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薛禹胜:发展特高压电网,保障大电网安全

来源:二局科学道德办公室   发表时间:2013-03-14

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    来源:中国能源报 时间:2013-03-06

 

    “三华”特高压异步方案可以解决前一方案的短路电流大面积超标问题及直流故障后交流系统功率转移能力不足的问题。

 

    存在的主要问题是馈入华东电网的直流规模超过交流电网承受能力。交流线路发生“N-1”短路故障引起的电压稳定问题仍然突出。即使大量加装SVC/STATCOM,也不能完全满足“导则”中“N-1”相关标准要求,发生大面积停电的风险仍然较高。

 

    “三华”特高压同步方案形成“强交强直”的输电格局,与异步方案相比,大幅度提高了东中部地区接受区外电力的能力。既解决了制约电网发展的短路电流增长问题,又解决了东中部地区多直流馈入引起的严重的电压不稳定问题,可以满足“导则”规定的规划设计标准。该方案的电网安全稳定性、运行可靠性和抵御事故的能力可以保障我国经济社会长期可持续发展所需的电力供给。

 

    为满足未来“三华”受电需求,远距离大容量输送是必需的。未来电网将出现大规模交直流并列运行和受端电网直流集中馈入的两大特征,这给电网安全稳定运行带来风险。未来电网中通道必须具有足够的潮流转移能力,受端具有足够的电压支撑能力才能保障电网的安全。以500千伏电网为骨干,则与需要的电力输送能力相去甚远,绝不可取;发展特高压异步方案只能解决潮流转移问题而无法解决受端电压支撑问题。发展 “三华”特高压同步电网则能最终彻底解决困难。

 

    三、大规模特高压同步电网的安全性可以得到保障

 

    大电网承受扰动的能力比小电网显著增强。同步电网具有受到扰动后维持系统同步运行的能力;同步电网规模越大,同样规模的扰动带来的波动就越小。由足够强大的输电系统连接的大规模同步电网,可以加强系统的安全稳定性。

 

    大电网事故过程是可以有效控制的。从国外电网近年来发生大面积停电的统计数据和机理看,大面积停电事故的发生,都是由于对单一事故处理不当而引发的。电网崩溃往往是在大电网安全充裕度下降的情况下,由一系列相继故障诱发并演变而来。这些事故可以通过我国独创的技术有效控制,包括先进的规划及分析技术,完善的停电防御框架设计,优化的控制决策支持,电网稳定性与充裕性的提高,从而切断恶性连锁反应链将系统导向良性的恢复过程。

 

    总之,大停电事故的关键原因并不在于同步电网的规模大小,而是电网结构不合理及缺乏统一协调控制机制。以美国电网为例,其电网缺乏统一规划,各电网之间互联是自发形成的,765/345千伏系统与500/220千伏系统交织混联,长距离弱电磁环网普遍存在,造成电网结构混乱,容易发生大范围的负荷转移,引起连锁反应,导致大停电事故频发;另一方面,由于缺乏全网统一的协调控制机制和手段,未能建立可靠的全网安全稳定防线,致使系统中的局部故障不能及时采取措施快速隔离,而逐渐演变成大停电事故。

 

    结构合理的大电网在统一协调控制的基础上,通过区域间在事故情况下的紧急功率支援和完善的安全防御体系遏制事故的发展,可将事故控制在较小范围内,降低事故可能造成的影响,避免全网性大停电事故。前苏联电网是同步大电网安全运行的典范,在1991年苏联解体前,其统一电力系统没有发生过全网性的大停电事故。

 

    我国电网在安全运行方面有着良好的基础和丰富的经验。虽然我国1981年就引入了500千伏,但发展缓慢,电网结构薄弱是造成上世纪90年代以前事故频发的主要原因之一。90年代以后,随着500千伏主网架的加强,同步电网规模也在逐步扩大,但我国电网再没有发生全网性崩溃事故,主要原因有三个,即严格遵守《电力系统安全稳定导则》;统一规划、统一调度;先进的仿真技术和停电防御体系。

 

    综上所述,从同步电网规模和安全性关系、国外大停电发生机理和我国电网运行历史经验来看,大规模同步电网的安全性是有保障的。

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