歐美電網規劃準則比較研究

胡蔚 胡衛利 張天 蘇偉 龔雁峰

摘 要：當前中國電網飛速發展，保證電網安全穩定運行成為了重中之重，制訂具有全國效力的標準規劃準則可以有效保障電力系統可靠發展。本文主要將中國目前的《電力系統安全穩定導則》同西方國家電網規劃準則相比較，分析中外電網規劃準則方面的不同，為中國未來電網規劃準則的修訂提供借鑒內容。在學習西方發達國家規劃準則的同時，需要結合中國自身的電網規劃現狀才能更好地制訂與完善。中國電網規劃應注重可靠性和經濟性的結合，使電網結構更加趨于合理，并對電網設備老化程度進行分析，加強電網對環境和社會的影響方面的分析評估。

關鍵詞：電網規劃準則；安全；可靠；側重點比較

中圖分類號：TM732 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）08-0171-02

1 美國電網規劃準則

北美的安全穩定標準體系是一個四級體系。在FERC（federal energy regulatory commission，聯邦能源管理委員會）的監管下，NERC（North American Electric Reliability Corporation，北美電力可靠性公司）制定并使全國執行電網規劃標準。區域輸電組織（RTO/ISO）在滿足全國標準的前提下，會根據自身情況制定更高要求的規劃準則；由ISO管理的輸電運營商通常根據自身系統的實際需要來制定更為具體的規劃準則。而各輸電運營商也都在NERC及ISO的可靠性標準上制定了適合本公司的可靠性標準，總的來說，這些公司的標準更為嚴格，通常側重于電壓和熱穩定性考核指標的進一步細化。

1.1 NERC規劃準則

NERC規劃準則主要是從風險管理的方面，基于“可預想事故及可靠性能”的理念來制定的規劃標準。

NERC規劃準則的主要目的是在規劃周期內建立起輸電系統規劃運行要求，保證系統的穩定性及設備的安全性。總的來說，NERC制定的全國性標準與中國的《電力系統安全穩定導則》類似。但是，我國電網規劃準則在很多方面仍需完善和細化。

1.2 AEP規劃準則

AEP（American Electric Power，美國電力公司）是美國最大的發電集團，以發輸電為主。AEP規劃準則主要針對其輸電網提出。

1.2.1 電壓運行等級

AEP中大部分新建輸電網絡和主干電網普遍適用的標準電壓等級為765kV、500kV、345kV和138kV。

1.2.2 電壓與溫升限制

AEP規劃準則中，輸電網電壓在發生故障時既不能超過標準電壓的105%，也不能低于標準電壓的92%。發電機組的電壓應當小于每個機組允許的最小電壓等級。

而對于發熱等級，AEP規劃準則中正常等級一般處于不使設備壽命縮短和設備損害的水平。事故等級則是基于超過了額定負載水平下的工作規定時間導致設備老化與功能減退的水平。

1.2.3 N-1準則

美國以最終用戶的供電可靠性為規劃目標，按照負荷大小劃分級別，以N-1和N-1-1法則作為衡量手段，給出各級電網所應達到的安全性和可靠性水平。

2 英國電網規劃準則

2.1 SQSS簡介

《國家電力輸電系統安全與供電質量標準》是全英輸電網統一執行的可靠性準則，主要由英國煤氣與電力市場監管辦公室負責組織修訂并在其監管下強制實施，該監管機構有明確的監管機制且違規代價大。

NETS SQSS標準規定了電廠接入、負荷接入和主網規劃等三個部分的規劃設計要求，還提供了成本效益及輸電容量分析等規劃方法。

2.2 ER P2/6概況

《供電安全工程建議ER P2/6》是英國電網規劃的指導性文件。

ER P2/6主要側重于配電網應用，并以此為基礎兼顧輸電網規劃。

ER P2/6涵蓋三個重要概念：

（1）負荷組級別。隨著負荷組別增加，相應地提高了安全供電要求。（2）N-1和N-1-1故障工況。（3）發生故障后負荷恢復時間的定義。與英國相比，國內對負荷恢復時間等有明確的規定。

2.3 SQSS負荷損失考核標準

針對電力系統的變電站接入，SQSS提出了“負荷組（Group Demand）”的概念，即是一個變電站或一組變電站。根據負荷組電能需求量，提出了具有差異化的最小供電容量需求。圖1為相應圖解，橫、縱坐標均表示負荷組大小，區域面積代表不同恢復時間的負荷，同一區域的供電恢復時間要求相同。針對電力系統的主網規劃，SQSS針對最小輸電容量提出了相關要求。

3 德國電網規劃準則

德國輸電網聯盟組織（VDN）是由輸電網調度成員及德國電力協會中電網分會共同組成的電力行業協會。依據德國的相關法律，VDN制定了德國輸電準則，其中主要規定了輸配電網協調配合、電廠接入、電網運行規劃及電力系統運營管理等方面的要求。德國輸電準則由德國聯邦電網署監管執行，無明確的監管機制，但會對違反者予以處罰。

德國輸電準則要求輸電網規劃必須滿足N-1準則，主要包括以下3個方面的內涵：

（1）在承擔規劃預測的最大輸供電任務時，輸電網應滿足N-1；（2）在失去對安全供電影響最大的機組后，輸電網仍應滿足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，對母線故障及同塔多回故障不作要求。

VDN在輸電準則中對220、380kV和110kV輸電網分別做出了明確的規定。

4 比對分析總結

經過對歐美國家現行電網規劃準則的總結，結合我國電力系統規劃原則進行比較分析。

4.1 技術方面

（1）在供電安全理念方面，其中一些國家，例如中國、北美都體現了一定的風險管理理念。（2）清晰的定義運行方式和進行有效量化系統的性能指標，更有利于電網規劃標準的可實施性，我國在這一點上應當借鑒北美及歐洲各國的先進經驗，清楚地劃分不同的運行方式以促進提高國內輸電系統的可靠性、安全性。（3）各個國家根據自身情況選擇不同的安全水平，如英國因電網架構加強成本的問題，選擇了N-2準則；德國為了保證電力傳輸的持續性，選擇了N-1準則。（4）英國、北美對不同電壓等級的電網均實施一致的電網規劃準則，而我國和德國針對不同電壓等級采用的標準有一定差異。（5）規劃標準和運行標準在部分國家是一樣的，但也有特殊情況。有些國家電網規劃及其運行采取兩種不同的可靠性標準，并且電網規劃標準的要求更苛刻。（6）與英國《國家電力輸電系統安全與供電質量標準》對負荷損失詳盡的規定相比，我國只重視負荷損失這一結果，卻并沒有嚴格區分造成這一結果的具體發生背景及事件原因，這顯然與國際通行的做法有所不同。與各國規劃標準相比，英國更加關心負荷損失，第一個提出了針對負荷損失的詳細考核機制，目前只對N-1和N-1-1進行考核，還明確規定暫不考核發生在電能用戶及發電廠的故障。

4.2 監管方面

（1）我國與英國、北美一樣，電網規劃準則均有政府部門出臺。因規劃標準屬于公共政策范疇，由政府相關部門出臺的做法相對合理。（2）我國電網規劃標準的履行方面還沒有相對明確的監管機構，監管力度不夠，直接影響電網建設質量及安全穩定性。為全面體現電網規劃標準協調監管機構、電網企業等各方面關系的功能，應嚴格區分標準執行方和監管方，并建立有法可依、透明較高的監管機制。這方面可以向英國借鑒經驗，英國監管機構一旦確定投資運營成本水平，輸配電公司將重新審視電網發展規劃，進行統籌安排，充分體現了實際操作的靈活性。（3）與歐洲各國相比，我國電網企業可根據自身情況統籌制定更高要求的行業標準，有利于電網的可持續發展，提高電力系統的可靠性、安全性、穩定性。

5 結語

本文研究對比了各國電網規劃準則，分析其與中國的異同。歐美各國電網發展較早，相對來說也更加成熟。在電壓與溫升限制、穩定性準則等方面，歐美各國在中國制訂新的安全標準是參考借鑒。但是機械地套用別國標準是不可取的，需要結合自身國情。美國電網建設年代比較早，在后期對電網進行改造時又相對薄弱，所以美國規劃標準更注重于系統的可靠性和安全性。而且國外的電網準則也是在不斷發展和進步。對此，中國在電網大力發展的當下，需要將規劃準則重視起來，為未來電力系統的發展打下堅實的基礎。建議：（1）量化電網結構規劃原則，提高電網規劃可靠性標準；（2）區分負荷損失事故原因，提出合理的故障考核機制；（3）引入政府監管機制，企業可結合自身制定合理量化的更高要求的行業標準。

參考文獻

[1]DL 755-2001電力系統安全穩定導則[S].2001.

[2]鄭秀波，林勇.中外輸電網規劃標準對比[J].電網技術，2013，37（8）：2355-2361.