歐美電網(wǎng)規(guī)劃準(zhǔn)則比較研究

胡蔚 胡衛(wèi)利 張?zhí)? 蘇偉 龔雁峰

摘 要：當(dāng)前中國(guó)電網(wǎng)飛速發(fā)展，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行成為了重中之重，制訂具有全國(guó)效力的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃準(zhǔn)則可以有效保障電力系統(tǒng)可靠發(fā)展。本文主要將中國(guó)目前的《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》同西方國(guó)家電網(wǎng)規(guī)劃準(zhǔn)則相比較，分析中外電網(wǎng)規(guī)劃準(zhǔn)則方面的不同，為中國(guó)未來(lái)電網(wǎng)規(guī)劃準(zhǔn)則的修訂提供借鑒內(nèi)容。在學(xué)習(xí)西方發(fā)達(dá)國(guó)家規(guī)劃準(zhǔn)則的同時(shí)，需要結(jié)合中國(guó)自身的電網(wǎng)規(guī)劃現(xiàn)狀才能更好地制訂與完善。中國(guó)電網(wǎng)規(guī)劃應(yīng)注重可靠性和經(jīng)濟(jì)性的結(jié)合，使電網(wǎng)結(jié)構(gòu)更加趨于合理，并對(duì)電網(wǎng)設(shè)備老化程度進(jìn)行分析，加強(qiáng)電網(wǎng)對(duì)環(huán)境和社會(huì)的影響方面的分析評(píng)估。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)規(guī)劃準(zhǔn)則；安全；可靠；側(cè)重點(diǎn)比較

中圖分類號(hào)：TM732 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）08-0171-02

1 美國(guó)電網(wǎng)規(guī)劃準(zhǔn)則

北美的安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)體系是一個(gè)四級(jí)體系。在FERC（federal energy regulatory commission，聯(lián)邦能源管理委員會(huì)）的監(jiān)管下，NERC（North American Electric Reliability Corporation，北美電力可靠性公司）制定并使全國(guó)執(zhí)行電網(wǎng)規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)。區(qū)域輸電組織（RTO/ISO）在滿足全國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，會(huì)根據(jù)自身情況制定更高要求的規(guī)劃準(zhǔn)則；由ISO管理的輸電運(yùn)營(yíng)商通常根據(jù)自身系統(tǒng)的實(shí)際需要來(lái)制定更為具體的規(guī)劃準(zhǔn)則。而各輸電運(yùn)營(yíng)商也都在NERC及ISO的可靠性標(biāo)準(zhǔn)上制定了適合本公司的可靠性標(biāo)準(zhǔn)，總的來(lái)說(shuō)，這些公司的標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格，通常側(cè)重于電壓和熱穩(wěn)定性考核指標(biāo)的進(jìn)一步細(xì)化。

1.1 NERC規(guī)劃準(zhǔn)則

NERC規(guī)劃準(zhǔn)則主要是從風(fēng)險(xiǎn)管理的方面，基于“可預(yù)想事故及可靠性能”的理念來(lái)制定的規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)。

NERC規(guī)劃準(zhǔn)則的主要目的是在規(guī)劃周期內(nèi)建立起輸電系統(tǒng)規(guī)劃運(yùn)行要求，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性及設(shè)備的安全性?？偟膩?lái)說(shuō)，NERC制定的全國(guó)性標(biāo)準(zhǔn)與中國(guó)的《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》類似。但是，我國(guó)電網(wǎng)規(guī)劃準(zhǔn)則在很多方面仍需完善和細(xì)化。

1.2 AEP規(guī)劃準(zhǔn)則

AEP（American Electric Power，美國(guó)電力公司）是美國(guó)最大的發(fā)電集團(tuán)，以發(fā)輸電為主。AEP規(guī)劃準(zhǔn)則主要針對(duì)其輸電網(wǎng)提出。

1.2.1 電壓運(yùn)行等級(jí)

AEP中大部分新建輸電網(wǎng)絡(luò)和主干電網(wǎng)普遍適用的標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí)為765kV、500kV、345kV和138kV。

1.2.2 電壓與溫升限制

AEP規(guī)劃準(zhǔn)則中，輸電網(wǎng)電壓在發(fā)生故障時(shí)既不能超過標(biāo)準(zhǔn)電壓的105%，也不能低于標(biāo)準(zhǔn)電壓的92%。發(fā)電機(jī)組的電壓應(yīng)當(dāng)小于每個(gè)機(jī)組允許的最小電壓等級(jí)。

而對(duì)于發(fā)熱等級(jí)，AEP規(guī)劃準(zhǔn)則中正常等級(jí)一般處于不使設(shè)備壽命縮短和設(shè)備損害的水平。事故等級(jí)則是基于超過了額定負(fù)載水平下的工作規(guī)定時(shí)間導(dǎo)致設(shè)備老化與功能減退的水平。

1.2.3 N-1準(zhǔn)則

美國(guó)以最終用戶的供電可靠性為規(guī)劃目標(biāo)，按照負(fù)荷大小劃分級(jí)別，以N-1和N-1-1法則作為衡量手段，給出各級(jí)電網(wǎng)所應(yīng)達(dá)到的安全性和可靠性水平。

2 英國(guó)電網(wǎng)規(guī)劃準(zhǔn)則

2.1 SQSS簡(jiǎn)介

《國(guó)家電力輸電系統(tǒng)安全與供電質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》是全英輸電網(wǎng)統(tǒng)一執(zhí)行的可靠性準(zhǔn)則，主要由英國(guó)煤氣與電力市場(chǎng)監(jiān)管辦公室負(fù)責(zé)組織修訂并在其監(jiān)管下強(qiáng)制實(shí)施，該監(jiān)管機(jī)構(gòu)有明確的監(jiān)管機(jī)制且違規(guī)代價(jià)大。

NETS SQSS標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電廠接入、負(fù)荷接入和主網(wǎng)規(guī)劃等三個(gè)部分的規(guī)劃設(shè)計(jì)要求，還提供了成本效益及輸電容量分析等規(guī)劃方法。

2.2 ER P2/6概況

《供電安全工程建議ER P2/6》是英國(guó)電網(wǎng)規(guī)劃的指導(dǎo)性文件。

ER P2/6主要側(cè)重于配電網(wǎng)應(yīng)用，并以此為基礎(chǔ)兼顧輸電網(wǎng)規(guī)劃。

ER P2/6涵蓋三個(gè)重要概念：

（1）負(fù)荷組級(jí)別。隨著負(fù)荷組別增加，相應(yīng)地提高了安全供電要求。（2）N-1和N-1-1故障工況。（3）發(fā)生故障后負(fù)荷恢復(fù)時(shí)間的定義。與英國(guó)相比，國(guó)內(nèi)對(duì)負(fù)荷恢復(fù)時(shí)間等有明確的規(guī)定。

2.3 SQSS負(fù)荷損失考核標(biāo)準(zhǔn)

針對(duì)電力系統(tǒng)的變電站接入，SQSS提出了“負(fù)荷組（Group Demand）”的概念，即是一個(gè)變電站或一組變電站。根據(jù)負(fù)荷組電能需求量，提出了具有差異化的最小供電容量需求。圖1為相應(yīng)圖解，橫、縱坐標(biāo)均表示負(fù)荷組大小，區(qū)域面積代表不同恢復(fù)時(shí)間的負(fù)荷，同一區(qū)域的供電恢復(fù)時(shí)間要求相同。針對(duì)電力系統(tǒng)的主網(wǎng)規(guī)劃，SQSS針對(duì)最小輸電容量提出了相關(guān)要求。

3 德國(guó)電網(wǎng)規(guī)劃準(zhǔn)則

德國(guó)輸電網(wǎng)聯(lián)盟組織（VDN）是由輸電網(wǎng)調(diào)度成員及德國(guó)電力協(xié)會(huì)中電網(wǎng)分會(huì)共同組成的電力行業(yè)協(xié)會(huì)。依據(jù)德國(guó)的相關(guān)法律，VDN制定了德國(guó)輸電準(zhǔn)則，其中主要規(guī)定了輸配電網(wǎng)協(xié)調(diào)配合、電廠接入、電網(wǎng)運(yùn)行規(guī)劃及電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)管理等方面的要求。德國(guó)輸電準(zhǔn)則由德國(guó)聯(lián)邦電網(wǎng)署監(jiān)管執(zhí)行，無(wú)明確的監(jiān)管機(jī)制，但會(huì)對(duì)違反者予以處罰。

德國(guó)輸電準(zhǔn)則要求輸電網(wǎng)規(guī)劃必須滿足N-1準(zhǔn)則，主要包括以下3個(gè)方面的內(nèi)涵：

（1）在承擔(dān)規(guī)劃預(yù)測(cè)的最大輸供電任務(wù)時(shí)，輸電網(wǎng)應(yīng)滿足N-1；（2）在失去對(duì)安全供電影響最大的機(jī)組后，輸電網(wǎng)仍應(yīng)滿足N-1；（3）N-1所指的故障元件包括架空線路、電纜以及主變壓器，對(duì)母線故障及同塔多回故障不作要求。

VDN在輸電準(zhǔn)則中對(duì)220、380kV和110kV輸電網(wǎng)分別做出了明確的規(guī)定。

4 比對(duì)分析總結(jié)

經(jīng)過對(duì)歐美國(guó)家現(xiàn)行電網(wǎng)規(guī)劃準(zhǔn)則的總結(jié)，結(jié)合我國(guó)電力系統(tǒng)規(guī)劃原則進(jìn)行比較分析。

4.1 技術(shù)方面

（1）在供電安全理念方面，其中一些國(guó)家，例如中國(guó)、北美都體現(xiàn)了一定的風(fēng)險(xiǎn)管理理念。（2）清晰的定義運(yùn)行方式和進(jìn)行有效量化系統(tǒng)的性能指標(biāo)，更有利于電網(wǎng)規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)的可實(shí)施性，我國(guó)在這一點(diǎn)上應(yīng)當(dāng)借鑒北美及歐洲各國(guó)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，清楚地劃分不同的運(yùn)行方式以促進(jìn)提高國(guó)內(nèi)輸電系統(tǒng)的可靠性、安全性。（3）各個(gè)國(guó)家根據(jù)自身情況選擇不同的安全水平，如英國(guó)因電網(wǎng)架構(gòu)加強(qiáng)成本的問題，選擇了N-2準(zhǔn)則；德國(guó)為了保證電力傳輸?shù)某掷m(xù)性，選擇了N-1準(zhǔn)則。（4）英國(guó)、北美對(duì)不同電壓等級(jí)的電網(wǎng)均實(shí)施一致的電網(wǎng)規(guī)劃準(zhǔn)則，而我國(guó)和德國(guó)針對(duì)不同電壓等級(jí)采用的標(biāo)準(zhǔn)有一定差異。（5）規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)在部分國(guó)家是一樣的，但也有特殊情況。有些國(guó)家電網(wǎng)規(guī)劃及其運(yùn)行采取兩種不同的可靠性標(biāo)準(zhǔn)，并且電網(wǎng)規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)的要求更苛刻。（6）與英國(guó)《國(guó)家電力輸電系統(tǒng)安全與供電質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)負(fù)荷損失詳盡的規(guī)定相比，我國(guó)只重視負(fù)荷損失這一結(jié)果，卻并沒有嚴(yán)格區(qū)分造成這一結(jié)果的具體發(fā)生背景及事件原因，這顯然與國(guó)際通行的做法有所不同。與各國(guó)規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)相比，英國(guó)更加關(guān)心負(fù)荷損失，第一個(gè)提出了針對(duì)負(fù)荷損失的詳細(xì)考核機(jī)制，目前只對(duì)N-1和N-1-1進(jìn)行考核，還明確規(guī)定暫不考核發(fā)生在電能用戶及發(fā)電廠的故障。

4.2 監(jiān)管方面

（1）我國(guó)與英國(guó)、北美一樣，電網(wǎng)規(guī)劃準(zhǔn)則均有政府部門出臺(tái)。因規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)屬于公共政策范疇，由政府相關(guān)部門出臺(tái)的做法相對(duì)合理。（2）我國(guó)電網(wǎng)規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)的履行方面還沒有相對(duì)明確的監(jiān)管機(jī)構(gòu)，監(jiān)管力度不夠，直接影響電網(wǎng)建設(shè)質(zhì)量及安全穩(wěn)定性。為全面體現(xiàn)電網(wǎng)規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)監(jiān)管機(jī)構(gòu)、電網(wǎng)企業(yè)等各方面關(guān)系的功能，應(yīng)嚴(yán)格區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行方和監(jiān)管方，并建立有法可依、透明較高的監(jiān)管機(jī)制。這方面可以向英國(guó)借鑒經(jīng)驗(yàn)，英國(guó)監(jiān)管機(jī)構(gòu)一旦確定投資運(yùn)營(yíng)成本水平，輸配電公司將重新審視電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，進(jìn)行統(tǒng)籌安排，充分體現(xiàn)了實(shí)際操作的靈活性。（3）與歐洲各國(guó)相比，我國(guó)電網(wǎng)企業(yè)可根據(jù)自身情況統(tǒng)籌制定更高要求的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，有利于電網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展，提高電力系統(tǒng)的可靠性、安全性、穩(wěn)定性。

5 結(jié)語(yǔ)

本文研究對(duì)比了各國(guó)電網(wǎng)規(guī)劃準(zhǔn)則，分析其與中國(guó)的異同。歐美各國(guó)電網(wǎng)發(fā)展較早，相對(duì)來(lái)說(shuō)也更加成熟。在電壓與溫升限制、穩(wěn)定性準(zhǔn)則等方面，歐美各國(guó)在中國(guó)制訂新的安全標(biāo)準(zhǔn)是參考借鑒。但是機(jī)械地套用別國(guó)標(biāo)準(zhǔn)是不可取的，需要結(jié)合自身國(guó)情。美國(guó)電網(wǎng)建設(shè)年代比較早，在后期對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行改造時(shí)又相對(duì)薄弱，所以美國(guó)規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)更注重于系統(tǒng)的可靠性和安全性。而且國(guó)外的電網(wǎng)準(zhǔn)則也是在不斷發(fā)展和進(jìn)步。對(duì)此，中國(guó)在電網(wǎng)大力發(fā)展的當(dāng)下，需要將規(guī)劃準(zhǔn)則重視起來(lái)，為未來(lái)電力系統(tǒng)的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。建議：（1）量化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)規(guī)劃原則，提高電網(wǎng)規(guī)劃可靠性標(biāo)準(zhǔn)；（2）區(qū)分負(fù)荷損失事故原因，提出合理的故障考核機(jī)制；（3）引入政府監(jiān)管機(jī)制，企業(yè)可結(jié)合自身制定合理量化的更高要求的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

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