浅谈电力市场下的电网安全问题

摘要:电力工业的市场化改革为电力系统的安全与调度带来了新的挑战。文章对与此相关的一些重要问题做了简要的论述,主要包括:电力市场环境下的运行安全性问题,发电投资、输电投资不足所引起的运行安全问题,电力市场环境下的电力系统调度困难与应对。

关键词:电力市场;电力系统安全;电力系统调度

中图分类号:TM715 文献标识码:A

文章编号:1674-1145(2009)33-0161-02

电力系统改革使得电力市场的出现产生了不同的市场主体,不同的市场主体都是以本身利益的最大化为根本目标进行运作的,所以电力市场下电网的经济性地位是毋庸置疑的,甚至可以说电网是以此为中心展开运营的。这就使电力调度、运行方式、生产计划各环节围绕全网的最大效益这一统一目标而工作,人们不仅要关心电力潮流,同时更关心在现有电力系统下所产生的利益。经济因素对于电力系统的发展,将产生很大的影响。对电网的发展及安全运行将带来巨大的影响。

一、电网运行——安全第一

电力作为基础工业,已成为社会生产运作和居民正常生活不可缺少的因素。大停电事故让我们充分认识到电网事故给社会和居民带来的巨大灾难和惨痛教训。所以电网必须安全,电网出事故会给社会生活造成难以估计的灾难。电能质量低劣,不仅对电网自身,而且对全社会都造成严重影响,影响工农业产品的质量、数量以及设备的安全。因此“安全第一”始终是电力生产的基本方针,对电网调度与运行而言,安全是永恒的主题。电网安全、稳定、优质运行的牢固基础是电力市场形成和正常运营的前提条件。电网调度要把电网安全放在首位,始终保持清醒的头脑,务必保证电网安全稳定运行。

二、电网安全稳定问题

(一)N-1静态校核考虑

电力系统静态安全分析是保证电网安全稳定运行的一个重要方面,是电力系统安全稳定评估的重要指标。应用N-1原则判断电网的安全性。所谓N-1是指电力系统的N个元件中的任一独立元件(发电机、输电线路、变压器等)发生故障而被切除后,应不造成因其他线路过负荷跳闸而导致用户停电;不破坏系统的稳定性,不出现电压崩溃等事故。当这一准则不能满足时,则要考虑采用增加发电机或输电线路等措施。N-1不满足多发生在输变电投资不足。

(二)暂态稳定校核的考虑

电网的暂态稳定校核是衡量系统安全稳定的关键。电力系统的安全稳定水平如何主要在于系统能不能承受某一故障所带来的后果。暂态稳定是指电力系统受到大扰动后,各同步电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳态运行方式的能力,通常指保持第一或第二个振荡周期不失步的功角稳定。暂态稳定计算分析的目的是在规定运行方式和故障状态下,对系统稳定性进行校验,并对继电保护和自动装置以及各种措施提出相应的要求。系统一旦发生故障,如果不能维持稳定而发生停电事故甚至系统崩溃,将会给电网公司造成巨大损失。暂态不稳多发生在发电投资不足。

相对而言,大电网比较注重暂态稳定及N-1原则问题,而区域小电网则比较看重N-1原则。

三、市场经济下的电网安全运行问题及解决

(一)输电投资不足所引起的长期运行安全问题

整个电力系统运行的安全性和稳定性在很大程度上有赖于一个强壮的输电系统。输电系统是电力市场和电力系统安全运行的物质支持,也是供电可靠性和安全性的关键。由于公众的反对、不理解和环境的制约,输电项目的设计过程和行政审批程序都比较复杂,并需要较长的时间。我国经济的飞速发展,使得电网的建设将大大滞后于需求。这将大大影响电力系统的发展和电力市场的健康运行。

输电容量的充裕性、安全性是以满足N-1预想事故要求作为衡量标准的。因为,在电力市场环境下,N-1标准所带来的设备投资可能大于不实施N-1标准所带的效益。如此,电网公司有可能会选择不实施N-1标准的方案。在这种情况下,电网的安全运行将失去保障,一旦发生异常情况,出现单一线路或设备故障,将导致连锁反应,扩大停电损失,对电力部门的社会效益造成严重影响。

(二)发电投资不足所引起的长期运行安全问题

要维持电力系统的安全运行,必须保证一定的发电富裕容量。根据《广东电网调度规程》的规定,在正常运行方式下,按功角判据计算的静态稳定储备系数Kp大于等于15%～20%,按无功电压判据计算的静态稳定储备系数Ku大于等于10%～15%。电力工业是一个长期投资的行业,大型发电厂的建设需要5～10年的时间,小电厂的建设也要2～3年的时间,寿命约为30年。市场化改革后,参与者更关心短期利益,而非20～30年内的长期利益。这是一个矛盾,解决不好就会在电力工业的发展中出现困难、甚至灾难性的结果。因此,在我国的电力工业改革中,必须对电力发电投资给予充分的重视。特别在国际形势极其不稳定的今天,能源紧缺,煤炭价格居高不下,发电企业的利润空间有限,发电的投资将可能更加低。

(三)从大的范畴解决投资不足引起的安全问题

处理好各利益主体之间的交易效益,同时要合理分配经济调度所产生的经济效益,一般采用“多投入多回报”原则,这样才能理顺不同利益主体间的调度关系,确保交易正常有序进行,充分调动电力投资的积极性。

政府加强引导,特别在国际形势复杂多变的时候,要引导好企业的方向,提高企业的抗风险能力。政府积极组建电力交易平台。加强电力募集资金的监管,使电力体系健康发展。当从证券市场募集来资金,监管部门要做好监管,确定资金的流向是正确的。不能让资金流到金融投机者的手中。

制定法规,旨在提高电力系统的投资积极性。如加强《电力法》的实施与执行,保障电力投资各方的利益,同时保障因电力投资而受到影响的团体或个人的权利。这样不但给电力投资者以回报,坚定电力投资者的信心,同时给我们电力的用户提供可靠、优质、价廉的电力商品。

电监会加强对电力企业的监管,保证好电力投资各方的利益。从投资扩建方面、运行管理、企业竞争、对企业的发展等方向进行监管,使得整个行业向利国利民方向发展。对于电网的发展扩建及政策应作必要的公布,使得公众对电网有所了解,进而支持电网的发展。对电网的建设要按照有关的规程与技术导则进行改建与扩建进行监管,保证电网的健康安全。

(四)从电网的运行与调度解决安全问题

1.抓运行,保障设备健康,电网运行安全。虽然电力系统市场化,但是电力系统的本质是没有变化的,设备的运行和管理还是要符合相关的技术规范和导则的。要电网的稳定,必须要保证电网设备的质量,电网公司需要从设备的维护和新建、扩建、改建等方面入手,确保运行设备的健康,保证电网的稳定运行。举个例子:一条输电线路因施工质量不好、产品质量不过关或者维护不到位而导致某处发热,若发展厉害烧断线,肯定导致事故和供电不足。最不好的情况就有可能导致“美加大停电”那样的可怕后果。为实现设备安全要从人才的储备、管理制度、设备的延伸服务(备品备件、清洗等)入手,更要加强设备的验收,施工单位的资质审查等各方面入手,这些投资无形会增加成本,但效益也是可观的。企业决不能把设备轮换、设备验收的根基忘了。该巡视该维护的就要巡视和维护好,该做继电保护试验的就要试验,该做高压试验的就要高压试验,该清洗的就绝不痛惜清洗费用。决不能延期颓唐,更不能节省开支而对设备大打折扣。加强电力企业的内部合作,提高工作的效率,进而提高效益,确保电网安全运行特别是调度部门和运行维护部门的协调和工作,减少重复停电,防止不必要的停电,提高电网运行的可靠性,减少停电带来的不稳定风险。

2.抓调度管理,保电网的安全。统一调度、分级管理是电力生产的客观要求,是电网安全运行最重要的保证。对坚持依法统一调度,分级管理。统一调度是电网的网络特性和电力产品的产、供、销瞬间同时完成的特点所决定的,而统一调度、分级管理是一个不可分割的整体。电网进行统一调度、分级管理将更有效地组织、指挥、指导、协调电网运行以及保证整个电网的安全可靠运行,也能更好地实现全网的共同利益。任何单位和个人不得非法干预电网调度。严格执行《电网调度管理条例》和相关法律、法规,加强管理,严肃纪律,对违反调度纪律的事件必须及时处理。采用以下协议作为调度的有力手段和保证:并网销售和调度等协议、电力电量交换协议、接入系统规则、电力托送协议、电网调频调峰和事故支援协议、电力市场交易规则,等等,使大家相互制约,相互支持,使电力系统运行在最优情况之下。让电网在现有的基础上,保证安全并发挥其最大的输送能力,更好地实现全网各方共同利益。

(五)建立电网安全的多道防线

按《电力系统安全稳定导则》将电力系统的扰动分为以下由小而大的三类:第一类为常见的普通故障,要求系统在承受此类故障时能保持稳定运行与正常供电;第二类故障为出现概率较低的较严重的故障,要求系统在承受此类故障时能保证稳定运行,但是允许损失部分负荷;第三类故障为罕见的严重复杂故障,电力系统在承受此类故障时,如不能保持系统的稳定运行,则必须防止系统崩溃并尽量减少负荷损失。针对上述三种故障所采取的措施,即保证安全稳定的三道防线。从技术的层面,合理规划电网,采用前沿的大电网监测和控制技术,采用现代化的自动控制设备,良好而可靠的继电保护和自动装置是保障。特别是针对二三道防线的自动装置要重视,发电端,给大型发电机组加装电力系统稳定器(PSS)以抑制电力系统的低频振荡,提高电力系统的静态稳定限额;当发生严重故障或罕见故障后要靠低频低压减载、低频低压解裂、振荡解裂装置来保证电网的稳定和继续供电。

(六)建立风险评估体系

在高危行业言必谈风险的情况下,建立健全的风险体系是非常必要的。我们说的风险,并不是单纯的人身伤害的风险,本文讨论的范围里,只是单纯的电网运行的风险评估与控制。我们并不是说电网是不安全的,电网之大,电网的复杂和潜在的危机是巨大的,风险可能在悄无声息的情况下发生。这时候,给电力企业带来的将是很沉重的打击。或扩大电网的事故,造成电网的不稳定,或给企业造成损失。建立风险评估体系,对企业的事故处理,挽救损失,减少不稳定因素有巨大的功效。

电网风险评估主要目的是识别电网潜在的风险,为控制电网风险提供依据,确保电网安全可靠。企业要有中期和短期的电网风险评估,还要有在运行方式变化,潮流变化,特殊运行方式,突发事件如灾害等的风险评估。当我们做好了评估,当然要有必要相应的预控措施。在电网的特殊时期、特殊运行方式下,做好预想和演练,控制不稳定因素,在发生危险情况时较好地控制损失。在实际工作中可表现为:停电星级控制,电网紧急预案,保电方案等等。

四、总结

我国国民经济正处于快速发展时期,需要电力发挥基础工业的重要作用,应该认真对待。市场机制的介入,又使电力系统运行安全稳定带来了不同的内涵和挑战。总的来说,电力市场化可能会对电网安全产生以影响,我们要及早认识到这点。要从刺激电力系统的投资建设着手,加强现有电力设备的管理和维护,做好电网的调度工作,建设电网的三道防线,建立电网运行的风险评估,保证电网的安全经济运行。

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作者简介:罗奕强(1981- ),男,广东惠州人,南方电网广东电网公司惠州供电局调度通信中心助理工程师,研究方向:电网调度。