城市的供電與停電

叢遠(yuǎn)新

今年7月30日，印度發(fā)生了近10年來規(guī)模最大的停電事故，北部7個邦3.5億人受到影響。而7月31日的斷電規(guī)模更大，北部、東部及東北部三大區(qū)電網(wǎng)全部崩潰，全國28個邦中的20個邦停電，影響到6.7億人口。兩次斷電都影響了首都新德里，交通陷入一片混亂。印度鐵道部發(fā)言人表示，受影響地區(qū)至少有300輛火車停運。有分析估計，此次大停電導(dǎo)致的經(jīng)濟損失達數(shù)十億美元。

世界各地大停電事故

2009年11月10日，巴西最大的兩個城市里約熱內(nèi)盧和圣保羅以及周邊地區(qū)突然遭遇大停電，停電范圍約占巴西國土面積的一半，電力供應(yīng)幾乎完全中斷，5000萬人遭殃。巴西曾經(jīng)在1999年和2002年發(fā)生過兩次大面積的停電事故，停電范圍分別占全國領(lǐng)土面積的70%和60%。前兩次主要是因為供電短缺造成的，第三次是由氣象原因造成的。

2005年5月25日，莫斯科及其南部地區(qū)突然發(fā)生大面積斷電，公共設(shè)施全部癱瘓，影響波及25個城市。

2003年8月14日，美國東北部部分地區(qū)以及加拿大東部地區(qū)出現(xiàn)大范圍停電。這是北美歷史上最大范圍的停電，受影響的人數(shù)在加拿大約有1000萬（占全國人口的三分之一），在美國約有4000萬。美國8個州以及加拿大安大略省的電力全部中斷。

所幸的是，中國并未發(fā)生過全國范圍內(nèi)的大停電，僅有較大規(guī)模的局部地區(qū)停電，譬如：

2006年7月1日 華中電網(wǎng)發(fā)生重大停電事故——“7·1”電網(wǎng)事故，造成河南5市停電，并影響到周邊湖北、湖南、江西等各省電網(wǎng)。

1972年7月27日，發(fā)生了湖北大面積停電事故，造成武漢、黃石、黃岡地區(qū)全部停電，國家經(jīng)濟命脈之一的武漢鋼鐵廠險些全部報廢。停電所致?lián)p失在當(dāng)時達2400萬元。

中國為何沒有全國性大停電

從歷史上看，中國從未發(fā)生過全國性的大停電事故，這是因為我們之前不具備相應(yīng)條件。由于各個區(qū)域電網(wǎng)相對獨立，因此某一電網(wǎng)的事故不可能波及到臨近電網(wǎng)，災(zāi)難自然無法蔓延。

中國除南方電網(wǎng)之外，其余所屬國家電網(wǎng)的東北電網(wǎng)、華北電網(wǎng)、華東電網(wǎng)、華中電網(wǎng)和西北電網(wǎng)尚未全部互聯(lián)。因此，2006年河南發(fā)生的大停電事故只會波及華中電網(wǎng)，而不會擴散到與其不相關(guān)聯(lián)的其他地區(qū)。

不過，目前正在興建的1000千伏的特高壓電網(wǎng)卻打破了以往的平衡，華東、華中、華北這三大區(qū)域電網(wǎng)將會因此而“捆綁”起來，實現(xiàn)強聯(lián)網(wǎng)，即“三華電網(wǎng)”。此時再發(fā)生類似的河南大停電事故，全國性大停電的事件恐怕就難以避免了。

因此，在印度大停電之后，中國工程院院士、國網(wǎng)電力科學(xué)研究院名譽院長薛禹勝表示：“在中國發(fā)生大停電的風(fēng)險絕對是存在的，但是我們應(yīng)該把風(fēng)險降低。”

那么，如何才能將全國大停電風(fēng)險降至最低呢？看似簡單，其實卻很難！

大停電原因極其復(fù)雜

導(dǎo)致大停電的因素往往都是多方面因素綜合而成，想完全搞清楚是不可能的。電力系統(tǒng)是人類創(chuàng)造的最復(fù)雜的系統(tǒng)之一，發(fā)生故障時的復(fù)雜性和不可預(yù)知性較正常運作復(fù)雜多倍。事故一旦發(fā)生，往往是以極短的時間如海嘯般蔓延全國（電力傳輸速度和光速一樣，每秒高達30萬千米）。譬如，2003年北美史上最大的“美加大停電”，調(diào)查報告共計100多頁，爭議重重，個別大停電事件甚至根本查不出原因。

從電網(wǎng)的設(shè)計思路上看，停電原本是一種有利的安全保護措施，如電荷負(fù)載過量，則過高的電壓會危及設(shè)備和人身安全，系統(tǒng)保護設(shè)備將會自動切斷電路。不過電能卻是守恒的，斷電支路的荷載會迅速轉(zhuǎn)移至鄰近電路，致使其負(fù)荷過量也跟著跳斷，并進一步發(fā)散開來傳遞，形成多米諾骨牌效應(yīng)，從而導(dǎo)致大停電事故。

不過，幾乎所有的大停電都有著共同特征，那就是違規(guī)操作，從而引發(fā)故障，進而以不可掌控的驚人速度四處擴散，最終導(dǎo)致整個系統(tǒng)如多米諾骨牌崩潰。此次印度大停電就為超負(fù)荷供電所致。相比之下，中國在這方面要謹(jǐn)慎得多，一旦電網(wǎng)負(fù)荷偏高，馬上會采取限電措施確保安全。印度大停電第8天后，湖北便開始采取措施嚴(yán)控電網(wǎng)超負(fù)荷。巴西在1999年和2002年發(fā)生的兩次大停電事故同樣系超負(fù)荷（供電短缺）供電所致。2005年的俄羅斯大停電則是吉諾變電站設(shè)備老化和日常管理不夠所致。對于2003年北美史上最大的美加大停電，北美電力可靠性公司NERC 主席邁克爾·金特明確指出：“如果我們具有可堅決執(zhí)行的規(guī)定，且能保證遵循這些規(guī)則行事，這次大停電就不會發(fā)生。”

盡管各國電網(wǎng)運行方式不一，均有其特色優(yōu)勢及固有缺陷，可只要興其利、除其弊，建立多重保險措施，以嚴(yán)格的規(guī)范制度保證其高質(zhì)量運作，大停電風(fēng)險是可以降到最低的。可一旦違規(guī)操作，各種意想不到、復(fù)雜無比且無法掌控的故障電流便會瞬間爆發(fā)，大停電就很難避免了。

特高壓電網(wǎng)能否避免大停電？

電網(wǎng)負(fù)荷越高，系統(tǒng)越是復(fù)雜，發(fā)生故障時的危害越嚴(yán)重。而我國目前新建的1000千伏特高壓電網(wǎng)正是世界上系統(tǒng)最復(fù)雜、負(fù)荷最高的，其停電風(fēng)險也是全世界最高的。

印度大停電也讓中國特高壓電網(wǎng)建設(shè)又起爭議。一方面，國家電網(wǎng)認(rèn)為，一張網(wǎng)促進了電網(wǎng)的互聯(lián)力度，能夠使得局部電網(wǎng)之間相互支援，避免大面積停電事故的發(fā)生。另一些專家則認(rèn)為特高壓電網(wǎng)問題重重：一是交流特高壓技術(shù)不太成熟；二是用交流特高壓將區(qū)域電網(wǎng)聯(lián)系起來，有導(dǎo)致全國大停電的危險；第三，特高壓電網(wǎng)輸電線路越長、電壓越高，造價越高，而且超過一定距離后用交流特高壓輸電，損耗和阻力增大，長距離送電其實并不劃算。

另外，盡管規(guī)范操作要求極高，可違規(guī)操作卻很容易，可以花樣萬千，尤其是對極其復(fù)雜的電力系統(tǒng)來說，再先進、強壯的系統(tǒng)也可能面臨毀滅性災(zāi)難，大停電事故就在所難免。一如7·23動車事故，盡管我們采用了全世界最先進、最安全的技術(shù)體系，可高達數(shù)十處的嚴(yán)重違規(guī)卻輕易將具有多重保險體系的信號系統(tǒng)擊垮了，而且還導(dǎo)致了不可逆轉(zhuǎn)的后果。大量的調(diào)研后卻發(fā)現(xiàn)，我們無法通過整改措施保障高鐵安全，必須降速。可對于國家電網(wǎng)，我們卻不能將1000千伏的特高壓降成900千伏，所以一旦有了嚴(yán)重違規(guī)操作，我們面對的恐怕便是故障和大停電。

【責(zé)任編輯】張小萌