智能电网与超级电网是否兼容之四大问？

问题之一：电网系统的发展有无边界？

电力系统发展经历了从直流传输到交流成网的历史过程，电压等级、输送容量与输送距离逐渐扩大，系统复杂程度逐步提高。目前，世界各国的主网基本是400kV或者500kV的网架，而最高电压等级达到了交流1000kV，以及直流800kV、1100kV甚至更高。紧密互联的交流电网，也曾被比喻为“电力高速公路交通网”。

那么一个有意思的一般性问题是，电压等级与传输容量与距离是否应该，以及能够继续提升，其必要性与可行性如何，互联电网系统的覆盖范围是否需要或者能够继续扩大。超级电网作为最大的人造系统，其发展有无边界。现实中，的确曾经有“北非-欧洲超级电网”、“洲际电网”的提法与建议。

从技术上来讲，更大范围和/或更高电压等级的输电线路在一定范围内不存在技术性的障碍，更多地争论体现在必要性与可行性上。该种提议的支持者的论据包括资源的更大范围传输与电力的互济与平衡，发挥电网的网络效应。一个地区发生了由于事故或者装机不够的缺电，其原因往往归结到电网覆盖范围不够大，不能够从远处调电予以解决。

这种思路，其实有点类似金融“庞氏骗局”论证的特点。如果一个“集资”活动资金链断裂，其永远可以解释为资金规模不够大。如果能够更大，它就可以不倒，永远玩下去。可事实上，这种论证难有说服力。其扩大的过程，就是对各项资源的消耗与占用增加的过程，所需要的巨大的协调必要性与复杂程度，早就超过了可得与可能的范围。这也是Desertec涉及到了40多个国家与地区，而5、6年以来几无进展的基本原因。

当然，打比方永远只能是一种说明方式，帮助人们更形象的理解，它不能代替对于命题的论证，因为无法证明打比方的可比性在哪里。无论是“电力交通网”还是“旁氏骗局”的比方都是这样。

电网的发展有无边界，在逻辑上却是可以回答的。总体而言，电力传输是损耗较高的能量传输方式，这一点通过简单的推算就可以看出来，这也是电网系统通常并不作为交通基础设施的基本原因。通过铁路运输，4000大卡的煤运输1000公里，单位万吨公里油耗在25公斤。这样1万吨煤，消耗25吨油，按照热量，能耗也就在0.6%。

而电力机车的效率更是比燃油机车高出几倍，即使按照等价热值(测算相应电的燃煤等量热值)，其能耗也会小于0.2%。至于运输过程中倒车等损耗，在目前的技术条件下，与上边的能耗相比，要小一个数量级以上，几乎可以忽略不计。而目前的直流电力传输的线损率，普遍要在5%以上，要比铁路运输高出一个甚至几个数量级。

在能源效率低很多的情况下，总体经济性也必然相对的低。因为能源输送中，能源的消耗在绝大部分情况下都是最大的可变成本，效率低意味着可变成本会相对较大。无论初始投资大还是小，随着时间的累积，可变成本大会侵蚀全寿期的经济性，成为经济性差的主导因素。

扩大的电网范围与规模，一方面，导致投资的上升与损耗的加大，以及日常维护与安全保障需要的增加;另一方面，可以在更大的范围内调配出力特性存在互补可能的电源形式，节省装机与减少系统冗余。前者可以看做电网扩大的成本，而后者是其收益。电网的规模不是越大越好，当然也不是越小越好。随着边际成本的上升与边际收益的下降，这无疑是一个存在最优规模的问题。

那么，目前的互联电网规模是否超过了最优规模，还是未达到?这并不显而易见。但是以下几个基本事实可以提供部分信息。

第一，我国的区域电网范围已经比大部分地区的互联电网要大，无论是地理范围还是装机容量;第二，主要电网设备的利用率比其他国家要低;第三，升压到1000kV交流网络的投资巨大，是次级电压序列网络的指数倍数;第四，电网目前的结构与复杂程度已经很高，安全与稳定保障难度从每年的保电事实也显示比较大。

基于这些事实，笔者倾向于认为，中国交流互联电网的进一步扩大不是指向最优规模的方向。中国的电网已经具有了超级电网的特征，未来的重点发展方向应该在低压的智能化方向。

从技术特点上讲，紧密联系的交流电网最主要的作用在于成网，而目前扩大成网的边际收益很小，而边际成本非常高，因此交流电网的范围不宜再扩大(Desertec也格外强调了直流的优势);独立的直流线路更多地用于长距离输送电力，输电损耗较高，需要项目级的审慎论证。

问题之二：超级电网与智能电网是否兼容？——国外案例

直观来看，从投资与资金层面，超级电网每增加一份投资，就意味着智能电网减少一份投资，双方是互相挤出的。Blarke与Jenkins2013年在《EnergyPolICy》的一篇文章对此进行了理论与案例探讨。他们首先从二者的发展路径、技术特征以及相关利益群体比较了二者的不同，倾向于认为这二者存在本质上的冲突。

这种冲突具体表现在：超级电网更加关注传输技术，是渐进的技术进步，而智能电网更加关注本地控制与减少外部依赖，是“颠覆性”改变，其发展代表的“赢家”与“输家”也存在本质的不同。无疑，超级电网中电力服务商将是赢家，其拥有了更大的市场;而智能电网发展中，用户面临的选择变多，是赢家。

因此，如果这二者在一个地理范围内竞争，就有一种可能，超级电网的“渐进”技术变化与大量投资可能会挤压智能电网的发展。作者以丹麦西部的电力市场形态为例进行了分析。这一区域已经建设了较多的传输线路，可以与没有电网扩张的东部地区进行天然比较。比较的结果发现，丹麦西部传输线路建成之后，大量的低价格电力传输到东部，造成西部电价价格的上升，而这一电价的上升使得很多的智能电网技术(比如电热锅炉)失去了经济吸引力，从而造成投资的不足，减少了西部智能电网发展的可能性。

基于此，作者建议，智能电网与超级电网的发展，要