安全安全经济优质经济优质型型电电网与网与实实施施电电网网经济经济运行运行 沈阳变压器经济运行研究所 教授级高工 胡景生 1. 前言近年来由于国民经济高速发展，对电力需求快速增长，全国大部分地区由于发电装机容量不足、电网供电能力不足，出现拉闸限电，产生电荒，缺电成为国民经济发展的“瓶颈”。日前中国电力报报导了国家发改委副主任张国宝在人大会发言中提到：“开源不能从根本上解决缺电现象，因为我们缺的是科学用电。近几年，中国经济获得非常快的增长，但这种增长是在高能耗的基础上实现的。现在，国民生产总值每增长 1，能源消耗却要增长 1.5，而合理的比例应该是国民经济增值每增长1，能源消耗只增长 0.8。由于我国的节能与节电潜力非常之大，所以当前解决电荒不能只依靠开发电能来实现，应重点依靠节电来解决。回顾我国城乡电网改造才过去 5 年多的时间，为什么又出现部分电网的供电能力不足呢？其原因何在呢？运用科学发展观对现电网结构进行剖析，其结论是电网结构中科技含量太低，形成电网构架薄弱，容载比低，不适应电力需求侧的快速发展，而且造成电网运行中损耗过大，安全可靠性差，供电质量低。由于电网供电能力不足，为了解决电荒，又要对电网进行改扩建。这次电网改扩建时一定要做到“与时俱进走出原电网结构中的误区”， “运行科技发展观构建安全经济优质型电网”。中华人民共和国节约能源法明确规定：能源节约与能源开发并举，把能源节约放在首位方针。节能是国家发展经济的一项长远方针。目前经国务院批准，由国家发改委发布的节能中长期专项规划中指出：“节能是我国经济和社会发展的一项长远战略方针，也是当前一项极为紧迫的任务。 ”在规划中，电力工业的节能被赋予极大责任，在重点行业中电力名列第一。规划中又明确指出：“实施电网经济运行技术，采用先进的输、变、配电技术和设备，逐步淘汰能耗高的老旧设备、降低输、变、配电损耗。 ”在当前解决电荒是当务之急，由于我国节电潜力巨大，更应认真贯彻节约能源法把电能节约与电能开发并举，把电能节约放在首位方针。贯彻节能中长期专项规划节电是当前一项极为紧迫的任务。从 1997 年开始我国的发电量和用电量均居世界第 2 位（仅次于美国），但人均用电量却居世界第 86位，仅为世界人均水平的 1/3。我国的电耗也是世界上高电耗之国。近日中国电力报报导中提到：中国目前每万美元国民收入的能源消耗是德国的 10 倍，万美元国民产值的能耗比大多数低收入国家高出 511 倍，比世界平均水平高 2 倍多，是世界上产值能耗最高国家之一。回忆起 1989 年人民日报曾报道过：根据世界有关十个能耗大国的 1988 年统计资料表明：中国是单位产值能耗最高的国家，每生产万美元产值的能耗是法国的4.98 倍，日本的 4.43 倍，意大利的 3.95 倍，西德的3.84 倍，巴西的 3.82 倍，英国的 2.97 倍，美国的 2.1倍，加拿大的 1.77 倍，还是印度的 1.65 倍。节能报国 振兴中华得知中国是世界能耗落后国，做为中国科技人员深感不安，决心为改变能耗落后做贡献，节能是解决能耗落后的途径，创建国际上一流的节能技术为振兴中华贡献自己的终生。1989 年第七届全国人代会上一位代表发言中指出：我国在能耗上就是赶上印度的水平，可节约几亿吨标准煤，几十个大矿务局可以停产，为国家节约大量资源，为子孙后代造福。1996 年 4 月份中央电视台对八届全国人代会议报道中提到，我国能耗是发达国家的 46 倍（1988 年最多是法国的 4.98 倍）。 经过八年我国在能耗上与发达国家相比，差距不仅没有减少，反而越来越大。 这是为什么呢？这篇报道中又提到，中国能耗落后的原因是：中国能耗的技术含量太低，发达国家降低能耗的技术含量占 50以上，我国能耗技术本来就落后，但我国靠技术节能不到 20，因此，我国与发达国家相比，能耗技术水平越来越落后。又经过七年到 2003 年万美元产值的能耗我国却是低收入国家的 511 倍。由此可见我国的能耗越来越高，在世界上越来越落后。其原因何在呢？就是在能源系统中科技含量太低，不能科学用能。当前我国用电平均增长率超过 15，而相对国民经济增长率仅为 9.1，电力弹性系数接近 1.7，而科学的弹性系数应为 0.50.8。目前我国用能终端能效仅相当于发达国家 80 年代水平。单位 GDP 的电耗是发达国家的 35 倍。由于能效低，造成巨大的电能浪费。据有关资料的统计表明：我国从发电到供电，一直到用电的过程广义电力系统中的各种电气设备（包括发电机、变压器、电力线路、电动机等）全部的电能损耗约占发电量的 30。这对全国来说一年约有6520 亿 kWh 的电能损耗在运行中的电气设备中，相当于 10 个中等用电量省的用电量之和。这说明节电潜力非常之大。但也说明我国电网线损率过高。是世界上产值能耗落后之国。如 1997 年 2 月下旬在北京召开的“97 高效变压器国际研讨会”上，一位德国专家讲到：“我们德国电网线损率是 4.6，而你们中国是8.7，相当我们德国五、六十年代水平。为什么我们中国电网的线损率比德国要落后三十到四十年呢？其原因何在?我认为落后之因是：一是我国电网结构落后，网架薄弱，如电网中老旧高能耗变压器拥有量太大。缺乏调节能力，造成事故率高，线损率高；二是电网运行管理落后，强调安全运行，而忽视经济运行，陈旧的观念和粗放性管理促成线损率过高，总之，促成我国电网损耗大主要原因是，我国城乡电网结构和企业电网结构中及电网运行管理中科技含量太低。为了保证国民经济高速稳定的发展和人民生活水平的提高，必须依靠高新节电技术提高电网结构和电网运行管理中的科技含量。具体来说，与时俱进走出电网结构中与电网运行中的误区：运行科学发展观构造安全经济优质型电网、贯彻节能中长期专项规划全面实施电网经济运行。从而达到降低电网损耗目的，缩小与国际上先进水平差距。由于世界经济的发展大量消耗能源，如石油、煤炭的燃烧，带来全球性环境问题，尤其是大气污染后产生的“温室效应”，已给人类的生存带来了威胁，因此环境问题已成为当今国际社会所关注的焦点。从 1995 年开始我国的二氧化碳排放量仅次于美国，居世界第二位。因此 1997 年把“节约能源，保护环境做为中华人民共和国节约能源法的立法目的之一，以实现经济建设与环境保护的协调发展。进入 21 世纪，我国能源供需矛盾仍很突出，特别是消耗能源产生环境的污染，使我国更面临节约资源与保护生态环境的新挑战。因此在保证我国国民经济高速稳定发展和人民生活水平不断提高前提下，促进能源合理利用和减少损耗，对保护地质资源和改善生态环境具有重要作用。2. 构建构建 安全安全经济优质经济优质型型电电网网 构建“安全经济优质型电网”，虽然一次性投资有所增大，但是电网的容载比大大提高，因此显著的提高了供电能力，安全供电可靠性及供电质量，特别大大降低了电网运行中损耗，大量节约了供电部门与用电企业的供电成本，并为国家大量节约对发电的投资。2.1 与时俱进走出电网结构中的误区1）误区产生之因常规电网设计以近期（5 年）最大负载的需求为基础，并以一次性投资最少为优选方案。按近期最大负载选取变压器容量与变压器台数，按安全电流密度选取电力线路导线的截面与线路的回路数；在供电设备选取上主要考虑满足供电负载的需求与安全运行，而忽视经济运行；以一次性投资最小为优，不考虑供电负载远景（变压器与电力线路寿命期内）发展所需增加的投资。2）电网现状按常规电网设计构建的电网，变压器和电力线路的容载比小，因而促成：供电能量不足，一旦出现负载巨增时，由于供电设备过载只能拉闸限电；电网结构薄弱，主要表现在运行方式与负载调整空间小，供电安全可靠性差，供电质量低，由于供电设备负载率高，造成电网损耗过大，这就促成我国的电网损耗在国际上居高之因，也是造成电荒原因之一。3）走出误区按系统工程的理论视电网的安全、优质、经济供电是一个系统工程。按电网经济运行的优化理论，与时俱进走出电网结构误区构建安全经济优质型电网。2.2 树立科学发展观构建“安全经济优质型电网”电网结构的科学发展观是：在时间上既要考虑近期供电负载对电网结构的需求，更要预测长期负载（供电设备寿命期内）对电网结构的需求；在空间上既要考虑本企业购建电网的经济效益，更要考虑构建电网的社会效益；在水平上运用科技创新功能构建成国际一流的“安全经济优质型电网”，不仅使我国电网运行中的安全、经济、质量指标缩小与发达国家的差距，而是达到国际先进水平，创建国际一流的电力企业。应用电网结构优化的科学理论对电网结构进行优化组合，并根据电网结构优化的计算式，对电网中老旧变压器淘汰要劣中汰劣，对新型变压器选型要优中选优，按电网经济运行理论优选变压器经济容量和经济运行台数，优选供电线路经济截面与线路经济回路数，对电网中的变压器运行位置与供电线路实现优化组合。按电网结构的优化理论比原电网结构（常规设计）选取变压器容量要增大和台数要增多，电力线路截面要增大和回路数要增多，因此电网中变压器和供电线路的容载比显著增大（增大 13 倍），运行方式增多，负载调整功能增强，这就促成了电网运行中供电设备负载率显著下降，从而提高供电能力和安全供电可靠性，减少电压损耗提高供电质量，大大降低电网损耗。由此可见，构建“安全经济优质型电网”，虽然一次性投资有所增多，但由于节电降耗幅度大，因此对企业和社会都产生显著经济效益。企业的经济效益是：构建“安全经济优质型电网”，企业虽然一次性投资有增多，但大量节约无功功率，相当节约电容器的投资，大量节约有功电量，节约年有功损耗的电费。特别是由于电网供电容载比的增大，增加了对负载增大的适应能力，所以延长了供电设备使用的寿命期，从而节约了因负载增加扩建电网所带来的重复性投资。因此，从长远发展目标来评价，构建“安全经济优质型电网”既节约了对电网供电设备的总投资，又能在提高电网安全优质供电基础上，大量降低电网损耗，为供电企业和用电企业创造显著的经济效益，并为缩小与发达国家电网损耗差距做出贡献。社会经济效益是：构建“安全经济优质型电网”由于大量降低电网损耗，从而减少了社会上建设发电厂的投资。并大量节约了发电的煤炭资源，减少 CO2 对环境的污染。2.3 加速老旧变压器更新换代变压器在整个电力系统中是一种应用广泛的电气设备，一般来说，从发电、供电一直到用电，需要经过35 次变压过程，变压器要产生有功功率损耗和无功功率消耗。由于变压器总台数多，总容量大，所以在广义电力系统中（包括发、供、用电）运行中，变压器的电能损耗占发电量的 10左右。这对全国来说，意味着全年变压器总的电能损耗近 2000 亿 kWh。相当于 3个中等用电量省（市）之和。我国变压器损耗电能为什么如此之大呢？这是由于我国的城乡电网与企业电网中老旧高能耗变压器数量太大之故。如：我国运行变压器社会拥有量中不仅有大量的上世纪六、七十年代老旧变压器，有的老企业还有一定数量的五、六十年代高能耗老旧变压器在运行。由于我国电网中老旧变压器过多，造成电网线损率过高，促成我国电网结构中科技含量不仅远远落后于发达国家，同时也落后于发展中国家。为什么我国电网中老旧变压器长期超期服役，迟迟得不到更新呢？其原因又何在呢？我国不仅老旧变压器更新速度慢，在整个能源运转系统中，高能耗老旧设备都存在着更新速度过慢。其主要原因是我国耗能设备更新观念落后和管理落后。我国在耗能设备更新上的习惯做法是老旧设备磨损到不能继续使用，通过大修也难以恢复原有功能时，才进行更新，美其名曰“物尽其用”。这种作法只能看到耗能设备物质磨损，而没有看到它的技术磨损。在老旧耗能设备更新时，对新设备的选型和容量选择上也存在着陈旧观念，往往只考虑一次性投资少，价格低的耗能较高的新型设备。如购置 S7 型变压器，美其名曰“节约投资”。这种作法忽视了运行中变压器损耗大，造成年运行成本高。跨入新世纪的知识经济年代，运用科学发展观，要充分认识到设备更新目的不单纯是消除其有形磨损（机械磨损），更主要是为了消除无形