淺談電力市場下的電網安全問題

摘要:電力工業的市場化改革為電力系統的安全與調度帶來了新的挑戰。文章對與此相關的一些重要問題做了簡要的論述,主要包括:電力市場環境下的運行安全性問題,發電投資、輸電投資不足所引起的運行安全問題,電力市場環境下的電力系統調度困難與應對。

關鍵詞:電力市場;電力系統安全;電力系統調度

中圖分類號:TM715 文獻標識碼:A

文章編號:1674-1145(2009)33-0161-02

電力系統改革使得電力市場的出現產生了不同的市場主體,不同的市場主體都是以本身利益的最大化為根本目標進行運作的,所以電力市場下電網的經濟性地位是毋庸置疑的,甚至可以說電網是以此為中心展開運營的。這就使電力調度、運行方式、生產計劃各環節圍繞全網的最大效益這一統一目標而工作,人們不僅要關心電力潮流,同時更關心在現有電力系統下所產生的利益。經濟因素對于電力系統的發展,將產生很大的影響。對電網的發展及安全運行將帶來巨大的影響。

一、電網運行——安全第一

電力作為基礎工業,已成為社會生產運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識到電網事故給社會和居民帶來的巨大災難和慘痛教訓。所以電網必須安全,電網出事故會給社會生活造成難以估計的災難。電能質量低劣,不僅對電網自身,而且對全社會都造成嚴重影響,影響工農業產品的質量、數量以及設備的安全。因此“安全第一”始終是電力生產的基本方針,對電網調度與運行而言,安全是永恒的主題。電網安全、穩定、優質運行的牢固基礎是電力市場形成和正常運營的前提條件。電網調度要把電網安全放在首位,始終保持清醒的頭腦,務必保證電網安全穩定運行。

二、電網安全穩定問題

(一)N-1靜態校核考慮

電力系統靜態安全分析是保證電網安全穩定運行的一個重要方面,是電力系統安全穩定評估的重要指標。應用N-1原則判斷電網的安全性。所謂N-1是指電力系統的N個元件中的任一獨立元件(發電機、輸電線路、變壓器等)發生故障而被切除后,應不造成因其他線路過負荷跳閘而導致用戶停電;不破壞系統的穩定性,不出現電壓崩潰等事故。當這一準則不能滿足時,則要考慮采用增加發電機或輸電線路等措施。N-1不滿足多發生在輸變電投資不足。

(二)暫態穩定校核的考慮

電網的暫態穩定校核是衡量系統安全穩定的關鍵。電力系統的安全穩定水平如何主要在于系統能不能承受某一故障所帶來的后果。暫態穩定是指電力系統受到大擾動后,各同步電機保持同步運行并過渡到新的或恢復到原來穩態運行方式的能力,通常指保持第一或第二個振蕩周期不失步的功角穩定。暫態穩定計算分析的目的是在規定運行方式和故障狀態下,對系統穩定性進行校驗,并對繼電保護和自動裝置以及各種措施提出相應的要求。系統一旦發生故障,如果不能維持穩定而發生停電事故甚至系統崩潰,將會給電網公司造成巨大損失。暫態不穩多發生在發電投資不足。

相對而言,大電網比較注重暫態穩定及N-1原則問題,而區域小電網則比較看重N-1原則。

三、市場經濟下的電網安全運行問題及解決

(一)輸電投資不足所引起的長期運行安全問題

整個電力系統運行的安全性和穩定性在很大程度上有賴于一個強壯的輸電系統。輸電系統是電力市場和電力系統安全運行的物質支持,也是供電可靠性和安全性的關鍵。由于公眾的反對、不理解和環境的制約,輸電項目的設計過程和行政審批程序都比較復雜,并需要較長的時間。我國經濟的飛速發展,使得電網的建設將大大滯后于需求。這將大大影響電力系統的發展和電力市場的健康運行。

輸電容量的充裕性、安全性是以滿足N-1預想事故要求作為衡量標準的。因為,在電力市場環境下,N-1標準所帶來的設備投資可能大于不實施N-1標準所帶的效益。如此,電網公司有可能會選擇不實施N-1標準的方案。在這種情況下,電網的安全運行將失去保障,一旦發生異常情況,出現單一線路或設備故障,將導致連鎖反應,擴大停電損失,對電力部門的社會效益造成嚴重影響。

(二)發電投資不足所引起的長期運行安全問題

要維持電力系統的安全運行,必須保證一定的發電富裕容量。根據《廣東電網調度規程》的規定,在正常運行方式下,按功角判據計算的靜態穩定儲備系數Kp大于等于15%～20%,按無功電壓判據計算的靜態穩定儲備系數Ku大于等于10%～15%。電力工業是一個長期投資的行業,大型發電廠的建設需要5～10年的時間,小電廠的建設也要2～3年的時間,壽命約為30年。市場化改革后,參與者更關心短期利益,而非20～30年內的長期利益。這是一個矛盾,解決不好就會在電力工業的發展中出現困難、甚至災難性的結果。因此,在我國的電力工業改革中,必須對電力發電投資給予充分的重視。特別在國際形勢極其不穩定的今天,能源緊缺,煤炭價格居高不下,發電企業的利潤空間有限,發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題

處理好各利益主體之間的交易效益,同時要合理分配經濟調度所產生的經濟效益,一般采用“多投入多回報”原則,這樣才能理順不同利益主體間的調度關系,確保交易正常有序進行,充分調動電力投資的積極性。

政府加強引導,特別在國際形勢復雜多變的時候,要引導好企業的方向,提高企業的抗風險能力。政府積極組建電力交易平臺。加強電力募集資金的監管,使電力體系健康發展。當從證券市場募集來資金,監管部門要做好監管,確定資金的流向是正確的。不能讓資金流到金融投機者的手中。

制定法規,旨在提高電力系統的投資積極性。如加強《電力法》的實施與執行,保障電力投資各方的利益,同時保障因電力投資而受到影響的團體或個人的權利。這樣不但給電力投資者以回報,堅定電力投資者的信心,同時給我們電力的用戶提供可靠、優質、價廉的電力商品。

電監會加強對電力企業的監管,保證好電力投資各方的利益。從投資擴建方面、運行管理、企業競爭、對企業的發展等方向進行監管,使得整個行業向利國利民方向發展。對于電網的發展擴建及政策應作必要的公布,使得公眾對電網有所了解,進而支持電網的發展。對電網的建設要按照有關的規程與技術導則進行改建與擴建進行監管,保證電網的健康安全。

(四)從電網的運行與調度解決安全問題

1.抓運行,保障設備健康,電網運行安全。雖然電力系統市場化,但是電力系統的本質是沒有變化的,設備的運行和管理還是要符合相關的技術規范和導則的。要電網的穩定,必須要保證電網設備的質量,電網公司需要從設備的維護和新建、擴建、改建等方面入手,確保運行設備的健康,保證電網的穩定運行。舉個例子:一條輸電線路因施工質量不好、產品質量不過關或者維護不到位而導致某處發熱,若發展厲害燒斷線,肯定導致事故和供電不足。最不好的情況就有可能導致“美加大停電”那樣的可怕后果。為實現設備安全要從人才的儲備、管理制度、設備的延伸服務(備品備件、清洗等)入手,更要加強設備的驗收,施工單位的資質審查等各方面入手,這些投資無形會增加成本,但效益也是可觀的。企業決不能把設備輪換、設備驗收的根基忘了。該巡視該維護的就要巡視和維護好,該做繼電保護試驗的就要試驗,該做高壓試驗的就要高壓試驗,該清洗的就絕不痛惜清洗費用。決不能延期頹唐,更不能節省開支而對設備大打折扣。加強電力企業的內部合作,提高工作的效率,進而提高效益,確保電網安全運行特別是調度部門和運行維護部門的協調和工作,減少重復停電,防止不必要的停電,提高電網運行的可靠性,減少停電帶來的不穩定風險。

2.抓調度管理,保電網的安全。統一調度、分級管理是電力生產的客觀要求,是電網安全運行最重要的保證。對堅持依法統一調度,分級管理。統一調度是電網的網絡特性和電力產品的產、供、銷瞬間同時完成的特點所決定的,而統一調度、分級管理是一個不可分割的整體。電網進行統一調度、分級管理將更有效地組織、指揮、指導、協調電網運行以及保證整個電網的安全可靠運行,也能更好地實現全網的共同利益。任何單位和個人不得非法干預電網調度。嚴格執行《電網調度管理條例》和相關法律、法規,加強管理,嚴肅紀律,對違反調度紀律的事件必須及時處理。采用以下協議作為調度的有力手段和保證:并網銷售和調度等協議、電力電量交換協議、接入系統規則、電力托送協議、電網調頻調峰和事故支援協議、電力市場交易規則,等等,使大家相互制約,相互支持,使電力系統運行在最優情況之下。讓電網在現有的基礎上,保證安全并發揮其最大的輸送能力,更好地實現全網各方共同利益。

(五)建立電網安全的多道防線

按《電力系統安全穩定導則》將電力系統的擾動分為以下由小而大的三類:第一類為常見的普通故障,要求系統在承受此類故障時能保持穩定運行與正常供電;第二類故障為出現概率較低的較嚴重的故障,要求系統在承受此類故障時能保證穩定運行,但是允許損失部分負荷;第三類故障為罕見的嚴重復雜故障,電力系統在承受此類故障時,如不能保持系統的穩定運行,則必須防止系統崩潰并盡量減少負荷損失。針對上述三種故障所采取的措施,即保證安全穩定的三道防線。從技術的層面,合理規劃電網,采用前沿的大電網監測和控制技術,采用現代化的自動控制設備,良好而可靠的繼電保護和自動裝置是保障。特別是針對二三道防線的自動裝置要重視,發電端,給大型發電機組加裝電力系統穩定器(PSS)以抑制電力系統的低頻振蕩,提高電力系統的靜態穩定限額;當發生嚴重故障或罕見故障后要靠低頻低壓減載、低頻低壓解裂、振蕩解裂裝置來保證電網的穩定和繼續供電。

(六)建立風險評估體系

在高危行業言必談風險的情況下,建立健全的風險體系是非常必要的。我們說的風險,并不是單純的人身傷害的風險,本文討論的范圍里,只是單純的電網運行的風險評估與控制。我們并不是說電網是不安全的,電網之大,電網的復雜和潛在的危機是巨大的,風險可能在悄無聲息的情況下發生。這時候,給電力企業帶來的將是很沉重的打擊。或擴大電網的事故,造成電網的不穩定,或給企業造成損失。建立風險評估體系,對企業的事故處理,挽救損失,減少不穩定因素有巨大的功效。

電網風險評估主要目的是識別電網潛在的風險,為控制電網風險提供依據,確保電網安全可靠。企業要有中期和短期的電網風險評估,還要有在運行方式變化,潮流變化,特殊運行方式,突發事件如災害等的風險評估。當我們做好了評估,當然要有必要相應的預控措施。在電網的特殊時期、特殊運行方式下,做好預想和演練,控制不穩定因素,在發生危險情況時較好地控制損失。在實際工作中可表現為:停電星級控制,電網緊急預案,保電方案等等。

四、總結

我國國民經濟正處于快速發展時期,需要電力發揮基礎工業的重要作用,應該認真對待。市場機制的介入,又使電力系統運行安全穩定帶來了不同的內涵和挑戰。總的來說,電力市場化可能會對電網安全產生以影響,我們要及早認識到這點。要從刺激電力系統的投資建設著手,加強現有電力設備的管理和維護,做好電網的調度工作,建設電網的三道防線,建立電網運行的風險評估,保證電網的安全經濟運行。

參考文獻

[1]韋仲康.電力市場環境下的電網安全與穩定[J].華北電力技術,2007.

[2]張世偉.電力市場發展對電網調度的影響[J].上海電力,2008.

[3]唐磊,解彬.淺談電網安全與穩定在電力系統中的重要性[J].黑龍江科技信息,2003.

[4]文福拴,劉國剛.電力市場環境下的電力系統安全與調度問題[J].長沙理工大學學報,2007.

[5]韋仲康.“8·1 4”美加大停電引發的關于調度模式的思索[J].華北電力技術,2004.

[6]周渝慧.從美加大停電看我國電力管理體制改革[J].中國能源,2003.

[7]關鐵英.電力市場條件下的發電設備可靠性[J].甘肅電力技術,2003.

[8]中國南方電網有限責任公司.安全生產風險管理體系[J].

作者簡介:羅奕強(1981- ),男,廣東惠州人,南方電網廣東電網公司惠州供電局調度通信中心助理工程師,研究方向:電網調度。