【美国加州连续停电事件的经验教训分析报告3700字】

美国加州连续停电事件的经验教训分析报告 1 1 2 1美国电力工业监管主体协同情况介绍美国电力工业的主要监管主体部门是联邦层次的能源部(DepartmentofEnergy),职责范围是负责全国范围内的电力工业的规划、监督、管理、协调工作。主要包括长周期、高投入的电力技术研究，如1000MW级的超临界燃煤机事层次上避免出现监管与电力工业日常运转的分裂与对抗，保持了行政与监管的有效协同。在监管机制的设置上，与我国垂直一体化的管理不同的是，美国还设置了公共事业监管委员会，涵盖对电力、交通、水利等公共事业的管理。具体到各州的电力工业监管机构，则称之为州公共事业委员会，在电力工业方面的职能主要包括经济性监管与社会监管两方面的职能。在经济性监管方面，主要是城市及农村的电力系统行为监督，发电设施的运行管理与建设审批，输配电网络的可靠性管理等；社会性监管方面，主要涉及到电力工业的环境监管，如水电站所处水域的水质监测；电能的终端销售行为监管。在联邦与地方监管根据各自的优势进行明确的职能的分工与互补，避免了各种政治实体的利益诉求不同而浪费资源，成功的完成了能效与达成了良好的协同效果。美国电力工业的监管主体职能分工明确，协同得当，但在具体的监管实践中，由于客观条件的异常变化和监管主体职能缺位，出现了重大的连续停电事故。我国监督管理部门在保障电网可靠性时认真学习此案例，避免同类因素造成的事故在我国重复发生；但其在停电事故发生后，通过政府部门的积极履职，与媒体的积极协同，避免了更大事故的发生，成功的将停电损失降到了最低的做法，也值得我国学习。美国加利福尼亚州(以下简称加州)电网以500kV和230kV电压等级为主，主要依靠燃气机组、可再生能源和区外电源供电，3种电源各约占总用电量的1/3,严重依赖州外电能输送。2019年底，加州具体电源组成如下图4-1所示。2020年CAISO装机容量2020年8月13日，加州独立系统运营商(CaliforniaIndependentSystemOperator,CAISO)因天气预报预测40℃降临，发布了该年度首次警报，呼吁用户于2020年8月14日15:00—22:00自愿节电，来缓解电力需求的上升¹。2020年8月14日至19日期间，受美国西部地区大范围的极端高温影响，加州地区气温比正常水平约5~11℃。居民空调集中使用，且长时间满状态运行，导致加州电网负荷不断增加。在已采取所有措施下，电网供电仍不能满足电力需求。在2020年8月14日18:36,为了防止电力系统崩溃，CAISO宣布电网进入三级紧急状态，并对居民用户轮流停电。随后，在2020年8月15日18:28也发生了轮流停电事故，8月17日至18日和9月5日至6日，CAISO宣布电网进入了二级8月14日的经过：14:57,加州电网一容量为494MW的发电机组跳机；18:38,CAISO分2个阶段各500MW的限负荷方案使系统恢复和维持足8月15日的经过：14:00,风暴云造成光伏出力下降超过1900MW。15:00,由于系统应急备用容量达到临界值，CAISO调用了891MW的17:12—18:12,风电因为风速下降，负荷下降1200MW。18:13,由于调度员下达了错误指令，帕诺奇能源中心将其发电功率从约394MW降低到约146MW,导致其损失约248MW的发电功率。18:28,由于不能满足备用容量要求，CAISO切除了500MW负荷，出现第18:48,由于风电出力增加，CAISO恢复了所有之前切除的负荷。09月06日，900MW输电线故障和260MW机组相继跳机，但居民自愿节09月07日，科里克山火已经烧毁了近320km²(7.9万英亩)土地，19:00停电17.2万户。09月08日，15:00—22:00警报，居民积极响应未停电。加州之所以会出大规模连续停电事件，主要是由于监管主要部门的履职缺位，导致了电网装机的绝对容量不足和清洁能源占比过高导致电网可靠性不足，面对极端温度来袭，进而引发连续停电事件，具体如下：加州2020年8月中旬经历了自1985年以来最严重的一次热浪²。此次热浪导致空调负荷突增，CAISO在2020年8月13日实际负荷峰值为42317MW。2020年8月14日实际负荷峰值为46824MW,较前一日增加4507MW³。该负荷峰值超出了CAISO对2020年度的负荷峰值预期(45907MW)。此外，这次极端高温也影响了燃气机组的发电效率、降低了水电机组出力、限制了从其他相邻电网进口电力的能力。2020年8月，CAISO总装机容量为46903MW⁴,低于历史需求峰值(50270MW)。同时，CAISO燃气机组的装机容量相对于合理配比偏低。燃气机组的成本高于可再生能源电站，联邦监管委员会在具体审查增加容量的提议时，认为加州电力市场没有严重缺陷，只单一的考虑成本的提升问题，拒绝了对增加容量的投资⁵。且为了对抗美国于2017年退出《巴黎协定》的决策，加州政府计划实现完全可再生能源目标，干预总装机容量的清洁能源的占比，绿色能源装机容量不断提高。例如2017年6月至2020年6月这3年，光伏新增装机容量分别为417MW、640MW、1367MW,风电新增装机容量分别为51MW、156MW、296MW6785FERCrejectsgeneratorpropos联邦能源监管委员会未重视激进的可再生能源政策导致能源配比不协调进而可能影响电力系统的可靠性问题，一味的配合政府，甚至于同意了提前停运或报废了未到使用年限的核电和燃气机组，进一步限制了在极端天气下可供调用的后备负荷。这是职能缺位的重要表现。同时，加州发电企业从经济利益角度考量，认为没有政府补贴，他们投资燃气电厂将难以盈利9,也拒绝了对燃气机组的投资，其容量不足限制了CAISO应对短时间内可再生能源大幅波动的能力。3美国加州连续停电事件的经验教训通过对加州连续停电事件的回顾与总结，从监管主体协同角度汲取一些有益的经验供参考。1.政府部门正确履职，重视电网可靠性规划。首先，基于电力负荷提升速度的预估作出充分规划，超前配置区域内的电力容量，保证区域内的最大电力容量高于历史峰值负荷。其次，重视极端天气下的应急性电源规划。极端天气情况可能导致重要电力通道故障，外来输电能力不足或中断等问题。最后，重视新能源对传统电网可靠性的冲击，合理规划外来输电比例、新能源发展规模以及发电资源类型构成，从规划保障能源供应充足。2.监管部门注重第三方组织的信息协同。监管部门通过与电力调度机构的信息协同，更好的利用新能源快速发展过程中净用电负荷曲线变化特征，满足电力可靠供需平衡需要。同时将变化的曲线特征纳入短期的应急方案编制和长远的电能消纳规划中。在新能源装机的占比提高的情况下，风能和光能的间歇性会增大白天高峰负载值和低谷负载值之间的差值，导致净用电负荷爬坡速度快；且净负荷峰值出现时间已经偏离传统的日中峰值和傍晚峰值时段。原有系统相对确定的固定时段高峰电力平衡机制将逐渐向满足全时段不确定性净高峰平衡过渡，应引起监管部门重视，加强和调度部门的信息协同共享，做好平衡净高峰工作。结合历年气候、天气的变化特征来预测净负荷区间及时段，确保装机总容量及备用容量能够满足全天候全时段净负荷平衡要求。3.媒体积极参与电力监管。加州政府部门及时向相关媒体通报电力供应动态；媒体及时跟进停电事件，主动发挥监督作用。加州政府部门通过包括官方网站、Facebook、新闻广播等渠道及时发布电网运行紧急状态信息和警报，降低用电高峰时期的负荷起到了显著的效果。在我国可借鉴加州电网这一经验，借助微博、抖音、微信、广播等媒体渠道向用户发布环保节电观念并普及需求响应相关知识，在监管主