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關于中國未來電網架構戰略研究的重要性

2010-06-18 10:00:31 中國能源網   作者: 呂偉業  

現代社會,電力是國家重要的基礎設施,是國家經濟和社會發展的重要保證,電能供應如同糧食和水,不僅要考慮正常環境、常規因素,還要考慮在自然災害、戰爭環境、防恐形勢下的電力安全。電力安全不能得到保證,不僅對國家經濟發展造成重大影響,還將可能引發政治不穩定和社會的混亂甚至動蕩。" 

電力安全的核心是電網安全,保證電網安全的關鍵因素是電網架構,中國未來電網架構的戰略是國家戰略。

電力安全最重要的是電網安全。電網事故影響面大,其中高壓電網比低壓電網,區域主網、受端網要比輸電網事故影響面大的多,電網中遠距離輸電網事故比例最高,電網故障連鎖反應危害最嚴重。

電網安全最重要的是應對連鎖反應大停電問題。電網系統是人為設計優化系統,具有很強的保持穩定運行的能力,僅是N-1(N個發電機、變壓器、輸電線等元件組成電網中有任一個元件故障)或N-2故障條件下采取切機、切負荷等措施,電網保持安全穩定運行。

電網多重復合故障同時發生的概率是很低的,但世界上故障連鎖反應造成系統瓦解大停電卻是較頻繁發生。電網安全的核心是保證主網和受端網的安全,從而保證負荷的安全,科學合理的電網架構是保證的關鍵因素。科學合理的電網架構基本要求就是堅強的受端系統和合理分散的外部電源,電網架構中主網(受端網)、輸電網要有明顯區分,從而達到電網既能承受較大故障沖擊但又不要構成過大的故障概率。由于電網連鎖反應大停電危害巨大又無較好措施解決,電網規模必須要合理控制。"  

 世界與中國電網安全現狀。1965年以來世界上21次超過800萬千瓦負荷損失的交流同步電網大停電事故觸目驚心,教訓極為深刻。美國相繼發生6次,巴西4次,歐卅和加拿大魁北克各4次,日本、印度和中國臺灣各1次。最大的2003年8月美加東部同步電網大停電事故,有263個電廠、531臺發電機包括10個核電站19臺核電機組停運,負荷損失達6180萬千瓦,停電面積9300多平方公里,受影響區域人口達5000萬人,造成美國300億美元、加拿大52億美元直接損失,社會經濟損失慘重。傳統理論和完全N-1安全穩定標準對保障越來越復雜的電網安全顯得力不從心,也難以解釋電網連鎖反應造成的大停電機理。

中國電力系統近三十年安全穩定的表現好于發達國家。中國在傳統理論指導下和國內外實踐總結基礎上,提出的《電力系統安全穩定導則》至今顯示其正確性。三十年來上萬億元的投資已基本形成了六大分區、直流聯網的"分層分區結構"和"三道防線"較為堅強的一次網架結構和電網二次合理的配置。 

中國電網二次系統包括保護、安穩控制裝置等形成"三道防線",與國際上相比其特點表現在電網故障發生系統振蕩時保護閉鎖不動作,保持電力系統完整性,利用發電機非同步力矩特性自動拉入同步,恢復正常運行;單相故障時保護具有單相切除和重合功能,減小了單相接地故障對電網系統的沖擊;堅定低周波、低電壓減載及自動解列等措施的執行;實踐證明都是很有效的。電網保護、安穩控制是應對電網故障的重要技術措施,但網架結構是電網安全之本。" 

中國電網是否能夠繼續保持安全穩定基本格局。

三十年來中國電網安全穩定雖表現較好,沒有發生超過800萬千瓦負荷損失的大停電事故,但也發生各類電網重大停電事故200多次,超過80萬千瓦負荷損失的事故十余次,重大停電事故次數逐年減少,損失負荷在增大,說明事故的影響范圍愈來愈大,最嚴重一次2006年7月1日華中電網連鎖反應停電事故負荷損失380萬千瓦。

當前中國的電網、電源結構和安全管理存在不少憂慮之處。電網、電源結構相對集中有余、分散不足,2008年初冰雪災害大停電已足以證明,受端系統的電源布局受到各種因素制約而顯薄弱特別是京津塘系統,分層無功補償平衡尚有欠缺并未引起高度重視,短路電流控制問題日益突顯,區域間交流聯網的低頻弱阻尼震蕩難以控制等諸多的問題。

由于中國電網安全穩定運行狀況良好,政府監管和電力行業對電網安全穩定重要性意識逐漸淡薄,行業內對電網安全機理認識理解不清、對安全穩定導則規程"知其然,不知其所以然"已具有相當的普遍性,把N-1標準理解為電網安全穩定的基本內涵已不在少數。

綜上所述,中國電網的安危問題已不是危言聳聽,中國過去沒有發生過國際認定規模的大停電事故,但不等于今后不發生,是不可掉以輕心的。" 

中國電網發展將進入安全敏感的發展階段。

中國未來六大區域電網,由于電網復雜性進一步提升包括規模增加、一次系統柘樸結構復雜化,為適應一次系統復雜化和電網低頻振蕩、次同步諧振、電壓穩定問題日益突出等新問題,電網二次系統也越來越復雜,連鎖反應大停電概率和損失明顯增加,國際電網大停電實例和中國重大電網事故發展趨勢都已揭示了這一交流同步電網的固有特性,中國電網發展將進入安全敏感的發展階段。

中國目前N-1原則是把個別比較嚴重的N-1作為N-2來處理的,為了適應未來規模更大、結構更復雜的電網,有必要研究將中國"不完全"的N-1安穩標準提高到北美、西歐的完全N-1安穩標準,因標準提高,電網相應的加強和改造是需要大量資金支持的。  " 

中國未來電網架構戰略方案的爭議。

中國電力行業近年來對有關方面提出建設三華交流特高壓同步網(以下簡稱三華交流同步網)方案的必要性、安全性、經濟性有較大爭議,核心是對中國未來電網架構戰略方案的不同看法。

三華交流同步網即將華北、華東、華中區域原來獨立(或弱聯系)的三個最高電壓等級500KV的交流同步電網用1000KV網架強聯成一個交流同步電網。如按此實施,該網將成為世界規模最大、電壓最高的交流同步大電網,裝機容量將可能達到8至10億千瓦,是美國大停電事故頻發的現有東、西部電網裝機總和,此同步電網覆蓋了中國19個省、市、區,包括4個直轄市,占70%國內生產總值、70%國內裝機容量、65%全國人口的區域。

交流同步網有利有弊,最大弊端是連鎖反應大停電,這種大停電將造成巨大社會經濟損失,危及國家安全。美國總結大停電事故提出了將現有東、西部二個大同步電網拆分成若干區域同步網由直流聯網的未來電網架構技術方案,實際上,就是當今中國電網的架構。歷史的教訓應引以為戒,中國是否會重蹈美國的覆轍,這是爭議的核心焦點。

中國近年交流特高壓電網工程也有很多令人費解問題。但重大電網項目是不能只按一般工程的技術經濟論證要求去審批,而首先要從國家電力戰略、中長期規劃中去論證其必要性和可行性。

從目前狀況看,政府有必要抓緊組織對中國未來電網架構的研究并做出戰略決策。




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責任編輯: 江曉蓓

標簽:實證 城市發展 礦業