電力市場(chǎng)條件下電力系統(tǒng)可靠性問題

國(guó)網(wǎng)北京市電力公司朝陽(yáng)供電公司 徐 凝 王棟材

1 引言

近年來，隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)電力行業(yè)逐漸融入了市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的運(yùn)作體系。提高電力系統(tǒng)在發(fā)電條件下的可靠性不僅是一個(gè)緊迫問題，也是一個(gè)國(guó)家和電力公司必須繼續(xù)支持的問題，以此來推動(dòng)電力工業(yè)的發(fā)展。

2 電力系統(tǒng)可靠性的意義

2.1 提高電力質(zhì)量

電力系統(tǒng)從發(fā)電廠、變壓器、減壓站、輸電線路到家用電器，都有數(shù)以千計(jì)的機(jī)器和設(shè)備同時(shí)在不同的地區(qū)和環(huán)境中運(yùn)行，可能隨時(shí)導(dǎo)致意外故障或事故，而且提高電力質(zhì)量是電力系統(tǒng)可靠性的基本條件之一。電力短缺可能會(huì)給用戶造成損失，包括頻率下降、電力質(zhì)量下降、電力不穩(wěn)定和電壓不足。家庭用戶的家用電器也可能受到損壞，例如高壓鍋爐、電磁爐等，當(dāng)電力不足時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)不旋轉(zhuǎn)，機(jī)器損壞。大功率電器運(yùn)行過程中出現(xiàn)電壓嚴(yán)重波動(dòng)時(shí)，直接燃燒電器?？照{(diào)、洗衣機(jī)等大功率電器工作正常，頻率故障可能會(huì)燒計(jì)數(shù)器，從而延誤各種電器和家用電器的使用[1]。

2.2 確保人民的正常生活

城市和農(nóng)村都普及了電力供應(yīng)，家庭電器的使用也很普遍。每個(gè)家庭都有各種電器，這對(duì)日常生活的各個(gè)方面都是必不可少的。如果電力網(wǎng)的任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，則這些問題在用戶的日常生活中是前所未有的，只有通過提高電力系統(tǒng)的可靠性，才能確保人民的日常生活和更安全地獲得電力，從而提高質(zhì)量和水平。

2.3 促進(jìn)社會(huì)發(fā)展

我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大部分行業(yè)都需要電力。電力的可靠性決定了中國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。當(dāng)電力市場(chǎng)出現(xiàn)問題時(shí)，所有工廠和企業(yè)的日常生活都會(huì)受到嚴(yán)重影響。由于電力短缺而停工，可能會(huì)造成經(jīng)濟(jì)利益的巨大損失。提高電力系統(tǒng)的可靠性將確保所有行業(yè)的正常運(yùn)行，從而有助于我國(guó)社會(huì)的持續(xù)發(fā)展。

3 電力市場(chǎng)條件下的電力系統(tǒng)可靠性問題

在電力市場(chǎng)方面，電力系統(tǒng)受到市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)制度的制約和影響，不可避免地受到三個(gè)主要問題的影響：電網(wǎng)規(guī)劃、電力系統(tǒng)可靠性評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)和電力系統(tǒng)定價(jià)。電網(wǎng)規(guī)劃、電力系統(tǒng)可靠性評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)和電力系統(tǒng)定價(jià)是電力市場(chǎng)條件下電力系統(tǒng)可靠性的主要問題。

3.1 電網(wǎng)規(guī)劃對(duì)電力市場(chǎng)條件下電力系統(tǒng)可靠性的影響

在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中，電力系統(tǒng)主要通過網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃保持一定程度的可靠性。因此，在保持電力系統(tǒng)可靠性的同時(shí)，電力公司必須首先整合電力工業(yè)的屬性，并在整合經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的框架內(nèi)積極協(xié)調(diào)電網(wǎng)規(guī)劃。與此同時(shí)，電力公司需要開發(fā)數(shù)學(xué)模型，以便更好地規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)。在開發(fā)數(shù)學(xué)模型時(shí)，不僅要考慮到電力工業(yè)在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中的經(jīng)濟(jì)效率，而且要考慮到必須優(yōu)先考慮電力工業(yè)的社會(huì)效益，并充分利用它為整個(gè)社會(huì)提供的服務(wù)。因此，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)下的電網(wǎng)規(guī)劃在提高電力系統(tǒng)可靠性方面發(fā)揮著重要作用，因此要不斷更新和足夠的靈活性，以改進(jìn)電網(wǎng)規(guī)劃。

3.2 電力系統(tǒng)在電力市場(chǎng)條件下的可靠性評(píng)估基礎(chǔ)

在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中，可靠性評(píng)估主要基于頻率和壽命指標(biāo)。就市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)而言，這兩種典型的評(píng)估都是基于電力系統(tǒng)可靠性評(píng)估中明顯的運(yùn)作缺陷。因此，在新系統(tǒng)下對(duì)電力系統(tǒng)可靠性的評(píng)估也必須建立在評(píng)估系統(tǒng)可靠性的評(píng)估基礎(chǔ)上。例如，EUP 可靠性評(píng)估基于不同條件下電力系統(tǒng)發(fā)電可靠性的相似性[2]。第二天對(duì)電力市場(chǎng)的干預(yù)，主要是對(duì)電網(wǎng)的監(jiān)管，視電力系統(tǒng)的不同而定，對(duì)經(jīng)濟(jì)效率產(chǎn)生了不同程度的不利影響。因此，在電力市場(chǎng)范圍內(nèi)審查影響電力系統(tǒng)可靠性的因素時(shí)，需要考慮電力工業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，以便更好地確定影響系統(tǒng)可靠性的因素。

3.3 電力系統(tǒng)在電力市場(chǎng)條件下的可靠性成本

在電力市場(chǎng)條件下，電力系統(tǒng)可靠性成本問題主要涉及三個(gè)主要因素：可靠性總成本、可靠性投資和停電損失成本。電力系統(tǒng)的可靠性隨著停電成本份額的減少或可靠性投資成本的增加而相應(yīng)提高?？傮w而言，可靠性總成本和可靠性水平在很大程度上與停電成本和可靠性投資份額有關(guān)。在電力市場(chǎng)背景下考慮電力系統(tǒng)可靠性成本時(shí)，必須充分考慮停電成本和可靠性投資。

4 根據(jù)電力市場(chǎng)條件提高電力系統(tǒng)可靠性的措施

4.1 改進(jìn)電網(wǎng)規(guī)劃

作為市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的一部分，根據(jù)當(dāng)時(shí)的發(fā)展需要進(jìn)行更深入的規(guī)劃，以適應(yīng)目前提高電力系統(tǒng)可靠性的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃措施。在電力市場(chǎng)上，電力公司不僅必須通過規(guī)劃市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中可能出現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)來提高電力工業(yè)的經(jīng)濟(jì)效率，而且還必須充分考慮到企業(yè)作為公共服務(wù)的性質(zhì)，與此同時(shí)，在開發(fā)相關(guān)數(shù)學(xué)模型時(shí)，應(yīng)注意加強(qiáng)有關(guān)工作人員的專業(yè)能力要求，以進(jìn)一步確保數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性，從而提高電力系統(tǒng)在電力市場(chǎng)條件下的可靠性。

4.2 改進(jìn)電力系統(tǒng)可靠性評(píng)估基礎(chǔ)

在新的電力市場(chǎng)上，電力公司還應(yīng)重新評(píng)估運(yùn)輸系統(tǒng)的可靠性，以便進(jìn)一步改進(jìn)運(yùn)輸系統(tǒng)的可靠性評(píng)估基礎(chǔ)。在這方面，可以制定評(píng)估電力系統(tǒng)可靠性的合理標(biāo)準(zhǔn)，并在必要時(shí)通過國(guó)家主管當(dāng)局制定適當(dāng)?shù)膹?qiáng)制性文書，進(jìn)一步規(guī)劃電力系統(tǒng)可靠性問題。

4.3 提高電力系統(tǒng)可靠性的費(fèi)用

在這方面，電力系統(tǒng)在電力市場(chǎng)條件下的可靠性可主要通過減少停電比例和增加對(duì)電網(wǎng)的投資而得到加強(qiáng)。

電力公司可以通過進(jìn)一步引進(jìn)相關(guān)技術(shù)，減少停電時(shí)的成本份額，提高停電時(shí)的能耗。

第二，電力公司可以在電力系統(tǒng)投資的框架內(nèi)對(duì)電力傳輸和傳輸進(jìn)行區(qū)域投資，以更好地確保電網(wǎng)包含固定的投資成本和收入，從而通過投資穩(wěn)定電力系統(tǒng)的可靠性，與此同時(shí)，在對(duì)電力系統(tǒng)可靠性進(jìn)行投資時(shí)，必須確保電力系統(tǒng)在電力市場(chǎng)條件下的總體運(yùn)行狀況與關(guān)于該區(qū)域現(xiàn)行經(jīng)濟(jì)刺激措施的信息掛鉤，以便更好地規(guī)劃風(fēng)險(xiǎn)。

4.4 提高電器性能

電氣安裝的性能決定了系統(tǒng)的可靠性。企業(yè)必須以適當(dāng)?shù)某杀驹黾訉?duì)電力設(shè)施的投資，以優(yōu)化建筑，不斷更新設(shè)備功能，提高成本效益，滿足電力需求。一臺(tái)好的生產(chǎn)效率的機(jī)器，電氣設(shè)備要定期優(yōu)化。先進(jìn)、可靠的電器是在選擇電器時(shí)的必要條件，需要定期保養(yǎng)和維護(hù)。定期使用各種測(cè)試手段和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來衡量電力設(shè)施的技術(shù)性能，以及采用一個(gè)固定的時(shí)間框架來進(jìn)行大規(guī)模或小規(guī)模的維修，以確保電力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，都具有預(yù)防作用[3]。

4.5 加強(qiáng)自動(dòng)安全機(jī)制的功能

例如，在發(fā)電廠安裝自動(dòng)減負(fù)荷裝置時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)頻率達(dá)到最低標(biāo)準(zhǔn)(即自動(dòng)安全裝置)時(shí)，分包系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)打開配電線路斷路器?？梢宰詣?dòng)消除不必要和不重要的負(fù)荷，平衡電力的生產(chǎn)和消耗，并使系統(tǒng)的頻率迅速恢復(fù)正常，確保供應(yīng)鏈和供應(yīng)的連續(xù)性。提高供電可靠性的自動(dòng)裝置，以及高壓線路的自動(dòng)閥門、自動(dòng)降級(jí)裝置、自動(dòng)斷電裝置或電壓穩(wěn)定極限裝置等。

4.6 改善電力系統(tǒng)管理

電力系統(tǒng)有一個(gè)非常復(fù)雜和復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，覆蓋許多領(lǐng)域，并在各個(gè)領(lǐng)域迅速發(fā)展。各領(lǐng)域的要求各不相同，自動(dòng)化、情報(bào)、綜合控制和管理系統(tǒng)方面的要求也各不相同。盡管電力系統(tǒng)繼續(xù)發(fā)展，但電力系統(tǒng)的管理水平尚未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，目前正在審查和完善。

4.7 電力價(jià)格合理化

電價(jià)機(jī)制是電價(jià)規(guī)則。電價(jià)是居民用戶提交的電價(jià)，對(duì)應(yīng)于銷售點(diǎn)的電價(jià)。就像眾所周知的家庭計(jì)價(jià)器。電力貿(mào)易的運(yùn)輸路線是電力市場(chǎng)的關(guān)鍵，也是電力結(jié)構(gòu)調(diào)整的關(guān)鍵。需要制定切實(shí)可行的電力價(jià)格管理原則、定價(jià)方法和有效的監(jiān)測(cè)制度，以符合補(bǔ)充性的競(jìng)爭(zhēng)和電力市場(chǎng)管理機(jī)制。

總的電力價(jià)格上漲可以保護(hù)國(guó)家資源的環(huán)境，降低電力價(jià)格可以增加對(duì)社會(huì)資源的需求，確保國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，并確保電力公司有收入和政策空間電力價(jià)格制度的合理化對(duì)經(jīng)濟(jì)效益具有特殊意義。電力補(bǔ)貼是可行的，既滿足了人民的需要，也滿足了經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

4.8 對(duì)零部件質(zhì)量的影響

有關(guān)人員在制造或購(gòu)買繼電保護(hù)裝置時(shí)，必須確保其質(zhì)量足以持續(xù)提高繼電保護(hù)裝置的質(zhì)量。在選擇部件時(shí)，采購(gòu)人員應(yīng)盡可能選擇故障較少、使用壽命較長(zhǎng)的專業(yè)制造商產(chǎn)品。應(yīng)當(dāng)指出，采購(gòu)人員在選擇晶體管和微繼電器保護(hù)裝置時(shí)，應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的過濾和抗老化測(cè)試，以確保它們能夠在高溫或低溫等惡劣環(huán)境中持續(xù)穩(wěn)定地運(yùn)行[4]。

4.9 迅速解決土地充資問題

首先，有關(guān)人員應(yīng)仔細(xì)檢查各種防護(hù)裝置的外殼和衣柜地板是否與衣柜中的銅部分緊密相連；第二，有關(guān)人員還應(yīng)仔細(xì)檢查連接和短路的安全性和可靠性，以減少設(shè)備故障的風(fēng)險(xiǎn)。

4.10 增加投入、使用新設(shè)備和逐步改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

電力公司還應(yīng)定期核查和更新保護(hù)核查設(shè)備，并逐步優(yōu)化和改進(jìn)電網(wǎng)。有關(guān)人員應(yīng)仔細(xì)檢查繼電保護(hù)裝置，確保網(wǎng)絡(luò)電源安全。與此同時(shí)，加大資金投資，逐步更換舊的電磁繼電器保護(hù)裝置，以提高微型計(jì)算機(jī)保護(hù)裝置的質(zhì)量和成本。為了減少短路電流，可以使用耐飽和電流開關(guān)延長(zhǎng)線路的運(yùn)行時(shí)間，以確保繼電保護(hù)裝置正常運(yùn)行。

4.11 繼電保護(hù)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)系統(tǒng)時(shí)，可以整合設(shè)備冗余技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，即改進(jìn)整個(gè)系統(tǒng)的容錯(cuò)指標(biāo)，改進(jìn)復(fù)原力和可用性指標(biāo)，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性此外，必須對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析，作為電力保護(hù)系統(tǒng)冗余過程的一部分，這將導(dǎo)致極端價(jià)值或投資限制，從而減少對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的投資。

4.12 提高工作人員的安全意識(shí)，逐步建立強(qiáng)有力的專業(yè)問責(zé)制度

對(duì)于電力保護(hù)專家來說，只有責(zé)任感和安全意識(shí)不斷提高時(shí)，才能開展工作。對(duì)于確保電力保護(hù)連續(xù)性的測(cè)試專業(yè)人員來說，只有專業(yè)責(zé)任和技能不斷提高的情況下，才能更有效地解決技術(shù)問題。

4.13 定期檢查和維護(hù)

如果一個(gè)設(shè)備能夠長(zhǎng)期運(yùn)行，并確保其性能相對(duì)較好，則必須定期進(jìn)行檢查和維修，進(jìn)行高級(jí)測(cè)試，防止出現(xiàn)故障的設(shè)備在不通知的情況下運(yùn)行，并確保在檢查和維修設(shè)備時(shí)，應(yīng)仔細(xì)檢查設(shè)備的原始標(biāo)志、開關(guān)的規(guī)律性、接觸點(diǎn)的壓力不足、內(nèi)部是否有燒傷以及煙花是否正常，包括設(shè)備內(nèi)部的檢測(cè)和維修對(duì)于外部設(shè)備，應(yīng)檢查配電環(huán)節(jié)是否已廢棄或松動(dòng)。

如果線路斷路器發(fā)生未知反應(yīng)，應(yīng)及時(shí)排除后續(xù)運(yùn)行中不可彌補(bǔ)的風(fēng)險(xiǎn)。在定期檢查和更新過程中，必須及時(shí)分析和總結(jié)問題，以便考慮采取有針對(duì)性的措施，糾正缺陷并提高可靠性[5]。

4.14 有效利用人工智能

隨著科技的發(fā)展，人工智能越來越多地被使用。智能控制器更有利于保護(hù)裝置的運(yùn)行。這種模式不限于物體，可由工作人員自行調(diào)整，并根據(jù)不同當(dāng)事方的反應(yīng)時(shí)間迅速做出判斷，大大提高了保護(hù)裝置的反應(yīng)速度。與傳統(tǒng)控制器相比，人工智能提供了更好的接收，消除了許多不確定因素，并根據(jù)安裝性能調(diào)整了數(shù)據(jù)分析狀態(tài)。

獨(dú)立運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)不需要大量電力專家提供專業(yè)咨詢，必須根據(jù)電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)作情況來選擇智能技術(shù)，在解決某些受控制對(duì)象時(shí)不需要人工智能，這也可以通過傳統(tǒng)的控制方法來實(shí)現(xiàn)。但對(duì)于其他受控對(duì)象，只有人工智能才能實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)化目標(biāo)。根據(jù)具體情況選擇不同的控制方法是確保電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置正常運(yùn)行的有效措施[6]。

綜上所述，隨著電力公司在電力市場(chǎng)上取得的進(jìn)展，電力系統(tǒng)將在與傳統(tǒng)電力公司發(fā)展的環(huán)境中面臨新的風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)。因此，大多數(shù)電力公司仍需通過對(duì)電力市場(chǎng)條件下電力系統(tǒng)可靠性的相關(guān)研究，進(jìn)一步了解如何在新的電力市場(chǎng)環(huán)境中進(jìn)一步提高電力系統(tǒng)的可靠性。