無論傳統(tǒng)電網還是智能電網,保證安全穩(wěn)定是第一位的。交流同步電網有其電壓安全穩(wěn)定的特殊規(guī)律,世界上由于電網失穩(wěn)而造成巨大社會、經濟損失的惡性事故并不少見。保證電網安全穩(wěn)定是一個系統(tǒng)工程,取決于諸多因素而非一、二個因素:合理電壓等級配置分層,適當交流同步網規(guī)模的分區(qū),區(qū)域主干網架結構形式,區(qū)域聯(lián)網強弱,遠距離輸電電壓、回路數(shù)和交直流輸電方案的優(yōu)化選擇,電源結構和分布的優(yōu)化,電力系統(tǒng)包括電源、電網的合理充裕度,電力系統(tǒng)合理的運行方式選擇。
交流同步網合理分區(qū)是保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定非常重要而有效的措施。世界上所有重大惡性安全穩(wěn)定交流同步電網事故都是無法預測的多重復合故障事故,這種多重復合故障都不是按穩(wěn)定導則規(guī)定的條件去發(fā)生的,如要用電力一、二次系統(tǒng)安全設防去防止概率很低的無從預測的多重復合故障,在技術上無可能、經濟上也無法承受。因此,交流同步網合理分區(qū)是非常重要而有效的措施,這一方面中國的大區(qū)電網劃分己有較好基礎,我們必須要防止過大交流同步網的重要決策不當而造成“火燒聯(lián)營”無法想象后果的惡性事故。
值得認真研究論證的幾個問題
中國交流同步電網合理分區(qū)論證。 此論證涉及全國聯(lián)網、區(qū)域主干網架、遠距離輸電與特高壓、超高壓和交直流等一系列技術應用。在論證中要充分注意區(qū)分區(qū)域交流同步電網主干網架、區(qū)域交流同步網間直流聯(lián)網與遠距離大功率輸電網的不同功能和實現(xiàn)方式。
區(qū)域交流同步電網基本要求。主干網架電壓等級要合理,結構清晰,運行方式靈活,具有較強抗擾動能力,事故影響面適當,能安全接受所需區(qū)外來電,短路容量可承受,網內不發(fā)生正常潮流控制和環(huán)網困難,不發(fā)生規(guī)程規(guī)定故障狀態(tài)下電壓、功角失穩(wěn)以及能避免具有重大事故隱患的高壓電磁環(huán)網運行等。
全國東西、南北跨區(qū)電力流進一步論證核定。中國能源資源與經濟發(fā)展分布的不均衡性而形成大規(guī)模遠距離電力輸送問題是中國國情,上世紀九十年代對跨區(qū)電力流有預測研究,但當前中國能源戰(zhàn)略、電力發(fā)展的重要原則已有了較大變化,如大力發(fā)展核電、可再生能源等,需由政府組織進一步論證核定全國東西、南北跨區(qū)電力流,它是決定中國高壓電網架構的重要因素。
大規(guī)??鐓^(qū)電力流輸送多方案優(yōu)選論證。采取特高壓技術組成更大規(guī)模交流同步網方案是一種方案,但必須充分評估安全穩(wěn)定隱患,電壓調整技術可行性,電磁環(huán)網安全風險以及與原有500kv主網關系等;基本保持原分區(qū)格局采取特高壓、超高壓的直流、多端直流“點對網”“網對網”,交流“點對網”以及資源地區(qū)電網局部合理切分等綜合措施同樣是一種方案;各方案都有相應技術難點、問題和不同經濟代價,總之要以客觀的科學態(tài)度做好多方案技術經濟優(yōu)選論證。
全國直流聯(lián)網方案論證。以適當規(guī)模的直流實現(xiàn)區(qū)域交流同步網間聯(lián)網以至達到全國聯(lián)網目標,既取得聯(lián)網效益,又可在不可預測的復合故障狀況下和戰(zhàn)爭環(huán)境、防恐形勢下避免對國家經濟社會安全構成過大威脅。
在實現(xiàn)全國聯(lián)網、資源優(yōu)化配置、安全接受外區(qū)送電等條件下,原受端區(qū)域交流同步網或經局部調整,采取一定技術措施后是可以適應的情況下,根本性改變中國原交流同步網分區(qū)格局是要非常慎重的。
可再生能源電力遠距離輸送安全穩(wěn)定論證。不可控的可再生能源電力交直流兩種方案下遠距離、大功率送入電網,電網電壓、功角安全穩(wěn)定論證。
超導限流、儲能技術應用論證。 超導限流器、超導儲能技術應用于電力系統(tǒng)后,其有效降低電網短路容量和提高安全穩(wěn)定性的論證。
提高電網安全穩(wěn)定性多方案的技術經濟優(yōu)選論證。以達到同樣安全穩(wěn)定水平而投入資金最少的系統(tǒng)一、二次合理配置。
供用電系統(tǒng)變革是重點
供用電系統(tǒng)變革的目的。達到降低供電網線損,提高供電網自愈能力,提高供電可靠性,減小城市輸電走廊困難,減小峰谷差,減少系統(tǒng)裝機,接納可再生能源包括用戶綠色電力,減少能源不必要轉換以提高一次能源利用率,降低用戶實際消費電價,適應新型交通工具等等目的。中國2008年電網線損為6.64%即2021億千瓦時相當于近1億噸天然謀,中國2008年全國水電總的發(fā)電量僅為5633億千瓦時,線損能耗空間較大,而供電網線損占總的電網線損約三分之二,與輸電網相比又具有較大的降低空間。
供用電系統(tǒng)變革的技術和管理手段。建立數(shù)字化信息集成處理系統(tǒng),采用智能電表,實行浮動電價,評估優(yōu)化供配電電壓等級,改善供配電網結構,有條件的實施高溫超導供電,構建適應分布式能源系統(tǒng)和新型交通工具的供電系統(tǒng),實現(xiàn)供用雙向互動和電力需求側智能化管理,從而實現(xiàn)變革之目的。
供用電系統(tǒng)變革與能源消費結構關系。發(fā)達國家工業(yè)、建筑物、交通能源消費約各占三分之一,而中國大約為70%、25%、5%;2008年中國用電結構為第一產業(yè)2.56%,第二產業(yè)75.5%,第三產業(yè)10.2%,城鄉(xiāng)居民用電11.8%,各類用戶負荷特性也不同。因此,中國與發(fā)達國家供用電系統(tǒng)變革的政策和技術措施側重面不同,收效也不同。
供用電系統(tǒng)變革與數(shù)字化信息集成處理系統(tǒng)關系。采用數(shù)字信息集成處理器、智能電表、數(shù)字傳感器等,實現(xiàn)供用電系統(tǒng)調度、變電站、用戶、接入電源等各環(huán)節(jié)自身信息數(shù)字集成處理,各環(huán)節(jié)間建立高速電力數(shù)字專用網。在各環(huán)節(jié)信息集成基礎上,以供用電業(yè)務流程和管理的變革模式為依據的信息分析處理是該系統(tǒng)的核心,從而實現(xiàn)供用電系統(tǒng)變革的宗旨、目的。因此,建立數(shù)字化信息集成處理系統(tǒng)是供用電系統(tǒng)變革的重要前提。
供用電系統(tǒng)變革是一項全社會的系統(tǒng)工程。中國曾經歷過較長的“重發(fā)、輕供、不管用”時期,中國供用電環(huán)節(jié)各方面基礎較差,信息化水平低,總體自動化控制水平不高,供配電網架結構薄弱,各地區(qū)基礎現(xiàn)狀很不均衡等。中國推行“配電自動化系統(tǒng)”工作為今后供用電系統(tǒng)變革提供了一定基礎,但智能電網供用電系統(tǒng)的技術和管理變革要求高,要求在全面數(shù)字信息化集成基礎上實現(xiàn)智能化控制,要求建立分布式能源系統(tǒng),接納可再生能源,要求優(yōu)化供配電電壓等級、建立合理的供配電網和微網結構,要求商業(yè)服務模式創(chuàng)新即原單一電力供應商轉變?yōu)榫C合能源供應服務商,電源商、用戶也要參與能源管理等。因此,供用電系統(tǒng)變革涉及觀念、政策、體制、管理、規(guī)劃、導則規(guī)范、人員、技術、設備、網架和信息化水平等方方面面,工作量很大,是一項全社會的系統(tǒng)工程。各地區(qū)基礎水平又很不一致,不可一刀切,還要量力而行。總之,供用電系統(tǒng)變革要在規(guī)劃、規(guī)范、試點、總結、完善基礎上逐步推行,才能提高投資效益,避免低水平重復建設。
可再生能源應用與分布式能源系統(tǒng)是難點
建立分布式能源系統(tǒng)是大勢所趨。大量實踐已證明分布式能源系統(tǒng)的一次能源利用率比傳統(tǒng)電網模式提高一倍多,也是改善能源結構,接納可再生能源,提高電力供應安全保障有效途徑,在這方面中國與世界發(fā)達國家相比有很大差距,首先是觀念、體制上的差距。要對中國原電源結構和分布調整做好相應規(guī)劃,逐步加大分布式電源比例,互補改善接入可再生能源電力的質量,以達到更多應用可再生能源目的。
發(fā)展可再生能源是人類未來生存的希望,難點不是“車多路少”,難點在如何解決可再生能源的不可控性。
可再生能源是低碳、清潔、可持續(xù)的最有效能源,特別是太陽能、風能利用,是人類未來生存的希望。但是,除因為當前造價偏高和利用小時低而缺乏競爭力需政策支持外,其不可控性即隨機性、間隙性以及反調峰特性對電網影響很大,電能質量下降包括頻率、電壓不穩(wěn),諧波污染,還有風電對電網故障和擾動的過渡能力低如低電壓穿越能力低等問題,直至威脅到電網安全穩(wěn)定。
當前存在“車多路少”問題,但電力大規(guī)模應用可再生能源難點并不在于此,不是僅僅增加一些輸電能力就可以,主要難點在可再生能源的不可控性,這不僅是中國大規(guī)模應用可再生能源的難點,也是世界各國面對的難點,只是要解決問題的側重面不同,中國電力大規(guī)模應用可再生能源需要滿足四個條件和經濟的可行性,這是需要在科學規(guī)劃指導下逐步解決。
來源:中國電力新聞網