淺談電力市場(chǎng)下的電網(wǎng)安全問(wèn)題

摘要:電力工業(yè)的市場(chǎng)化改革為電力系統(tǒng)的安全與調(diào)度帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。文章對(duì)與此相關(guān)的一些重要問(wèn)題做了簡(jiǎn)要的論述,主要包括:電力市場(chǎng)環(huán)境下的運(yùn)行安全性問(wèn)題,發(fā)電投資、輸電投資不足所引起的運(yùn)行安全問(wèn)題,電力市場(chǎng)環(huán)境下的電力系統(tǒng)調(diào)度困難與應(yīng)對(duì)。

關(guān)鍵詞:電力市場(chǎng);電力系統(tǒng)安全;電力系統(tǒng)調(diào)度

中圖分類號(hào):TM715 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1674-1145(2009)33-0161-02

電力系統(tǒng)改革使得電力市場(chǎng)的出現(xiàn)產(chǎn)生了不同的市場(chǎng)主體,不同的市場(chǎng)主體都是以本身利益的最大化為根本目標(biāo)進(jìn)行運(yùn)作的,所以電力市場(chǎng)下電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性地位是毋庸置疑的,甚至可以說(shuō)電網(wǎng)是以此為中心展開運(yùn)營(yíng)的。這就使電力調(diào)度、運(yùn)行方式、生產(chǎn)計(jì)劃各環(huán)節(jié)圍繞全網(wǎng)的最大效益這一統(tǒng)一目標(biāo)而工作,人們不僅要關(guān)心電力潮流,同時(shí)更關(guān)心在現(xiàn)有電力系統(tǒng)下所產(chǎn)生的利益。經(jīng)濟(jì)因素對(duì)于電力系統(tǒng)的發(fā)展,將產(chǎn)生很大的影響。對(duì)電網(wǎng)的發(fā)展及安全運(yùn)行將帶來(lái)巨大的影響。

一、電網(wǎng)運(yùn)行——安全第一

電力作為基礎(chǔ)工業(yè),已成為社會(huì)生產(chǎn)運(yùn)作和居民正常生活不可缺少的因素。大停電事故讓我們充分認(rèn)識(shí)到電網(wǎng)事故給社會(huì)和居民帶來(lái)的巨大災(zāi)難和慘痛教訓(xùn)。所以電網(wǎng)必須安全,電網(wǎng)出事故會(huì)給社會(huì)生活造成難以估計(jì)的災(zāi)難。電能質(zhì)量低劣,不僅對(duì)電網(wǎng)自身,而且對(duì)全社會(huì)都造成嚴(yán)重影響,影響工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量、數(shù)量以及設(shè)備的安全。因此“安全第一”始終是電力生產(chǎn)的基本方針,對(duì)電網(wǎng)調(diào)度與運(yùn)行而言,安全是永恒的主題。電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行的牢固基礎(chǔ)是電力市場(chǎng)形成和正常運(yùn)營(yíng)的前提條件。電網(wǎng)調(diào)度要把電網(wǎng)安全放在首位,始終保持清醒的頭腦,務(wù)必保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

二、電網(wǎng)安全穩(wěn)定問(wèn)題

(一)N-1靜態(tài)校核考慮

電力系統(tǒng)靜態(tài)安全分析是保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的一個(gè)重要方面,是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定評(píng)估的重要指標(biāo)。應(yīng)用N-1原則判斷電網(wǎng)的安全性。所謂N-1是指電力系統(tǒng)的N個(gè)元件中的任一獨(dú)立元件(發(fā)電機(jī)、輸電線路、變壓器等)發(fā)生故障而被切除后,應(yīng)不造成因其他線路過(guò)負(fù)荷跳閘而導(dǎo)致用戶停電;不破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性,不出現(xiàn)電壓崩潰等事故。當(dāng)這一準(zhǔn)則不能滿足時(shí),則要考慮采用增加發(fā)電機(jī)或輸電線路等措施。N-1不滿足多發(fā)生在輸變電投資不足。

(二)暫態(tài)穩(wěn)定校核的考慮

電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定校核是衡量系統(tǒng)安全穩(wěn)定的關(guān)鍵。電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定水平如何主要在于系統(tǒng)能不能承受某一故障所帶來(lái)的后果。暫態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到大擾動(dòng)后,各同步電機(jī)保持同步運(yùn)行并過(guò)渡到新的或恢復(fù)到原來(lái)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行方式的能力,通常指保持第一或第二個(gè)振蕩周期不失步的功角穩(wěn)定。暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算分析的目的是在規(guī)定運(yùn)行方式和故障狀態(tài)下,對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)行校驗(yàn),并對(duì)繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置以及各種措施提出相應(yīng)的要求。系統(tǒng)一旦發(fā)生故障,如果不能維持穩(wěn)定而發(fā)生停電事故甚至系統(tǒng)崩潰,將會(huì)給電網(wǎng)公司造成巨大損失。暫態(tài)不穩(wěn)多發(fā)生在發(fā)電投資不足。

相對(duì)而言,大電網(wǎng)比較注重暫態(tài)穩(wěn)定及N-1原則問(wèn)題,而區(qū)域小電網(wǎng)則比較看重N-1原則。

三、市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)下的電網(wǎng)安全運(yùn)行問(wèn)題及解決

(一)輸電投資不足所引起的長(zhǎng)期運(yùn)行安全問(wèn)題

整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性在很大程度上有賴于一個(gè)強(qiáng)壯的輸電系統(tǒng)。輸電系統(tǒng)是電力市場(chǎng)和電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的物質(zhì)支持,也是供電可靠性和安全性的關(guān)鍵。由于公眾的反對(duì)、不理解和環(huán)境的制約,輸電項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過(guò)程和行政審批程序都比較復(fù)雜,并需要較長(zhǎng)的時(shí)間。我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,使得電網(wǎng)的建設(shè)將大大滯后于需求。這將大大影響電力系統(tǒng)的發(fā)展和電力市場(chǎng)的健康運(yùn)行。

輸電容量的充裕性、安全性是以滿足N-1預(yù)想事故要求作為衡量標(biāo)準(zhǔn)的。因?yàn)?在電力市場(chǎng)環(huán)境下,N-1標(biāo)準(zhǔn)所帶來(lái)的設(shè)備投資可能大于不實(shí)施N-1標(biāo)準(zhǔn)所帶的效益。如此,電網(wǎng)公司有可能會(huì)選擇不實(shí)施N-1標(biāo)準(zhǔn)的方案。在這種情況下,電網(wǎng)的安全運(yùn)行將失去保障,一旦發(fā)生異常情況,出現(xiàn)單一線路或設(shè)備故障,將導(dǎo)致連鎖反應(yīng),擴(kuò)大停電損失,對(duì)電力部門的社會(huì)效益造成嚴(yán)重影響。

(二)發(fā)電投資不足所引起的長(zhǎng)期運(yùn)行安全問(wèn)題

要維持電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行,必須保證一定的發(fā)電富裕容量。根據(jù)《廣東電網(wǎng)調(diào)度規(guī)程》的規(guī)定,在正常運(yùn)行方式下,按功角判據(jù)計(jì)算的靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)Kp大于等于15%～20%,按無(wú)功電壓判據(jù)計(jì)算的靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)Ku大于等于10%～15%。電力工業(yè)是一個(gè)長(zhǎng)期投資的行業(yè),大型發(fā)電廠的建設(shè)需要5～10年的時(shí)間,小電廠的建設(shè)也要2～3年的時(shí)間,壽命約為30年。市場(chǎng)化改革后,參與者更關(guān)心短期利益,而非20～30年內(nèi)的長(zhǎng)期利益。這是一個(gè)矛盾,解決不好就會(huì)在電力工業(yè)的發(fā)展中出現(xiàn)困難、甚至災(zāi)難性的結(jié)果。因此,在我國(guó)的電力工業(yè)改革中,必須對(duì)電力發(fā)電投資給予充分的重視。特別在國(guó)際形勢(shì)極其不穩(wěn)定的今天,能源緊缺,煤炭?jī)r(jià)格居高不下,發(fā)電企業(yè)的利潤(rùn)空間有限,發(fā)電的投資將可能更加低。

(三)從大的范疇解決投資不足引起的安全問(wèn)題

處理好各利益主體之間的交易效益,同時(shí)要合理分配經(jīng)濟(jì)調(diào)度所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益,一般采用“多投入多回報(bào)”原則,這樣才能理順不同利益主體間的調(diào)度關(guān)系,確保交易正常有序進(jìn)行,充分調(diào)動(dòng)電力投資的積極性。

政府加強(qiáng)引導(dǎo),特別在國(guó)際形勢(shì)復(fù)雜多變的時(shí)候,要引導(dǎo)好企業(yè)的方向,提高企業(yè)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。政府積極組建電力交易平臺(tái)。加強(qiáng)電力募集資金的監(jiān)管,使電力體系健康發(fā)展。當(dāng)從證券市場(chǎng)募集來(lái)資金,監(jiān)管部門要做好監(jiān)管,確定資金的流向是正確的。不能讓資金流到金融投機(jī)者的手中。

制定法規(guī),旨在提高電力系統(tǒng)的投資積極性。如加強(qiáng)《電力法》的實(shí)施與執(zhí)行,保障電力投資各方的利益,同時(shí)保障因電力投資而受到影響的團(tuán)體或個(gè)人的權(quán)利。這樣不但給電力投資者以回報(bào),堅(jiān)定電力投資者的信心,同時(shí)給我們電力的用戶提供可靠、優(yōu)質(zhì)、價(jià)廉的電力商品。

電監(jiān)會(huì)加強(qiáng)對(duì)電力企業(yè)的監(jiān)管,保證好電力投資各方的利益。從投資擴(kuò)建方面、運(yùn)行管理、企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)、對(duì)企業(yè)的發(fā)展等方向進(jìn)行監(jiān)管,使得整個(gè)行業(yè)向利國(guó)利民方向發(fā)展。對(duì)于電網(wǎng)的發(fā)展擴(kuò)建及政策應(yīng)作必要的公布,使得公眾對(duì)電網(wǎng)有所了解,進(jìn)而支持電網(wǎng)的發(fā)展。對(duì)電網(wǎng)的建設(shè)要按照有關(guān)的規(guī)程與技術(shù)導(dǎo)則進(jìn)行改建與擴(kuò)建進(jìn)行監(jiān)管,保證電網(wǎng)的健康安全。

(四)從電網(wǎng)的運(yùn)行與調(diào)度解決安全問(wèn)題

1.抓運(yùn)行,保障設(shè)備健康,電網(wǎng)運(yùn)行安全。雖然電力系統(tǒng)市場(chǎng)化,但是電力系統(tǒng)的本質(zhì)是沒(méi)有變化的,設(shè)備的運(yùn)行和管理還是要符合相關(guān)的技術(shù)規(guī)范和導(dǎo)則的。要電網(wǎng)的穩(wěn)定,必須要保證電網(wǎng)設(shè)備的質(zhì)量,電網(wǎng)公司需要從設(shè)備的維護(hù)和新建、擴(kuò)建、改建等方面入手,確保運(yùn)行設(shè)備的健康,保證電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。舉個(gè)例子:一條輸電線路因施工質(zhì)量不好、產(chǎn)品質(zhì)量不過(guò)關(guān)或者維護(hù)不到位而導(dǎo)致某處發(fā)熱,若發(fā)展厲害燒斷線,肯定導(dǎo)致事故和供電不足。最不好的情況就有可能導(dǎo)致“美加大停電”那樣的可怕后果。為實(shí)現(xiàn)設(shè)備安全要從人才的儲(chǔ)備、管理制度、設(shè)備的延伸服務(wù)(備品備件、清洗等)入手,更要加強(qiáng)設(shè)備的驗(yàn)收,施工單位的資質(zhì)審查等各方面入手,這些投資無(wú)形會(huì)增加成本,但效益也是可觀的。企業(yè)決不能把設(shè)備輪換、設(shè)備驗(yàn)收的根基忘了。該巡視該維護(hù)的就要巡視和維護(hù)好,該做繼電保護(hù)試驗(yàn)的就要試驗(yàn),該做高壓試驗(yàn)的就要高壓試驗(yàn),該清洗的就絕不痛惜清洗費(fèi)用。決不能延期頹唐,更不能節(jié)省開支而對(duì)設(shè)備大打折扣。加強(qiáng)電力企業(yè)的內(nèi)部合作,提高工作的效率,進(jìn)而提高效益,確保電網(wǎng)安全運(yùn)行特別是調(diào)度部門和運(yùn)行維護(hù)部門的協(xié)調(diào)和工作,減少重復(fù)停電,防止不必要的停電,提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性,減少停電帶來(lái)的不穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)。

2.抓調(diào)度管理,保電網(wǎng)的安全。統(tǒng)一調(diào)度、分級(jí)管理是電力生產(chǎn)的客觀要求,是電網(wǎng)安全運(yùn)行最重要的保證。對(duì)堅(jiān)持依法統(tǒng)一調(diào)度,分級(jí)管理。統(tǒng)一調(diào)度是電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)特性和電力產(chǎn)品的產(chǎn)、供、銷瞬間同時(shí)完成的特點(diǎn)所決定的,而統(tǒng)一調(diào)度、分級(jí)管理是一個(gè)不可分割的整體。電網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度、分級(jí)管理將更有效地組織、指揮、指導(dǎo)、協(xié)調(diào)電網(wǎng)運(yùn)行以及保證整個(gè)電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行,也能更好地實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)的共同利益。任何單位和個(gè)人不得非法干預(yù)電網(wǎng)調(diào)度。嚴(yán)格執(zhí)行《電網(wǎng)調(diào)度管理?xiàng)l例》和相關(guān)法律、法規(guī),加強(qiáng)管理,嚴(yán)肅紀(jì)律,對(duì)違反調(diào)度紀(jì)律的事件必須及時(shí)處理。采用以下協(xié)議作為調(diào)度的有力手段和保證:并網(wǎng)銷售和調(diào)度等協(xié)議、電力電量交換協(xié)議、接入系統(tǒng)規(guī)則、電力托送協(xié)議、電網(wǎng)調(diào)頻調(diào)峰和事故支援協(xié)議、電力市場(chǎng)交易規(guī)則,等等,使大家相互制約,相互支持,使電力系統(tǒng)運(yùn)行在最優(yōu)情況之下。讓電網(wǎng)在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上,保證安全并發(fā)揮其最大的輸送能力,更好地實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)各方共同利益。

(五)建立電網(wǎng)安全的多道防線

按《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》將電力系統(tǒng)的擾動(dòng)分為以下由小而大的三類:第一類為常見的普通故障,要求系統(tǒng)在承受此類故障時(shí)能保持穩(wěn)定運(yùn)行與正常供電;第二類故障為出現(xiàn)概率較低的較嚴(yán)重的故障,要求系統(tǒng)在承受此類故障時(shí)能保證穩(wěn)定運(yùn)行,但是允許損失部分負(fù)荷;第三類故障為罕見的嚴(yán)重復(fù)雜故障,電力系統(tǒng)在承受此類故障時(shí),如不能保持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,則必須防止系統(tǒng)崩潰并盡量減少負(fù)荷損失。針對(duì)上述三種故障所采取的措施,即保證安全穩(wěn)定的三道防線。從技術(shù)的層面,合理規(guī)劃電網(wǎng),采用前沿的大電網(wǎng)監(jiān)測(cè)和控制技術(shù),采用現(xiàn)代化的自動(dòng)控制設(shè)備,良好而可靠的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置是保障。特別是針對(duì)二三道防線的自動(dòng)裝置要重視,發(fā)電端,給大型發(fā)電機(jī)組加裝電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)以抑制電力系統(tǒng)的低頻振蕩,提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定限額;當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重故障或罕見故障后要靠低頻低壓減載、低頻低壓解裂、振蕩解裂裝置來(lái)保證電網(wǎng)的穩(wěn)定和繼續(xù)供電。

(六)建立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系

在高危行業(yè)言必談風(fēng)險(xiǎn)的情況下,建立健全的風(fēng)險(xiǎn)體系是非常必要的。我們說(shuō)的風(fēng)險(xiǎn),并不是單純的人身傷害的風(fēng)險(xiǎn),本文討論的范圍里,只是單純的電網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與控制。我們并不是說(shuō)電網(wǎng)是不安全的,電網(wǎng)之大,電網(wǎng)的復(fù)雜和潛在的危機(jī)是巨大的,風(fēng)險(xiǎn)可能在悄無(wú)聲息的情況下發(fā)生。這時(shí)候,給電力企業(yè)帶來(lái)的將是很沉重的打擊?；驍U(kuò)大電網(wǎng)的事故,造成電網(wǎng)的不穩(wěn)定,或給企業(yè)造成損失。建立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系,對(duì)企業(yè)的事故處理,挽救損失,減少不穩(wěn)定因素有巨大的功效。

電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估主要目的是識(shí)別電網(wǎng)潛在的風(fēng)險(xiǎn),為控制電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)提供依據(jù),確保電網(wǎng)安全可靠。企業(yè)要有中期和短期的電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,還要有在運(yùn)行方式變化,潮流變化,特殊運(yùn)行方式,突發(fā)事件如災(zāi)害等的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。當(dāng)我們做好了評(píng)估,當(dāng)然要有必要相應(yīng)的預(yù)控措施。在電網(wǎng)的特殊時(shí)期、特殊運(yùn)行方式下,做好預(yù)想和演練,控制不穩(wěn)定因素,在發(fā)生危險(xiǎn)情況時(shí)較好地控制損失。在實(shí)際工作中可表現(xiàn)為:停電星級(jí)控制,電網(wǎng)緊急預(yù)案,保電方案等等。

四、總結(jié)

我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)正處于快速發(fā)展時(shí)期,需要電力發(fā)揮基礎(chǔ)工業(yè)的重要作用,應(yīng)該認(rèn)真對(duì)待。市場(chǎng)機(jī)制的介入,又使電力系統(tǒng)運(yùn)行安全穩(wěn)定帶來(lái)了不同的內(nèi)涵和挑戰(zhàn)。總的來(lái)說(shuō),電力市場(chǎng)化可能會(huì)對(duì)電網(wǎng)安全產(chǎn)生以影響,我們要及早認(rèn)識(shí)到這點(diǎn)。要從刺激電力系統(tǒng)的投資建設(shè)著手,加強(qiáng)現(xiàn)有電力設(shè)備的管理和維護(hù),做好電網(wǎng)的調(diào)度工作,建設(shè)電網(wǎng)的三道防線,建立電網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,保證電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

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作者簡(jiǎn)介:羅奕強(qiáng)(1981- ),男,廣東惠州人,南方電網(wǎng)廣東電網(wǎng)公司惠州供電局調(diào)度通信中心助理工程師,研究方向:電網(wǎng)調(diào)度。