淺談國內外電力系統發展的情況和趨勢

摘要:電力系統產業以及科技發展日新月異，本文綜述了國內外在電力工業、電力專家系統、供電穩定性以及控制系統的發展情況以及未來的發展趨勢。

關鍵詞:電力工業 控制系統 供電穩定性

1 當今及以后電力工業的發展

目前世界各國都在未來電力工業的發展，首先關心的是非再生一次能源和發電技術。歐盟出于環境保護的考慮，在哥本哈根氣候峰會要求CO2排放量到2020年比1990年減少30%，所以很多國家傾向于天然氣發電，但天然氣成本較高，儲量有限，不可能取代燃煤，大功率的燃氣輪機(10-15萬kW)作為大的電力系統中的高峰負荷機組最有競爭力，設有注水裝置或干式低NO2燃燒器的機組可減步排放的污染。目前較多注意聯合循環的燃氣輪機，火力發電廠中燒煤和燒油仍占很大比例。燒煤電廠的技術改造受到各國重視，如松煤發電廠的煙氣處理、循環流化床、加壓流化床燃燒等。煤的氣化可取代不足的天然氣井滿足環境要求，但投資費用很高。對核能發電有安全的顧慮，意大利就曾停止了部分核電廠的建設，前蘇聯切爾諾貝利核電廠發生事故后，也部分關閉和改造。隨著安全保護措施的提高，核電仍有很多國家優先考慮，法國的發電量中有70%以上為核電，并正在發展一種法德方案的歐洲壓水堆(EPR)。意大利將重新考慮發展核電，到2020年計劃達到2500萬kW，其次關心的是節能措施，熱電聯供可節省一次能源，減少環境污染。建議將熱電聯供納入電力工業的規劃，以免影響全系統出力的優化，電價政策可促使合理用電，改變系統負荷曲線，有效地利用裝機容量，減少對電力工業的壓力，達到節電目的。如意失利對可切斷負荷實行優惠電價，從上世紀80年代就開始對工業和民用負荷實行每天和每年間的不同時間不同電價制，以調節負荷，同時在輸配電系繞中實行功率的地區平衡，采用合理的無功功率補償裝置和低損耗的變壓器，均可降低線損。在再生能源方面，當前仍以水電為主。但一些發達國家的水力資源己瀕臨殆盡，水電在整個電力工業中的比重越來越小。太陽能、風能和潮汐能到2020年還只能占很小比例。電力系統間的跨地區和跨國互聯將進一步得到重視和發展。

2 電力工業中的競爭和協調

近年來，西方國家紛紛實行以市場經濟為基礎的電力公司間的競爭機制以改變目前由國家壟斷或地區專賣為主的經營體制。如英國從上世紀九十年代初實行電力工業私有化以后，除核電公司由國家管理外，大部分發電廠和電力局改為私營的電力公司和發電公司，并使發電、輸電、配電和對最終用戶供電獨立分開經營。所有生產的電都賣給全國電網公司，用戶根據公布的電價安排用電時間。競爭的出現將影響電力系統的協調規劃和運行，如管理不善，會對供電可靠性和經濟性產生負作用。為保證運行的可靠性，要求遵守共同規章，進行協調的發展規劃，并在不同競爭對手間共享有關規劃和運行的信息。競爭的結果增加了系統運行中的不確定性和風險，但協調則可分擔此風險。

3 專家系統在電力系統規劃和運行中的實際應用

早在上世紀八十年代，電力系統分析和技術專業委員會就開始重視這項應用，并成立工作小組開展調查和分析。主要內容是:專家系統應用對象的選擇、實際應用中的經驗(可信度、開發階段、知識的獲取、性能、計算需要量、用戶接受情況和教訓)、與系統規劃和運行環境(數據處理環境、數據庫、用戶界面、現有應用軟件和控制過程)的結合、代價和效益比、維護和管理、以及應用對象的考慮等調查，已實際應用的專家系統達數十種，絕大多數用于運行中的故障診斷、系統恢復控制、警報處理、安全評價和控制等。分析認為，專家系統已開始為用戶接受，一定程度上為電力系統增加了新的計算機功能。困難在于知識的獲取和證實、及軟硬件工具。代價/效益分析非常重要，但對系統成果的評價尚無標準。應用對象主要是各類調度員的決策支持和培訓系統、以及工程設計工具等。專家系統并非代替工程師、而是將他們從繁重的管理中解放出來，以便集中精力搞決策。在開發專家系統方面，應注意開發評估代價/效益的分析方怯、軟件的有效性和試驗，而且要與其他常規計算工具相結合。

4 電力系統的電壓穩定性

在過去的幾十年，全世界電壓崩潰事故屢屢發生，事故持續時間最長到幾十小時，有的波及大部分系統，造成大面積停電。為此，近年來各國發表了大量論文，內容涉及電壓穩定性分析和評價方法、反映接近電壓崩潰程度的穩定性指標的確定、以及預防崩潰的措施，但是目前雖己提出不少電壓穩定性指標，并進行了測試，但仍需繼續研究，以得出功能好、計算快的應用指標。系統規劃中，可將穩定性指標與常規計算方法結合，以確定無功補償裝置的位置。在實時運行中，用此指標自動操作不一定合適，但可供校正控制時決策考慮，包括閉鎖帶負荷調整變壓器的分接頭、甩負荷和電容器切換等。電壓崩潰中負荷的行為非常重要。為此需要發展負荷特性識別技術，以求得負荷對電壓和頻率的靈敏度。目前電壓穩定性問題已進行了廣泛調查，內容包括:電壓穩定性和崩潰的定義和特性、有關現象和機理、各元件的特性和建模、穩定性的分析和仿真方法、以及穩定性對元件參數的靈敏度等，此外，也有一些測試方法，可對穩定性指標進行計算和比較。

5 電力系統控制系統的更新換代

隨著電力系統的不斷擴大和運行要求的不斷提高，對控制系統提出了一系列新的要求，要求有處理緊急和恢復狀態的功能，另外，要求控制系統向其他部門開放，相互交換各種信息，特別是與運行規劃部門甚至整個系統的信息管理系統相聯，這就要求對原有控制系統的軟硬件更新或改造，同時更新遠動通信網，開發高速、大容量的遠動系統。美國人提出了一種基于分布結構的控制系統設計新方法，該方法可以實現從傳統設計的系統升級到現代的控制系統，這一進程為部分和逐步更新控制系統提供了可行性，這種系統大量使用操作系統、數據管理(SOL)、局域網的通信規約或人機聯系管理等領域新的市場標準，為了滿足更新換代的要求，保證發展的重要準則是:要有定義界面清楚的模塊結構，硬件也要模塊化，數據庫可擴充，使用靈活;人機聯系能方便對話，特別是使用全圖形。

參考文獻:

[1]陸項羽.2009年我國電力發展現狀.華東電力，2010.1.

[2]丁明，李生虎，紅斌，王敏，汪興強.基于充分性和安全性的電力系統運行狀態分析和量化評價.中國電機工程學報.2004.24.