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建设智能电网安全稳定是基础

作者:吕伟业  2009-12-29

无论传统电网还是智能电网,保证安全稳定是第一位的。交流同步电网有其电压安全稳定的特殊规律,世界上由于电网失稳而造成巨大社会、经济损失的恶性事故并不少见。保证电网安全稳定是一个系统工程,取决于诸多因素而非一、二个因素:合理电压等级配置分层,适当交流同步网规模的分区,区域主干网架结构形式,区域联网强弱,远距离输电电压、回路数和交直流输电方案的优化选择,电源结构和分布的优化,电力系统包括电源、电网的合理充裕度,电力系统合理的运行方式选择。      

交流同步网合理分区是保证电力系统安全稳定非常重要而有效的措施。世界上所有重大恶性安全稳定交流同步电网事故都是无法预测的多重复合故障事故,这种多重复合故障都不是按稳定导则规定的条件去发生的,如要用电力一、二次系统安全设防去防止概率很低的无从预测的多重复合故障,在技术上无可能、经济上也无法承受。因此,交流同步网合理分区是非常重要而有效的措施,这一方面中国的大区电网划分己有较好基础,我们必须要防止过大交流同步网的重要决策不当而造成“火烧联营”无法想象后果的恶性事故。

值得认真研究论证的几个问题

中国交流同步电网合理分区论证。 此论证涉及全国联网、区域主干网架、远距离输电与特高压、超高压和交直流等一系列技术应用。在论证中要充分注意区分区域交流同步电网主干网架、区域交流同步网间直流联网与远距离大功率输电网的不同功能和实现方式。

区域交流同步电网基本要求。主干网架电压等级要合理,结构清晰,运行方式灵活,具有较强抗扰动能力,事故影响面适当,能安全接受所需区外来电,短路容量可承受,网内不发生正常潮流控制和环网困难,不发生规程规定故障状态下电压、功角失稳以及能避免具有重大事故隐患的高压电磁环网运行等。

全国东西、南北跨区电力流进一步论证核定。中国能源资源与经济发展分布的不均衡性而形成大规模远距离电力输送问题是中国国情,上世纪九十年代对跨区电力流有预测研究,但当前中国能源战略、电力发展的重要原则已有了较大变化,如大力发展核电、可再生能源等,需由政府组织进一步论证核定全国东西、南北跨区电力流,它是决定中国高压电网架构的重要因素。

大规模跨区电力流输送多方案优选论证。采取特高压技术组成更大规模交流同步网方案是一种方案,但必须充分评估安全稳定隐患,电压调整技术可行性,电磁环网安全风险以及与原有500kv主网关系等;基本保持原分区格局采取特高压、超高压的直流、多端直流“点对网”“网对网”,交流“点对网”以及资源地区电网局部合理切分等综合措施同样是一种方案;各方案都有相应技术难点、问题和不同经济代价,总之要以客观的科学态度做好多方案技术经济优选论证。

全国直流联网方案论证。以适当规模的直流实现区域交流同步网间联网以至达到全国联网目标,既取得联网效益,又可在不可预测的复合故障状况下和战争环境、防恐形势下避免对国家经济社会安全构成过大威胁。

在实现全国联网、资源优化配置、安全接受外区送电等条件下,原受端区域交流同步网或经局部调整,采取一定技术措施后是可以适应的情况下,根本性改变中国原交流同步网分区格局是要非常慎重的。

可再生能源电力远距离输送安全稳定论证。不可控的可再生能源电力交直流两种方案下远距离、大功率送入电网,电网电压、功角安全稳定论证。

超导限流、储能技术应用论证。 超导限流器、超导储能技术应用于电力系统后,其有效降低电网短路容量和提高安全稳定性的论证。        

 提高电网安全稳定性多方案的技术经济优选论证。以达到同样安全稳定水平而投入资金最少的系统一、二次合理配置。

供用电系统变革是重点

供用电系统变革的目的。达到降低供电网线损,提高供电网自愈能力,提高供电可靠性,减小城市输电走廊困难,减小峰谷差,减少系统装机,接纳可再生能源包括用户绿色电力,减少能源不必要转换以提高一次能源利用率,降低用户实际消费电价,适应新型交通工具等等目的。中国2008年电网线损为6.64%即2021亿千瓦时相当于近1亿吨天然谋,中国2008年全国水电总的发电量仅为5633亿千瓦时,线损能耗空间较大,而供电网线损占总的电网线损约三分之二,与输电网相比又具有较大的降低空间。

供用电系统变革的技术和管理手段。建立数字化信息集成处理系统,采用智能电表,实行浮动电价,评估优化供配电电压等级,改善供配电网结构,有条件的实施高温超导供电,构建适应分布式能源系统和新型交通工具的供电系统,实现供用双向互动和电力需求侧智能化管理,从而实现变革之目的。    

供用电系统变革与能源消费结构关系。发达国家工业、建筑物、交通能源消费约各占三分之一,而中国大约为70%、25%、5%;2008年中国用电结构为第一产业2.56%,第二产业75.5%,第三产业10.2%,城乡居民用电11.8%,各类用户负荷特性也不同。因此,中国与发达国家供用电系统变革的政策和技术措施侧重面不同,收效也不同。                 

供用电系统变革与数字化信息集成处理系统关系。采用数字信息集成处理器、智能电表、数字传感器等,实现供用电系统调度、变电站、用户、接入电源等各环节自身信息数字集成处理,各环节间建立高速电力数字专用网。在各环节信息集成基础上,以供用电业务流程和管理的变革模式为依据的信息分析处理是该系统的核心,从而实现供用电系统变革的宗旨、目的。因此,建立数字化信息集成处理系统是供用电系统变革的重要前提。

供用电系统变革是一项全社会的系统工程。中国曾经历过较长的“重发、轻供、不管用”时期,中国供用电环节各方面基础较差,信息化水平低,总体自动化控制水平不高,供配电网架结构薄弱,各地区基础现状很不均衡等。中国推行“配电自动化系统”工作为今后供用电系统变革提供了一定基础,但智能电网供用电系统的技术和管理变革要求高,要求在全面数字信息化集成基础上实现智能化控制,要求建立分布式能源系统,接纳可再生能源,要求优化供配电电压等级、建立合理的供配电网和微网结构,要求商业服务模式创新即原单一电力供应商转变为综合能源供应服务商,电源商、用户也要参与能源管理等。因此,供用电系统变革涉及观念、政策、体制、管理、规划、导则规范、人员、技术、设备、网架和信息化水平等方方面面,工作量很大,是一项全社会的系统工程。各地区基础水平又很不一致,不可一刀切,还要量力而行。总之,供用电系统变革要在规划、规范、试点、总结、完善基础上逐步推行,才能提高投资效益,避免低水平重复建设。

可再生能源应用与分布式能源系统是难点

建立分布式能源系统是大势所趋。大量实践已证明分布式能源系统的一次能源利用率比传统电网模式提高一倍多,也是改善能源结构,接纳可再生能源,提高电力供应安全保障有效途径,在这方面中国与世界发达国家相比有很大差距,首先是观念、体制上的差距。要对中国原电源结构和分布调整做好相应规划,逐步加大分布式电源比例,互补改善接入可再生能源电力的质量,以达到更多应用可再生能源目的。

发展可再生能源是人类未来生存的希望,难点不是“车多路少”,难点在如何解决可再生能源的不可控性。

可再生能源是低碳、清洁、可持续的最有效能源,特别是太阳能、风能利用,是人类未来生存的希望。但是,除因为当前造价偏高和利用小时低而缺乏竞争力需政策支持外,其不可控性即随机性、间隙性以及反调峰特性对电网影响很大,电能质量下降包括频率、电压不稳,谐波污染,还有风电对电网故障和扰动的过渡能力低如低电压穿越能力低等问题,直至威胁到电网安全稳定。

当前存在“车多路少”问题,但电力大规模应用可再生能源难点并不在于此,不是仅仅增加一些输电能力就可以,主要难点在可再生能源的不可控性,这不仅是中国大规模应用可再生能源的难点,也是世界各国面对的难点,只是要解决问题的侧重面不同,中国电力大规模应用可再生能源需要满足四个条件和经济的可行性,这是需要在科学规划指导下逐步解决。

来源:中国电力新闻网

标签:智能电网,安全稳定是基础

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