中國儲能網(wǎng)訊：據(jù)統(tǒng)計，全球自1990年以來發(fā)生23次重大停電事故，美國就有5次，是發(fā)生次數(shù)最多的國家。
近年來美國電網(wǎng)設(shè)備老化、技術(shù)陳舊問題逐漸顯現(xiàn)，極端天氣引起的大面積停電事故時有發(fā)生。
對此，美國前能源部長比爾˙理查森近期在美國《政治家》時政新聞網(wǎng)站上撰文指出，美國電網(wǎng)還停留在第三世界國家的水平。美國這樣的超級大國，電網(wǎng)卻只是第三世界水平，這其中的問題和原因有必要深入探討。
設(shè)備老化、技術(shù)陳舊問題突出
美國電網(wǎng)迄今已有100多年的建設(shè)發(fā)展歷史，最初是由私營和公營電力公司根據(jù)各自的負(fù)荷和電源分布組成一個個孤立的電網(wǎng)，隨后在互利原則基礎(chǔ)上通過雙邊或多邊協(xié)議、聯(lián)合經(jīng)營等方式相互聯(lián)網(wǎng)，逐步形成了東部、西部和德克薩斯三大聯(lián)合電網(wǎng)，這三大聯(lián)合電網(wǎng)之間僅由少數(shù)低容量的直流線路連接，分別占美國售電量的73%、19%和8%。
美國的輸電網(wǎng)縱橫交錯，常見的電壓等級有765千伏、500千伏、345千伏、230千伏、161千伏、138千伏、115千伏。據(jù)美國能源信息署(EIA)統(tǒng)計，2012年美國200千伏以上高壓輸電線路有30.7萬公里，其中包括約3888公里的765千伏交流輸電線路，以及3545公里±500千伏直流輸電線路。
美國電網(wǎng)建設(shè)時間較早，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)在20世紀(jì)中期已基本成型。隨著經(jīng)濟和電力需求增速趨緩，電網(wǎng)的建設(shè)與改造明顯停滯。從1995年到2012年，美國200千伏及以上輸電線路長度僅增長27%，而同期我國電網(wǎng)增長了367%。
目前，美國電網(wǎng)規(guī)模已落后于我國，2012年我國200千伏及以上輸電線路長度達到51.49萬公里，是美國的1.68倍。美國電網(wǎng)設(shè)備老化、技術(shù)陳舊問題突出。
按照美國能源部(DOE)統(tǒng)計，70%的輸電線路和電力變壓器運行年限在25年以上，60%的斷路器運行年限超過30年。陳舊電網(wǎng)面臨保障供電可靠性的巨大挑戰(zhàn)，惡劣的天氣和自然災(zāi)害時常給美國電力供應(yīng)帶來嚴(yán)重影響，例如今年1月嚴(yán)寒天氣下美國中西部數(shù)萬居民遭遇停電，2012年颶風(fēng)“桑迪”造成740萬戶居民大停電。
近年來，美國電網(wǎng)面臨輸電網(wǎng)投資不足、可再生能源消納困難、電網(wǎng)安全可靠性有待提高等問題。
美國輸電網(wǎng)投資不足、建設(shè)緩慢。美國輸電網(wǎng)投資自上世紀(jì)70年代以來一直裹足不前，而且長期滯后于電力需求和發(fā)電容量的增長。由于輸電投資水平低，跨州、跨區(qū)電網(wǎng)聯(lián)系薄弱，輸電能力不足，造成了輸電瓶頸，使擁有廉價電的州無法送至電力缺乏的州，所以美國亟須建設(shè)新的輸電線路。
美國輸電網(wǎng)投資不足的原因包括兩方面，一是跨州輸電項目建設(shè)需要多個州的監(jiān)管部門同意，有時還要多個聯(lián)邦政府部門同意，審批程序復(fù)雜、審批時間長、獲得批準(zhǔn)難;二是輸電項目投資回報低、建設(shè)周期長，與其他領(lǐng)域相比缺乏投資吸引力，影響了輸電項目建設(shè)資金的籌集。
美國電網(wǎng)面臨風(fēng)電等可再生能源并網(wǎng)及大范圍消納問題。美國風(fēng)能資源豐富，陸上風(fēng)能資源主要集中在中部地區(qū)，遠(yuǎn)離東部負(fù)荷中心;海上風(fēng)能資源集中在東、西海岸線，盡管距離負(fù)荷中心較近，但海上風(fēng)電技術(shù)仍未成熟，開發(fā)成本較高。太陽能資源主要分布在地廣人稀的西南沙漠區(qū)域。
因此，大規(guī)模開發(fā)陸上風(fēng)電和太陽能等可再生能源，需要建設(shè)更多跨越數(shù)州的遠(yuǎn)距離輸電線路，輸電網(wǎng)投資大大增加。此外，可再生能源發(fā)電出力穩(wěn)定性差、可預(yù)報性低帶來的運行問題，也是目前美國電網(wǎng)運行需要解決的基本問題。
美國電網(wǎng)安全可靠性有待加強。美國電網(wǎng)具有典型的分散化發(fā)展模式特點，全國共有500多家電網(wǎng)企業(yè)，分散化的產(chǎn)權(quán)結(jié)構(gòu)和區(qū)域化的發(fā)展格局導(dǎo)致美國至今尚未形成全國性電網(wǎng)。這種分散式發(fā)展模式增加各區(qū)域電網(wǎng)間調(diào)度運行協(xié)調(diào)難度，對系統(tǒng)安全構(gòu)成很大威脅。
據(jù)統(tǒng)計，全球自1990年以來發(fā)生23次重大停電事故(損失負(fù)荷超過500萬千瓦)，美國就有5次，是發(fā)生次數(shù)最多的國家。其中，2003年8月14日發(fā)生的美加大停電事故，充分暴露了美國跨區(qū)電網(wǎng)運行不協(xié)調(diào)的問題，也表明輸配電網(wǎng)的天然屬性更適合統(tǒng)一的集中管理。
管理模式制約電網(wǎng)升級
美國聯(lián)邦體制下難以整合形成協(xié)調(diào)統(tǒng)一的全國性電網(wǎng)。美國實行自由競爭的市場經(jīng)濟體制，美國電網(wǎng)建立在私有化基礎(chǔ)上，由不同所有權(quán)屬的電網(wǎng)逐步互聯(lián)發(fā)展起來，由于輸電網(wǎng)產(chǎn)權(quán)分散、難以整合，至今難以形成全國性電網(wǎng)。
美國聯(lián)邦政治體制下，各州電網(wǎng)監(jiān)管權(quán)限大，而聯(lián)邦職責(zé)有限，電網(wǎng)發(fā)展主要由各州主導(dǎo)，各州更多從各自利益出發(fā)，很難實現(xiàn)從全國能源布局及資源優(yōu)化配置高度統(tǒng)籌規(guī)劃電網(wǎng)發(fā)展。
美國經(jīng)濟和電力需求增速放緩，電網(wǎng)發(fā)展缺乏驅(qū)動力。美國已完成工業(yè)化、城鎮(zhèn)化，經(jīng)濟發(fā)展速度趨于平緩，電力需求增長緩慢。由于驅(qū)動力不足，美國電網(wǎng)在20世紀(jì)中期完成快速擴張后開始停滯。
美國電網(wǎng)投資在1975～1999年逐年下降，投資額每年平均下降約8600萬美元，直到2005年才恢復(fù)到1975年投資水平。近年來美國電網(wǎng)投資有所增長，主要是電網(wǎng)陳舊基礎(chǔ)設(shè)施升級改造、適應(yīng)可再生能源發(fā)展的輸電線路投資，以及智能電網(wǎng)建設(shè)和技術(shù)應(yīng)用等。
電網(wǎng)分散管理體制是制約美國輸電網(wǎng)升級發(fā)展的最大障礙。美國跨州和跨區(qū)電網(wǎng)聯(lián)系薄弱，存在輸電阻塞，亟須建設(shè)新的輸電線路。但是，近年來美國輸電網(wǎng)建設(shè)緩慢，其根本原因是分散的電網(wǎng)管理體制。
一方面，電網(wǎng)監(jiān)管權(quán)分屬聯(lián)邦和州政府，這種體制下很難形成協(xié)調(diào)一致的管理政策;另一方面，各州電力市場化改革模式和進程不同，各州電網(wǎng)管理體制機制及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)也存在較大差異，輸電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)和管理面臨跨州協(xié)調(diào)困難、輸電項目審批程序復(fù)雜、審批時間長、獲批困難等問題。據(jù)北美電力可靠性公司(NERC)研究，美國輸電網(wǎng)項目從許可、選址到建設(shè)通常需要7～10年時間。
電網(wǎng)調(diào)度管理分散、運行機制不暢是美國電網(wǎng)安全事故頻發(fā)的深層次原因。美國尚未實現(xiàn)全國聯(lián)網(wǎng)，沒有全國性調(diào)度機構(gòu)，全國電網(wǎng)的安全可靠性僅由NERC協(xié)調(diào)。
目前，美國電網(wǎng)共有520家電網(wǎng)公司，設(shè)立了127個分區(qū)控制中心。在美國電力工業(yè)格局和體制機制下，協(xié)調(diào)數(shù)量眾多的電網(wǎng)企業(yè)和調(diào)度運行機構(gòu)難度很大，電網(wǎng)安全責(zé)任落實的復(fù)雜程度也顯著加大。
美國多次大面積停電事故充分說明，過度分散的電網(wǎng)管理和調(diào)度運行體制，不利于大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。近年來，美國正采取措施來加強電網(wǎng)集中化管理，如成立了獨立運行機構(gòu)(ISO)和區(qū)域輸電組織(RTO)、推行強制性電網(wǎng)運行可靠性標(biāo)準(zhǔn)等。
此外，美國電網(wǎng)發(fā)展沒有及時跟上可再生能源發(fā)展等新形勢。美國的煤炭和天然氣資源豐富，電源布局與負(fù)荷中心基本一致，電力供需以就地平衡為主，遠(yuǎn)距離輸電需求不大。但近年來，可再生能源發(fā)電裝機比重擴大改變了這種狀況。美國可再生能源資源豐富地區(qū)遠(yuǎn)離負(fù)荷中心地區(qū)，可再生能源規(guī)?；l(fā)展面臨遠(yuǎn)距離輸送和大范圍消納問題。
相對于美國可再生能源快速發(fā)展，輸電網(wǎng)建設(shè)卻停滯不前，這種不協(xié)調(diào)的發(fā)展節(jié)奏，給可再生能源發(fā)展帶來負(fù)面影響。目前，由于缺乏大規(guī)模遠(yuǎn)距離的跨區(qū)輸電通道，風(fēng)電等可再生能源發(fā)展已經(jīng)受到制約。但在目前體制機制下，可再生能源遠(yuǎn)距離大容量輸送所面臨的跨州輸電線路規(guī)劃、選址和成本分?jǐn)偟葐栴}還難以有效解決。
對我國的啟示
分散式電網(wǎng)管理體制增加電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)、運營協(xié)調(diào)難度，不利于電網(wǎng)協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。美國電網(wǎng)產(chǎn)權(quán)分散、管理分散，形成區(qū)域化發(fā)展格局，難以整合成協(xié)調(diào)統(tǒng)一的全國性電網(wǎng)。過度分散的電網(wǎng)管理體制導(dǎo)致輸電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)、調(diào)度和管理協(xié)調(diào)困難，也不利于大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。
相較于美國，我國電網(wǎng)在統(tǒng)一管理體制下，更能發(fā)揮規(guī)模優(yōu)勢，有效降低建設(shè)、運行和管理協(xié)調(diào)成本，在近20多年電網(wǎng)高速發(fā)展的同時，未發(fā)生過重大電網(wǎng)安全事故，充分說明統(tǒng)一的電網(wǎng)管理體制更有利于促進電網(wǎng)協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。
與美國不同，我國能源資源與負(fù)荷需求逆向分布，客觀上要求我國電力發(fā)展必須走遠(yuǎn)距離、大規(guī)模輸電的道路，滿足我國能源資源大范圍優(yōu)化配置需求。因此，加大特高壓等遠(yuǎn)距離、大容量跨區(qū)輸電線路建設(shè)力度，是滿足我國能源大規(guī)模開發(fā)的外送需求，促進風(fēng)電等可再生能源規(guī)?；l(fā)展和大范圍消納，保障國家能源戰(zhàn)略實施的有效方式。
我國經(jīng)濟和電力需求持續(xù)增長，決定了我國電網(wǎng)仍處于快速發(fā)展階段。目前，我國電網(wǎng)還相對薄弱，應(yīng)建立健全電網(wǎng)投資的激勵機制，建立合理的電價機制，保障電網(wǎng)持續(xù)發(fā)展能力，使電網(wǎng)適度超前發(fā)展，以滿足社會經(jīng)濟發(fā)展需求，并增強電力長期安全保障能力。
