中国电网概况及电力市场建设.ppt

我国电网的现状 主要内容 我国电网的主要网架结构 特高压 直流输电概况 国际大停电事故其教训 我国保障电网安全运行的 三道防线 一 我国电网的主要网架结构 1 厂网分家前电网组成 1 厂网分家前电网组成 续 2 重新组合后的大区电网图 3 国网公司的装机容量 4 我国电网的现状 目前我国电网进入了大电网 大电厂 大机组 超高压输电 高度自动控制的新时代 截止2005年底装机总容量已过5亿千瓦 到今年底全国拥有的发电装机总容量将接近6亿千瓦 继续居世界第二 各电网中500KV 包括330KV 主网架逐步形成和壮大 220KV电网不断完善和扩充 750KV输电工程 青海官亭 甘肃兰州东 已投入试运行 晋东南 南阳 荆门1000千伏交流特高压试验示范工程已启动 近十年1994 2004年 装机由19990万kW增至44070万kW 连续10年平均每年新增发电容量2400万kW 预计今年新增7500万KW 1990年我国第一条从葛洲坝水电站至上海南桥换流站的 500KV直流输电线路实现双极运行 使华中和华东两大区电网实现非同期联网 三峡工程使我国一跃成为世界第一的直流输电国家 5 电压等级的划分 100多年来 输电电压由最初的13 8kV逐步发展到20 35 66 110 134 220 330 345 400 500 735 750 765 1000kV 输电电压一般分高压 超高压和特高压 高压 HV 35 220kV 超高压 EHV 330 750kV 特高压 UHV 1000kV及以上 高压直流 HVDC 600kV及以下 特高压直流 UHVDC 600kV以上 包括 750kV和 800kV 6 各电压等级输电线路的输电能力 不同的输电电压等级组成的输电网有不同的输电能力 在规划未来的电网电压等级时 通常用自然功率来粗略地比较其的输电能力 自然功率 在输电线路末端接上相当于的波阻抗负荷时 线路所输送的功率 其中L0是输电线路的单位长度的串联电感 C0是线路单位长度的电容 自然功率P0 U2 ZC 不同电压等级的单回线路的自然功率输送能力如下表 6 各电压等级输电线路的输电能力 续 P U2 故电压等级提高1倍 输送功率提高4倍以上 但输电距离超过100KM时 可能出现稳定问题 6 各电压等级输电线路的输电能力 续 7 各电压等级输电网分区控制规模 8 我国电网的建设历史 解放后 1952年 用自主技术建设了110kV输电线路 逐渐形成京津唐110kV输电网 美国1908年 1954年 建成丰满至李石寨220kV输电线路 随后继续建设辽宁电厂至李石寨 阜新电厂至青堆子等220kV线路 迅速形成东北电网220kV骨干网架 美国1923年230KV 1972年建成330kV刘家峡 关中输电线路 全长534km 随后逐渐形成西北电网330kV骨干网架 美国1954年345KV 苏联1952年330KV 瑞典1952年380KV 8 我国电网的建设历史 续 1981年建成500kV姚孟 武昌输电线路 全长595km 为适应葛洲坝水电厂送出工程的需要 1983年又建成葛洲坝 武昌和葛洲坝 双河两回500kV线路 开始形成华中电网500kV骨干网架 启动了跨省 超高压电网建设的进程 苏联1956年建成400kV线路 此后升级为500kV电压等级 1964年建成完善的500kV输电系统 在逐渐形成330kV和500kV区域输电骨干网架的同时 于20世纪80年代初开始了330kV和500kV以上更高电压等级的论证 1984年 国家明确提出500kV以上的输电电压为1000kV特高压 330kV以上的输电电压为750kV 1989年建成 500kV葛洲坝 上海高压直流输电线 实现了华中 华东两大区的直流联网 拉开了跨大区联网的序幕 8 我国电网的建设历史 续 2005年9月 中国在西北地区 青海官厅 兰州东 建成了一条750kV输电线路 长度为140 7km 输 变电设备 除GIS外 全部为国产 加拿大1965年735KV 美国1969年765kV 苏联1967年建成750kV线路 我国第一个1000kV特高压交流示范工程 晋东南 南阳 荆门1000kV输电线路 全程650多km 已经完成可行性研究 前期准备工作已基本完毕 即将进入实质性建设阶段 苏联1985年建成1150kV线路 第一条 800kV云广特高压直流输电工程项目 已经通过有关部门审查 计划于2006年开工建设 2009年单极投产 9 全国联网情况 区域电网间充裕互联的优越性 更经济合理地开发一次能源 优化电能资源配置 实现水电 火电资源的优势互补 降低互联的各电网总的高峰用电负荷 提高发电机组的利用率 减少总的装机容量 检修和紧急事故备用互助支援 减少备用发电容量 提高电网运行的可靠性和供电质量 安装高效率 低成本 大容量机组和建设更大容量规模电厂 产生更大规模经济效益 3000MW 2500MW 7200MW 3000MW 9000MW 10000MW 1800MW 2000MW HydroPowerBase ThermalBase AC 2005年全国电网互联示意图 DC 2005年全国电网互联示意图 华北 西北 华中 东北 华东 南方电网 西藏 葛沪直流 DC 姜家营 高岭 新乡 邯东 荆州 惠州直流 DC 背靠背直流 龙政直流 DC 三峡 2010年全国电网互联示意图 华北 西北 东北 华东 南方电网 西藏 从三峡到华东的三回直流 德阳 宝鸡直流 晋城 阳城 江苏AC orDCLink 灵宝背靠背直流 荆州 惠州直流 姜家营 高岭交流 新乡 邯东背靠背直流 华中 三峡水电站 西北 华北 20世纪80年代初 我国第一项500千伏超高压输变电工程 平武工程 的建设 启动了跨省 超高压电网建设的进程 80年代末投运的 500千伏葛沪直流输电工程 拉开了跨大区联网的序幕 1993年8月天广一回交流输电线路投运 1998年12月天广二回投运 2002年6月天广三回投运 2000年12月 天生桥至广州 500千伏直流输电工程单极送电 2001年6月双极投运 2001年5月 华北与东北电网通过500千伏线路实现了第一个跨大区交流联网 2001年10月 华东电网与福建电网通过500千伏交流线路联网 2002年5月 川电东送工程投运 川渝电网与华中电网联网 2003年5月5日 三峡至常州 500千伏直流输电线路投入试运行 标志著目前世界上输送功率最大的直流输电工程基本建成 三峡电站电力外送通道已经打通 2003年6月 贵广500千伏双回交流工程投产 2003年9月 华中 华北联网 形成了由东北 华北 华中 川渝电网互联的交流同步电网 2004年 该系统东部通过直流与华东电网 含福建 相联 南部将通过正在建设的三峡 广东直流工程与南方电网相联 形成全国联网的基本框架 2005年9月 西北 华中通过灵宝直流背靠背联网 36万KW 120KV 实现了全国联网 2005年3月华北 山东联网 到目前 全国有西北 华北 东北 华中 华东 南方六大区域电网 其中 华中电网与除东北电网外的所有电网互联 华北电网与东北电网互联 其它互不相连 2005年 区域电网间交换功率达1400万KW 2010年将达7500万KW 2020年预计达15000 20000万KW 联网具有许多经济效益 但电网互连后故障影响范围可能随之扩大 电力工业结构体制和运行机制的改革正在不断深化 电力市场化运行机制正在逐步建立 输电线传输容量越来越接近其容量传输极限 控制和调节出现了分散化的现象 decentralize 11 联网后出现了一些新的情况 二 特高压 直流输电概况 交流输电 灵活交流输电 直流输电 一 直流输电系统简介 HVDC的概念 HVDC是以直流输电的方式实现电能传输的输电方式 直流输电是交流输电方式的重要补充 构成现代电力传输系统 南桥变电站直流阀厅 位于常州政平的直流逆变站 政平的直流逆变站换流变压器 政平的直流逆变站控制系统 1 我国电网存在的问题 长时期处于电力短缺状态 电网被动地跟随电源和负荷的发展而发展 未能通过电网的发展主动地引导电源的建设 结果导致我国南北向跨大区大容量输电网络规模过小 输电能力不足 现有500kV电网输送能力不能满足大范围电力资源优化配置和电力市场的要求 电力负荷密集地区电网短路电流控制困难 例如华东 华北电网已经出现有一部分500kV母线的短路电流水平将超过断路器最大遮断电力能力 二 特高压电网简介 1 我国电网存在的问题 续 长链型电网结构动态稳定问题突出 在东北 华北 华中电网500kV交流联网结构比较薄弱的情况下 存在低频振荡问题 受端电网存在多直流落点和电压稳定问题 平面型500KV大网在基本结构上不利于安全 2 我国为什么要发展特高压电网 东部沿海地区经济的高速发展 能源与负荷分布的不均匀性 使大规模开发西部电源 如三峡水电 显得十分必要和迫切 同时也使电源点越来越远离负荷中心 2 我国为什么要发展特高压电网 续 特高压是指由 千伏级交流和 千伏直流系统构成的特高压电网 它代表了当今世界输电技术的最高水平和发展方向 中国这么大 正处于高速发展的进程中 生产力发展水平极不均衡 在资源分布上也很不均衡 客观上需要远距离 大容量 跨地区送电 大规模 大范围优化配置资源 特高压电网就是中国的 电力高速公路 特高压电网具有输电能力强 输电损耗低的特点 适应与大容量 远距离输送电能 在远距离大规模输电的情况下 采用1000KV优势明显 2 我国为什么要发展特高压电网 续 第一条500kV超高压输电线路自1981年投运以来 已有20余年 经过长期的建设 跨省区域电网已形成或正在形成500kV骨干电网 随着地区负荷密度的增加 输电容量的要求越来越大 若继续采用500kV交流输电加 500kV直流输电 直流输电损耗约为7 8 为主的点对点进行大容量输电 不但电网线损率增加 而且输电线路密度将增加 有些地区将很难选择合适的线路走廊和变电站站址 同时500kV电网的短路电流水平将进一步增加 2 我国为什么要发展特高压电网 续 2004年全国用电量是引入超高压输电的1981年的7 08倍 其间用电量年均增长8 88 2000年至2004年用电量年均增长12 峰电功率估计平均增长可达13 13 5 根据有关方面预测 2004 2020年中国用电需求仍将保持较高的增长率 2005年 2010年年均用电增长率在6 以上 2011 2020年均用电增长率5 按照新的更高输电电压等级引入的一般规律 当电网内用电增长达到现有输电网电压等级引入时4倍以上时 开始建设更高电压等级的输电工程是经济合理的 有利于输电网的进一步发展 因此 选择合适的线路路径着手建设特高压输电工程是合适的 2 我国为什么要发展特高压电网 续 根据有关规划的预测 西电东送 南北互供 全国联网的平均大容量输电距离 将超过500km 西电东送 南北互供的输电容量在未来的15年将超过100 200GW 根据大量的理论研究和计算分析 500km及其以上距离的输电网选用1000kV级特高压输电是经济合理 2 我国为什么要发展特高压电网 续 900MW和800MW机组已投入运行 600MW及以上容量机组正在广泛地应用 全国1000MW及以上规模容量电厂已超过100个 三峡水电厂装机容量达18200MW 今后 将主要发展高效率的600和900MW机组 建设大容量规模火电厂和发电中心 开发西部大型水电站或梯级水电站群 建设基于1000MW机组的大型核电站 因此 简化电厂升压变电站结构 按照电厂分布情况 构建安全 合理的送端电网 不采用分散的电厂直接接入受端系统 而采用特高压电网输电 不但可解决500kV输电能力低的问题 而且可提高整个电力系统的安全性 可靠性和经济性 2 我国为什么要发展特高压电网 续 根据特高压输电的作用 以及中国发电资源和负荷中心的地理分布特点 中国特高压输电预计将从特高压远距离大容量输电工程或跨省区电网的强互联工程开始 随着用电负荷的持续增长 更多高效率的特大型发电机组投入运行 更多的大容量规模电厂和发电基地的建设 西电东送 南北互供 输电容量的持续增加 将逐渐发展为国家特高压骨干网 从而逐步形成国家特高压电网 3 特高压电网技术优势明显 输电容量大 一回1000千伏交流特高压输电线路的输电能力接近500千伏交流输电线路的5倍 800千伏直流特高压的输电能力是 500千伏直流线路输电能力的2 1倍 二是送电距离长 在输送相同功率的情况下 1000千伏交流特高压的最远输电距离可达500千伏交流输电线路的4倍 800千伏直流的经济输电距离达到2000公里以上 可以实现超远距离送电 线路损耗低 在输送相同容量的条件下 采用特高压输电比采用500千伏输电可降低近60 的损耗工程投资省 单位容量下与500KV比 特交75 特直72 走廊效率高 输送单位功率所需线路走廊宽度仅为500千伏线路的一半联网能力强 4 国外特高压输电现状 美国BPA电力公司 美国电力公司和意大利电力公司20世纪70年代规划的特高压输电工程早已搁置 前苏联规划的特高压输电工程 除已建的两条1150kV线路运行6年后降压500kV运行外 其他工程也已搁置 为特高压技术试验研究建设的试验线段已不再试验运行 日本的特高压输电线路计划于2010年左右开始1000kV商业运行 其他各国尚未规划新的特高压输电工程及其进度安排 在特高压输电技术基本成熟可用的情况下 发达国家的特高压输电工程搁置或规划延迟 根本原因是没有大容量 远距离的输电需求 4 国外特高压输电现状 续 从20世纪70年代后期 用电负荷增长率降低 美国从1975年至1990年实际用电量仅增加了50 15年年均增长率为2 7 意大利 前苏联这段时间的实际用电量增加了60 15年年平均增长率为3 这些国家进入80年代后平均年用电量增长为1 2 由于居民用电基本饱和 制造业逐渐转移国外 知识经济的兴起 未来用电的增长预计不会有大变化 由于用电负荷增长缓慢 原计划在远离负荷中心建设大型和特大型电厂不得不停建 80年代以后 基本上没有特大型机组和电厂建成投入运行 5 我国发展特高压电网的争论是什么 反对发展特高压 一个主要的原因就是有人认为特高压输电不如运煤经济 很多专家认为 近送电 远送煤 这是一个电煤经济性原则 但研究表明 特高压输电经济可靠 根据国家电网公司的规划 特高压电网建成后 可节约发电装机 万千瓦 每年可减少发电耗煤 万吨 以 三西 煤电基地为例 陕西 蒙西 山西等地距离华中 华东负荷中心约 公里 根据目前的市场煤价差 采用特高压输电比输煤更经济合理 技术风险大 如电磁环境影响 绝缘材料等技术上都存在问题 5 我国发展特高压电网的争论是什么 续 国外没有先例可循 美国能源不紧张 日本国土面积小 无需远距离输电 对于特高压等技术 中国的国情决定了我们必须去研究 去探索 怀疑特高压是出于部门利益 一项技术是否先进 是否适用 是否应该大力发展 衡量的唯一标准是看它能否造福国家 造福人民 大家反对部门利益是针对那些损害国家 损害百姓利益的部门利益 而那些既有利于国家 有利于人民 同时又有利于部门 行业的利益 我们为什么要质疑呢 6 特高压电网的发展目标 大容量 远距离从发电中心 送端 向负荷中心 受端 输送电能 超高压电网之间的强互联 形成坚强的互联电网 目的是更有效地利用整个电网内各种可以利用的发电资源 提高互联的各个电网的可靠性和稳定性 在已有的 强大的超高压电网之上覆盖一个特高压输电网 目的是把送端和受端之间大容量输电的主要任务从原来超高压输电转到特高压输电上来 以减少超高压输电的距离和网损 使整个电力系统能继续扩大覆盖范围 并更经济 更可靠运行 6 特高压电网的发展目标 续 建设特高压电网的必然结果是以特高压输电网为骨干网架 形成特高压 超高压和高压多层次的分层 分区 结构合理的特高压电网 发展特高压的三个目标 实际上也是特高压输电网的三个主要作用 如何发挥特高压输电的作用 由各国电力工业的发展环境决定 同时也受到环境的制约 7 特高压输电技术成熟吗 特高压输电技术研究的三大关键技术问题是 特高压电晕 特高压绝缘及要求 电磁场及其影响 可听噪声特性和环境要求是特高压线路设计应考核的主要因素 按满足可接受的可听噪声标准进行线路设计 对无线电和电视的干扰水平可得到满意的结果 电晕功率损耗可降至最小 经过各国科学工作者近半个世纪的研究 得出如下结论 7 特高压输电技术成熟吗 续 特高压输电电网的工频过电压和操作过电压是选择和设计绝缘系统的决定性因素 限制工频过电压特别是操作过电压 1 7pu以下 水平是特高压输电的基本可行性问题 工频和操作过电压的空气击穿电压特性 即击穿电压与两电极间的距离关系有饱和的趋势 对于1000 1600kV特高压输电电网 空气间隙的饱和趋势不会使输电成本达到难于接受的水平 更不会制约特高压输电的发展 根据工频过电压和操作过电压确定的绝缘水平能满足雷电过电压的绝缘水平要求 7 特高压输电技术成熟吗 续 特高压输电线下和输电走廊边缘的地面工频电场强度可以做到与超高压线路相同的水平 按可听噪声标准设计的特高压导线布置 导线高度 相间距离和线路走廊宽度 将形成类似于超高压线路已接受的电场强度和环境影响 特高压线路电流产生的磁场 与超高压线路没有根本的差异 不会成为影响线路设计的重要问题 特高压的环境效应按超高压输电线路原则设计 对生态不会有不良的效果 公众应当而且可以接受 7 特高压输电技术成熟吗 续 从20世纪70年代开始的特高压技术研究 大多数研究项目和任务 包括主要设备的原型试验在1983年 1986年几乎已近完成 在前苏联 世界第一条1150kV特高压输电线路和户外变电站于1985年投入商业运营 国际大电网会议 CIGRE 组织来自特高压输电研究和建设的国家的专家成立38 04工作组 对特高压技术进行了评估 于1988年以38委员会的名义提出报告 并确认 特高压交流输电 UHVa c transmission 技术的实际应用已经成熟 根据现有的知识和经验 800kV是特高压直流输电确实和有把握的可行电压等级 7 特高压输电技术成熟吗 续 7 特高压输电技术成熟吗 续 8 特高压交 直流输电方式比较 根据大量的分析研究 特高压直流输电在我国的可选方案为1000kV特高压交流输电和 800kV特高压直流输电两种输电方式 我国发展1000kV特高压交流输电 主要定位于更高一级电压等级的国家电网骨干网架建设和跨大区联网 我国发展 800kV特高压直流输电目前主要定位于我国西部大水电基地和大煤电基地电力的远距离大容量外送 8 特高压交 直流输电方式比较 续 特高压交流输电方式中间可以落点 具有电网功能 输电容量大 覆盖范围广 节省架线走廊 线路有功功率损耗与输送功率的比值较小 从根本上解决了大受端电网短路电流超标和500kV线路输电能力的的问题 具有可持续发展性 技术特点 8 特高压交 直流输电方式比较 续 两端直流中间不落点 将大量电力直送负荷中心 输电容量大 输电距离长 节省架线走廊 线路有功功率损耗与输送功率的比值较大 在交直流并列输电情况下 可利用双侧频率调制有效抑制区域性低频振荡 提高断面暂稳极限 直流联网不增加两端短路电流 但需要解决大受端电网短路电流超标问题 特高压直流输电方式 8 特高压交 直流输电方式比较 续 特高压交流输电方式 电能力取决于各线路两端的短路容量比和输电线路距离 输电稳定性 同步能力 取决于运行点的功角大小 线路两端功角差 输电能力和稳定性 特高压直流输电方式 输电稳定性取决于受端电网有效短路比 ESCR 和有效惯性常数 Hdc 8 特高压交 直流输电方式比较 续 注意研究的问题 随着运行方式变化 交流系统调相调压问题 大受端电网静态无功功率平衡和动态无功功率备用及电压稳定性问题 严重运行工况及严重故障条件下 相对薄弱断面大功率转移等问题 是否存在大面积停电事故隐患及其预防措施研究 特高压交流输电方式 8 特高压交 直流输电方式比较 续 大受端电网静态无功功率平衡和动态无功功率备用及电压稳定性问题 在多回直流馈入比较集中落点条件下 大受端电网严重故障是否会发生多回直流逆变站因连续换相失败引起同时闭锁等问题 是否存在大面积停电事故隐患及其预防措施研究 特高压直流输电方式 三 2020年的电力发展展望 预计到2020年全国需要的发电量为4 3万亿kWh 相应的装机容量为9 5亿kW左右 下限8 5 上限10 5 煤电为6亿kW 占63 电量3万亿kWh 占4 3万亿kWh的70 水电2亿kW 占21 1 电量为7000亿kWh 占16 抽水蓄能电站2500万KW 占2 6 核电4000万kW 占4 2 电量2600亿kWh 占6 气电7000万kW 占7 3 电量3000亿kWh 占7 新能源1500万kW 占1 5 电量400亿kWh 占1 1 电源方面 63 23 7 4 3 8 8 我国的能源结构极不合理 目前电源配置情况 2020年电源配置情况 1 电源方面 续 到2020年全国达到4 3万亿kWh的电量 相当于全国人均占有电量约为2900kWh 按预测2020年全国人口数为14 7亿人 这只比2000年世界人均电量2500kWh略高 相当于美国50年代初 英国60年代初的水平 且比西班牙1982年人均占有电量 3100kWh 还低 而西班牙的用电水平是作为我国电力水平国际比较的参照量之一 2006年我国发电装机达5 7亿千瓦 2007年预计装机仍达7000万千瓦 到2010年 接近8亿 每年发展5000万千瓦装机 1 电源方面 续 呼盟煤电基地2160 锡盟煤电基地1200 晋东南煤电基地外送规模2000 陕北煤电基地外送规模1440 宁夏灵武煤电基地外送规模1320 蒙西煤电基地外送规模3000 我国部分煤电基地建设设想方案 2 电网方面 我国电网目前已形成东北 华北 华中 华东 西北和南方4个同步电网 东北 华北 华中同步电网通过500kV弱联系 形成典型的长链式电网结构 系统的动态稳定性差 区域间功率交换能力低 严重限制了华北 华中电网水火互济效益的发挥 2 电网方面 续 构筑华北 华中 华东交流特高压同步电网只不过是对目前以500kV交流形成的东北 华北 华中同步电网所作出的战略调整 未来全国电网仍由华北 华中 华东 东北 西北 南方4个同步电网组成 4个同步电网之间采用直流联接 其中华北 华中 华东交流特高压同步电网稳定水平和区域电网间功率交换能力都很高 1000kV和500kV电网协调发展 不仅不会破坏大区电网的安全基础 而且安全稳定水平较原有电网有所提高 2 电网方面 续 2 电网方面 续 分区为基础 95 本系统装机 5 来自中心网架 中心网架是核心 正常时提供交换通道 故障时相互支援 结点 应采用高标准主接线 联络线 双回线 便于事故处理和保护配置 6 8GW事故支援 占30GW的23 2 电网方面 续 3 十一五期间拟建的特高压输电工程 中国工程院特高压咨询课题组提出 在我国发展特高压输电技术的工程应用是必要的 实现特高压交流输电在技术上是可行的 我国电工制造企业已基本具备特高压交流输电设备研制能力 将交流特高压定位于更高一级电压等级的网架建设和远距离大容量跨大区联网送电 中间分段 兼顾沿线电源汇集或负荷分配的要求 并从500千伏网点获取电压支撑 直流特高压定位于我国西部大水电基地和大煤电基地的超远距离大容量外送 3 十一五期间拟建的特高压输电工程 续 国家电网公司在前期规划的基础上提出了三个具有代表性的方案 即晋东南 荆门 淮南 上海 乐山 重庆工程 分别代表网对网的南北互供 点对网的皖 火 电东送 网内的西 水 电东送三种输电类型 金沙江一期电站送出 输电方案初定采用3回 800千伏640万千瓦的直流输电方案 云广线 2006年开工 2009年单极运行 到2020年特高压及跨区电网的输送容量将为2 1亿千瓦 其中800千伏直流约5600万千瓦 另外约1 5亿千瓦由交流构成 3 十一五期间拟建的特高压输电工程 续 国家电网公司在前期规划的基础上提出了三个具有代表性的方案 即晋东南 荆门 淮南 上海 乐山 重庆工程 分别代表网对网的南北互供 点对网的皖 火 电东送 网内的西 水 电东送三种输电类型 金沙江一期电站送出 输电方案初定采用3回 800千伏640万千瓦的直流输电方案 云广线 2006年开工 2009年单极运行 到2020年特高压及跨区电网的输送容量将为2 1亿千瓦 其中800千伏直流约5600万千瓦 另外约1 5亿千瓦由交流构成 西电东送示意图 西电东送北通道 西电东送中通道 西电东送南通道 三 国际大停电事故其教训 国外03年发生的大停电事故 特大停电事故是现代社会的灾难 三 国际大停电事故其教训 续 美国发生的其它大停电事故 预防特大停电事故是对现代科学技术的挑战 美国电网自1999年起已发生130多起重大停电事故 和其电网的特点有关 1 美国电网为什么频发大停电事故 由初期的自由竞争发展之后 国家60年代才介入 导致电压等级混乱 电网结构强弱不一 电力公司对联邦能源管理委员会FERC和NERC的规定和导则基本上处于自愿执行 而不是强制执行的状态 在危急状态下按规定和导则执行了切负荷措施的调度人员 可能在事故后受到责难或质询 甚至被控告到法院 电网结构老化 投入不足 对其开发研究的投资比宠物食品制造商的还少 缺少有效应对紧急情况的方案设计 分散安装 协调不足的安全自动化系统 2 大停电的直接原因分析 在部分元件停运检修状态下 局部发生故障 故障切除后运行状态转移中部分输电元件运行异常或保护误动 后备保护和自动装置切除过载的输电元件 连锁过载被切除后的输电通道转移及系统不稳定 输电网络被大面积的无序断开后低周波 低电压 高周波等自动装置分散动作使系统崩溃 3 大停电事故的启示 任意坚强的网络都存在较薄弱的运行方式和严重的运行状态 跟踪运行方式和适应运行状态的实时控制系统是不可缺或的 分散安装 独立动作的自动装置可能保护电网 也可能切跨电网 电网主网架结构的不安全 是大停电事故的直接原因 电网的无序解列 开断造成了恢复的困难 四 我国保障电网安全运行的 三道防线 我国不少电力工作者也根据多年行之有效的统一规划和统一调度的成功经验 论述了我国电网安全性的基本保证 事实也证明了这一点 2003年9月4日上海电网所经受的未遂大停电事故 高峰期中 吴径电厂一台600MW的大机组发生突然跳闸 但调度人员运用统一调度手段 紧急调动各种紧急支持手段 终于大约在30min内 逐步化险为夷 使大停电的灾难擦身而过 新安江水电快速增负荷 天荒坪抽水蓄能立即转入发电运行方式 福建一上海的联络线紧急加大输送功率 DSM中商定的上千家用户实行短时断电或减电等措施 被我国超高压电网普遍采用的装备 利用被保护元件两端的尽可能简单的信息 第一道防线 高速 准确地切除故障元件的继电保护和反应被保护设备运行异常的保护 超高压系统主保护动作速度10 25毫秒 超高压系统主保护动作正确率99 82 正在研究 未来可能装备电网的保护 利用被保护元件单端或两端故障暂态信息的继电保护 主保护动作速度2 5毫秒 以尽可能快的速度 在尽可能小的范围内切除故障 减少系统产生的不平衡能量 第二道防线 保障电网安全运行的安全自动装置 自动重合闸装置 除减少重合于永久故障时系统不平衡能量外 尽量减少网络拓扑的变化 尽快恢复网络输电能力 备自投 事故减出力 自动切负荷 抽水改发电等 快速保持稳态发输电能力与用电需求的平衡 过负荷控制 连锁切机 切负荷 远方切机 切负荷等 保持稳态输电能力与输电需求的平衡 暂态稳定控制 逻辑式连锁切机 切负荷 利用局部量的稳定性预测与紧急控制装置 基于离线或在线计算的区域性稳定控制系统 用于保持动态输电能力和输电需求的的平衡 第三道防线 失步解列与频率 电压控制 失步解列 在互联电网失去同步后 在预定的地点解列 以求各子网能独立满足供电需求 频