其范围之大、时间之长、受灾民众之多、基础设施破坏之严重、社会经济损失之巨大,前所未有,也为世界电力工业史所仅见。
电力是现代社会和经济运行的神经中枢、动力之源,这场灾难的主因虽然缘自罕见冰灾对电力线路的破坏,但电力供应长时间、大面积中断则是复杂的系统问题。电力系统是一个发、输、配、用诸环节有机联系的整体,因此对灾害的反思不能只局限在设计标准及技术措施层面,必须进行结构性、系统性分析并深入到价值层面的思考,否则就不可能科学分析、正确揭示问题的本质。作为电力系统直接参与这次抢险救灾的一线指挥员,痛定思痛,举一反三,深深感到确实有许多值得深刻反思、反省的问题。
一、电力企业的根本任务与核心价值
从历史唯物主义观点出发,生产、消费、经济在社会结构中的地位、作用在不同的社会经济形态、不同的历史发展阶段有着重大差别。我国作为发展中国家,传统发展观不可避免地会受到生产主义和经济决定论的影响。尤其是面对长期存在的电力瓶颈制约,电力行业在电力工业发展上一直存在着注重外延发展和发电能力建设的指导思想,由此也形成了电力系统长期存在的“重发轻供不管用”的传统观念,这是由当时的历史条件决定的,无可厚非。据统计,建国以来我国电源建设投资约占电力总投资的70%,比发达国家高出约20个百分点。改革开放以来,我国电力建设取得了长足的进步,特别是电源投资大幅增加,从1980年到2007年,全国电源投资总额达21097亿元,装机容量与发电量已跃居世界第二位,电力系统也进入了引以为自豪的大容量、大机组、高参数、特高压、长距离输电的新阶段。但是,这一庞大的系统在这场突如其来的冰雪灾害面前却表现得如此脆弱,不堪应对:几十万基各级送电杆塔倒塌,数万条高压、超高压输电线路中断,远方电源基地无法送出,大型电厂无法接入系统被迫停运;孤网运行,大机小网,大容量、高参数机组无济于事,远距离交流、大容量直流无法馈入;受端系统负荷中心、重要城镇缺乏电源支撑,上亿人口受停电影响、数千万民众长时间处于无电的煎熬之中……由此导致的骨牌效应将灾害迅速扩大,电气化铁路大动脉中断,沿途数百万人滞留,输油泵站及管线停运,煤炭及救灾物资运输受阻,通信线路中断等等,灾难的演变过程及造成的灾难性后果,与一场现代战争的后果极为相似。
触目惊心的事实至少给了我们三点启示:①电力系统在实现以大容量、高参数为标志的规模化、效率化的同时将使其遭遇的灾害也被规模化、效率化并社会化了。②我国的电网结构(包括电源结构)和应急机制尚不能有效应对各种规模化的突发性重大灾害性事件。③我国在电力资源的开发能力与确保电力资源在各种条件下有效配置的保障能力之间存在着较大的反差,我国电力工业尚未完成由量到质的根本转变。换句话说,在电力系统发、输、配、用各环节中,仅靠发电规模和送出规模而缺乏其它环节及结构性要素的有机联系与配合,是无法实现系统的整体价值的。[注2]
基于电力系统在国计民生、社会经济中的基础性地位和公用事业性质,从实现电力系统整体价值特别是从保障国家安全和基本民生考虑,笔者认为,电源建设、电网建设的最终目标应当是在任何条件(无论是正常状态,还是事故状态、灾害状态)下尽最大可能满足社会对电力的需求,最大限度保障电力输送的可靠性,也包括战争状态。笔者曾于1999年科索沃战争结束时实地考察过北约对南联盟电力系统实施打击的过程,以及高导纤维炸弹对电力系统的破坏情况,历历在目,感触颇深!作为电力企业,其根本任务应当是在任何条件下最大限度地为电力用户提供不间断的、安全、可靠的电力供应。尤其是在我国经济建设经过改革开放30年的发展,已经发生了质的变化,国家的发展观也作出了重大调整,党和国家更加关注民生、构建和谐社会的新的时代背景下,我国电力企业应当从以人为本的高度重新审视自己的核心价值,重新确立正确的发展观作为电力企业的理论与观念支撑。笔者认为,在新的历史条件下,电力企业的核心价值必须是以客户为中心,最终落脚在保障终端客户用电需求这一根本利益上,这也是我们电力企业的核心能力与终极使命。因此,电力系统在灾后重建中最需要重建的也正是这一核心价值。以下问题均由此引申而来。
二、确立以人为本、客户至上的电力规划指导思想
我党确立的“以人为本”的科学发展观,是社会主义经济的根本目的决定的,也给我国电力事业的科学发展作出了根本的价值定向:电力生产的根本目的必须服从和服务于人。
1.不同的规划指导思想决定着不同的电网结构体系
我国的电力规划体系起初并未将电源与电网分开考虑,但无论是在计划经济条件下,还是在向市场经济的过渡中,都更多地关注了经济指标体系的考量,而缺乏对价值体系的判断与关注。马克思主义生产观认为,物质生产具有多维价值,除了经济价值之外,还有社会价值、人本价值。在马克思看来,物质生产的终极价值是其人本价值,生产是手段而不是目的,生产的最终结果是为了人[注3]。这就为我们今天确立正确的电力发展观奠定了理论基础。电力规划设计从电源侧出发,还是从用户侧出发,两种不同的规划指导思想下所产生的电网结构尤其是电力供应和保障体系也是不同的。
长期以来,我国的电网规划在很大程度上沿用着“电源先导、电网送出”的思维定式,重心是围绕电源来做的,即电网规划和建设是以电源规划为依据,以建设和运行费用最小为目标,作为与电源相配套的“送出工程”、“配套工程”来安排的,一般情况下以电源“送得出、落得下”为基本目的。自上世纪八十年代末以来,在开发能源基地和运力紧张等大背景下,电力系统又提出了“变输煤为输电”的观点,并在此后的我国电力规划设计上产生了深远的影响,以电源基地送出为重点的长距离、大容量送出工程在电网规划中更加得到强化。电力体制改革实施厂网分开后,发电侧引入竞争机制,电源投入大幅度增加,从 2002-2006年,电源年投资额由747亿元增加到3122亿元,年均增长高达43%,而同期电网投资从1578亿元增加到2106亿元,年均增长仅为8%[注4]。尤其是2003年的电源投资比改革前的2002年猛增152%,而当年电网投资为负增长-33.46%。应当说,各发电集团作为竞争性企业在圈资源、上规模及降低成本方面追求价值最大化的价值取向是可以理解的,但由此在客观上造成了电源规划在布局、规模、结构上与电网规划基本脱节,电源建设的无序竞争使电力规划逐渐失去指导作用。在上述情况下,我国电源建设朝着更加注重坑口、港口及路口电站以及大容量、高参数、大机组的方向发展,电网建设则更加朝着远距离、超高压乃至特高压输电的方向发展。与此同时,对电网结构特别是受端系统的规划和建设更加滞后,其中城市配网及农网建设更是远远落后于主网建设,历史欠账甚多,积重难返。如贵州电网不同电压等级分层分区不合理、重要受端系统缺乏电源支撑的电网结构;云南主网单向送出型、大规模功率穿越型的结构特征等,均反映了电网结构不尽合理、电网发展长期滞后于电源发展的问题。
2.从不同价值观出发:最大差距体现在供电可靠性上
电力规划指导思想的出发点不同,反映了不同的价值观。电力规划从电源端出发强调的是“送”,“送得出,落得下”,这在改革前主要考虑的是电力企业完成计划指标的任务诉求,而改革后则主要体现在发电公司的企业利益;电力规划从用户端出发强调的是“用”,以用户需求为依据制定规划又落脚在满足用户需求,即体现所谓“用户端→用户端”的现代企业市场化服务理念,其出发点和落脚点均放在用户利益。纵观国际上发达国家电力系统,无一例外是以提高供电可靠性为根本任务、以保障终端客户用电需求为核心价值的。与之相比,我国电力系统的最大差距正是体现在供电可靠性上。
以法国EDF公司为例,EDF对电力用户承担的责任与承诺体现在与政府签订的公共服务合同条款中,该条款对电网运营商在电能质量、供电安全、环境、电网维护及服务质量等方面均有明确的约定。如“恢复供电”条款规定,在重大自然灾害条件下,须在5天内恢复供电90%,在人口密集区域须在30分钟内恢复供电40%。这是电网运营者对政府和用户的承诺,也作为政府对其监管的法律依据,EDF正是以此为出发点来确定电网规划和运行的指导原则。这就确保了电力企业以保障用户利益为依据指导电网规划设计,EDF据此规划建设了强大的输配电网络:拥有覆盖全国的双环400千伏输电网络,220千伏变电站深入负荷中心,以20千伏为主导(全法覆盖范围已经达到80%)的中压配电网络已经全面自动化。全部馈线满足N-1[注5]的运行准则,有些重要地区达到了N-2甚至N-3的水平。因此电网在事故条件下及时转供电的能力很强,供电可靠性很高。
我国的电网可靠性指标较国际先进水平有较大差距,尽管2001年制定的新标准中也规定了“N-1”准则,但由于种种原因,各地在实际执行中存在很大差异,不仅是西部欠发达地区也包括东部部分发达地区电网,至今远未达到或尚未执行这一标准。
反思这场巨大的灾害,我们应当深刻地认识到:电源建设与电网建设、输电可靠性与配电可靠性、常规电力体系与应急电力体系、资源开发能力与资源可靠配置能力,是互相联系、互相制约并且不可分割的有机整体,必须作为一个系统工程统筹规划,协调发展。而且,考虑到应对未来无法预知的突发性重大灾害的需要,必须超前规划、超前建设。因此,笔者认为,我国电力规划的指导思想必须首先树立以人为本、以客户为中心的核心价值,坚持电源与电网统筹规划、协调发展的原则,以受端系统为核心,以用户利益为根本,规划建设合理的电网结构,其中包括不同规模、不同性质、布局合理、分层接入、能够最大限度地提供电源支撑的电源体系,以及既满足输电可靠性、又满足配电可靠性,能够在任何条件下最大限度地保障终端客户安全可靠用电的坚固电网体系。只有确立了上述指导思想,才能深刻地理解并有效地解决好以下若干重大问题。
三、电网结构的极端重要性
合理的电网结构是电力系统安全稳定运行的重要基础。合理的电网结构必须是各级电压等级电网与电源分布、电源规模、电源结构统筹规划、合理布局的综合、完善的结构体系。这次灾害带给我们的重要经验与教训之一,就是使我们更加深刻地认识到电网、电源统筹规划、协调发展、建设合理电网结构的极端重要性,必须从以人为本、以客户为中心的价值取向出发,重新审视电网结构问题。
如上所述,电力系统多年来的关注重点往往放在大型电站、电源基地、长距离输电线路建设和220kV及以上主网建设上,虽然注重了发电和输电效率的提高,但效率本身并非电力生产的目的;而对规划、建设合理的电网结构,特别是规划建设合理的受端系统明显重视不够,投入不足,欠账甚多,使发电和输电的效率缺乏坚强的支撑和有效的保障,这是一个不争的事实。以受灾最重的贵州为例,最严重时贵州电网一度解列为7片孤网运行。其主力火电厂、水电站主要集中在西北和中北部,重要城市以220kV、110kV及以下电压接入系统的电源偏少;而东部电网的电源更少,仅有贵州电网总装机容量的6.5%,且大部分负荷依赖500kV枢纽变作为主供电源。随着一批500kV主干网陆续停运,接入该500kV系统的电厂随之全部停运,致使东部铜仁、凯里、都匀地区大面积停电,而各相关区域电网十分薄弱并缺乏有效电源支撑,相邻电网无法互为备用,互相支援,其中都匀市全部停电后孤立无援,以致全城乃至整个地区长达12天无法黑启动(其间依靠柴油发电机和小水电提供部分民生用电和重要部位用电)。又如广西桂林、云南镇雄等市县在孤网运行时,均是依靠当地小电源支撑,由35kV线路送出降压到户。其后数千台柴油发电机(车)更是通过低压网络直接接入用户。笔者由此联想到1999年科索沃战争期间,塞尔维亚输电网络遭受北约轰炸破坏后,也是依靠单个配电公司孤网运行来保证基本电力供应。近年来美国和加拿大发生的几次大的电网事故,其背景也都与电网结构层次不合理有关。耐人回味的是,这次停电时间最长的都匀电网因其拥有500kV日字型环网为背景的枢纽变及双回路220kV主网供电,灾前曾被认为是最为坚固的地区电网,其主网在灾害中全军覆没,陷入绝境。由此假设贵阳电厂、凯里电厂、清镇电厂等小电源如期关停,则贵阳、凯里等重镇的灾害后果不堪设想。事实上,在这场大灾之中,正是110千伏及以下特别是中低压配电网络以及接入其系统的中小型电源,在保障重要用户、基本民生用电方面,真正发挥了举足轻重的支撑作用,功不可没,发人深省。
1.合理电网结构的重心应放在受端系统
根据电力系统安全稳定导则,合理的电网结构必须“满足电网分层和分区的原则”。在此原则下,电网分区运行,互为备用;电源分层接入,布局合理。电网合理分区、电源分层接入都应该体现以受端系统为核心。因为受端系统是整个电力系统最重要的组成部分,是实现合理电网结构的关键环节,是从根本上提高整个电力系统安全稳定水平的重要基础,是承载和实现电力企业核心价值的重要物质载体。因此,电力企业在注重主干网架建设的同时,应当更加注重区域网和配电网的建设;在注重输电能力和输电可靠性的同时,应当更加注重配电能力和配电可靠性的建设;在注重远方、区外电源、坑口电站、大型机组及电源基地建设的同时,应当更加注重区内不同规模和不同结构、不同性质、对受端系统起支撑作用的电源建设。因此,受端系统电源建设除区外供电之外,必须考虑中小型支撑电源建设,并结合节能减排因地制宜建设冷热电联产等分布式电源、新能源以及应急保安电源。必须指出,受端系统不仅仅是指负荷密度高度集中的大城市,也包括中小城市、县城和乡镇。笔者认为,我党提出的“以人为本”之“人”,是指最广大的人民群众,也是指社会中的每个“人”。这与马克思的为“每个人”、“一切人”的思想是相符的,与胡锦涛同志关于“让发展的一切成果惠及全体人民”的论述也是一致的。正是基于这种价值观,我们赶在春节前组织了5469台柴油发电机(车)支援灾区,保证了南方电网区域约1024万民众基本生活用电。
2.受端系统的当务之急是建设强大的配网
受端系统承载着客户价值,按照N-1原则打造强大的配网,是保障客户价值的重要基础。合理的电网结构除满足分层、分区的原则外,还必须至少满足N-1原则,这是实现分层、分区作用、保障系统安全稳定运行的重要物质基础。前述法国EDF覆盖全国的400kV双环输电网络,其主干网架是按N-2标准设计的,配网则全部满足N-1准则,重要地区达到了N-2 甚至N-3水平,如巴黎地区采用内环、中环、外环三重环网结构的中压网,每环均采用4条20kV线路,通过如此强大的中压网络支撑起简单的高压网络。而巴黎城区的用户均采用双电源供电,馈线是按照N-2准则设计的。此外,EDF配网采用的主要设备容量很小,如225kV变压器容量仅有10万千伏安和7万千伏安两种,而且后者使用的比例很高,旨在强调小容量、多布点,以满足N-2的要求。相比之下,我国电力系统的配网建设长期未纳入正常的规划和建设程序,投入不足,欠账太多,据统计,2002-2006年全国110kV及以下配网投资约占电网总投资的50%,而发达国家(如日、美、英、法)配网占电网总投资比例在59.1%-70.5%之间。我国中低压配网的投入更加不足,据统计,南方电网“十五”期间35kV及以下城市配网投资为232亿元,仅占电网总投资(不含农网改造投资)的22.3%。因此,我国配电网普遍存在着结构不合理、不满足N-1、单辐射供电线路多、环网化率低、转供能力差、设备陈旧老化、电缆化率低、电源支撑不足或缺少电源支撑、应急机制不健全等现象,配网总体水平相当薄弱,农网的建设标准和可靠性水平更加落后。
事实证明,没有合理的受端系统和坚强的配网作支撑,仅靠营销系统在客户界面的优质服务、技术支持是无法从根本上保障和提升供电可靠性的,从而也就无法将以人为本的核心价值传递到位。
3.系统互联与协调运行问题
电网结构的合理性还应体现在满足各种运行方式下潮流变化的需要,实现系统互联效益上。系统互联效益主要体现在:一是更大范围的资源优化配置,二是相邻系统的互为备用,相互支援。在这场灾害中,系统互联方面有得有失。如这次冰灾中曾分别由湖南、重庆电网为贵州东部、北部电网提供了黑启动电源;广西电网倒送贵州电网电力电量,保证了贵州境内一条重要输油管道的正常运行和三个县的电力供应;凯里电网架设临时中低压联络线支援都匀电网等。与此同时,这次灾害中也暴露出一些电网间协调运行不力的问题。如湖南电网在贵州东部电网孤网运行、亟需支援的关头,从自身电网安全需要出发,要求与贵州电网解列,这突出反映了互联电网缺乏统筹规划以及在事故情况下网间协调不力的问题。笔者由此联想到科索沃战争中,北约摧毁并迫使从科索沃变电站到马其顿、爱沙尼亚、黑山的输电线路退出运行,意在最大程度地把南联盟电力系统与邻国电力系统隔绝,此例可反证系统互援的重要性。事实证明,国网与南网、相邻省网与省网以及本省分区电网之间的互联关系必须做到从大局出发,统筹规划、互为备用、相互协同,以提高互联电网相互支援的能力。
此外,电网主网架尤其是西电东送远距离输电通道的安全性问题也应引起高度关注,特别是南方电网已经形成的交直流并列运行方式在运行和稳定控制上存在着较大隐患。除考虑多个送电通道应相对独立、单一送电通道容量不宜过大、大容量电源分散接入系统等措施之外,在西电东送主通道中部如广西地区建设具有明显支撑作用的主力电源也尤为重要。这次贵州灾害暴露出的“贵网不保,东送为零”的教训十分深刻。
四、结论与建议
1.由于不同历史条件下的发展观不同,我国电力系统在实现发电装机和发电量规模世界领先的同时,也暴露了在电力资源的开发能力与保障电力资源有效配置能力之间存在的较大反差。缺乏了发、输、配、售诸环节的有机联系,就无法有效实现电力系统整体的价值传递。
2.我国电力企业必须从以人为本的高度重新审视自己的核心价值体系,在新的历史条件下重新确立科学的电力发展观,将任何条件下最大限度地保障不间断电力供应作为电力企业的核心能力和根本任务,将核心价值真正落脚在终端客户利益上。因此,电力企业需要在宏观层面重建以人为本的核心价值,在中观层面重建以供电可靠性为根本的核心能力,在微观层面重建以客户需求为导向的业务流程。
3.以上述核心价值和科学发展观为指导,从国家安全和能源安全的战略高度,重新确立我国电力规划和电力建设的指导思想。其要点是电力规划必须坚持电网与电源统筹规划、合理布局、协调发展的原则,以受端系统为核心,以用户利益为根本,完善电源结构,强化配网建设,实现合理的电网结构。为此,电网的结构设计和分区可以不受行政区划的限制。
4.重点抓好受端电网建设,优先发展负荷中心地区不同规模、不同性质、不同结构的支撑电源,大力强化配电网建设,加大配网建设投入,将配电网的建设纳入正常的规划、建设、管理程序。
5.考虑到受端系统各类支撑电源或保安电源建设成本、运行费用较高,需要一定政策支持以及与电网调度运行的密切关系,可参照调峰调频电厂的建设模式,支持电网企业参与此类电源的开发建设。
6.为应对各种重大灾害,确保城市安全,把电力发展规划作为城市发展的重要组成部分纳入城市发展规划。
7.学习国际经验强化我国电力系统应急机制建设,完善应急电力体系,实现应对危机的常态化管理。
8.高度重视、认真研究我国电网主网特别是西电东送主通道安全稳定问题,及早确定我国电网未来的目标网架大格局和运行方式,明确我国电网发展方向和发展目标。
“前车覆,后车诫”[注6]。大灾之后,各行各业尤其需要以对党、对国家、对人民高度负责的态度,分析问题的实质,反思自身的问题,尽最大努力防止今后类似的灾难重演。如果我们能以这场灾害为契机,在未来电力发展中以新的价值观为指导,从战略高度加强电网结构建设,相信我国电力工业必将实现由量到质的转变,从而能够以强大坚固的电网从容应对未来各种复杂多变的挑战。果能如此,将是这场巨大灾害带给我们的最大收益!
[注1]根据国务院煤电油运和抢险抗灾应急指挥中心抢修电网指挥部、南方电网和国家电网统计数据整理。
[注2]与此密切相关的还有一次能源(煤炭、石油、天然气等)与二次能源协调的问题。事实上,我国一次能源开发与电力开发在总量、结构和布局关系上都存在着如何相适应的问题,如小煤窑保大电、缺煤停机、缺油少气等问题已十分突出。本文重点关注电力系统内部问题,故在此不作赘述。
[注3]马克思、恩格斯在《德意志意识形态》中把人的利益的实现当作基本价值尺度和理论出发点。
[注4]数据来源:中电联《中国电力五年发展成就报告》。
[注5]]“N-1原则”指正常运行方式下电力系统中任一元件(如线路、发电机、变压器等)无故障或因故障断开,电力系统应能保持稳定运行和正常供电。
[注6]《汉书·贾谊传》