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电力设备专家:输配电体制应适应经济发展阶段

行业上下游中国仪表网2012年08月14日 14:21人气:6450

  印度“7·30”和“7·31”两次连续大停电创下了影响人口规模的世界纪录,造成巨大的经济损失和深远的社会影响。事件暴露出印度在电源发展、电网发展、体制管理、安全防御等方面的一系列问题。居安思危、未雨绸缪,对于同样是能源资源匮乏且远离负荷中心,同样处于经济高速发展且发展方式转型的中国,应该从中汲取经验教训,采取措施来避免类似情况的发生。
  
  停电的必然性及引爆事件的偶然性
  
  对于这次大停电事件,可以看出发生停电灾难的必然性。其宏观因素包括:政策的失误造成基础设施长期落后,特别是电网发展滞后,缺乏坚强的骨架电网;政府决策的不力加剧了可用发电容量的短缺;体制的过度分割造成电能的严重阻塞;过度市场化设计与高度市场力现实之间的矛盾。在技术层次上又缺失电力系统综合防御的顶层设计,管理与技术的支撑手段相当有限,缺乏风险管理的概念,对停电灾难缺少应对预案。
  
  印度在跳过基础工业直接发展新兴产业思想指导下,长期忽视了制造业和基础设施,致使电力供应成了制约增长的瓶颈。电站和电网的发展长期滞后,发电容量的严重不足造成了缺电型停电,而输电容量不足则造成电站窝电或故障型停电。限电与停电的现象甚至在新德里已成常态。从发电侧看,印度在上世纪60年代的装机容量跟中国大致相当,但2012年5月时的总装机容量仅为中国的20%。2011年,印度人口的25%(城市为6%,农村为33%)仍无电可用。从输配电环节看,由于区域互联不强,限制了平时的优化调度及故障时的相互支援。
  
  管理体制的隔离造成决策部门的不力与失误。中央、区域、邦及地区组成的四级调度结构中,各自代表不同的经济利益体,缺乏协调机制。在规划上,各邦自行其是,重复配置。在运营中,彼此明争暗抢,不但难以优化全局的运营效率,而且很易引入过载或其他不安全现象。在紧急状态下则往往为了保全自己不顾全局。中央调度只能通过中央电力监管委员会来处罚各邦的超限额用电,而无权直接干预。使其影响在无故障时被容忍了,但在紧急状态下必然会加大灾难程度。2002年印度明确强调了私营公司在电力基建和改革中的主导性作用,其效果被高估了。
  
  由于没有停电防御的顶层设计,缺乏应对灾难的预案及手段,因此在相继故障特别是严重自然灾害下,多米诺骨牌形态的电网崩溃在所难免。特别在恢复控制的过程中,就很可能像这次印度大停电那样,导致新的更大范围的停电事故。
  
  在上述背景下,电力系统往往运行在不合理的状态。只要系统足够靠近其稳定极限,那么任何初始事件都可能推倒这副多米诺骨牌,更不用说有人祸推波助澜了。因此,即使这次没有出现从比纳到瓜利欧400千伏输电线跳闸的引爆事件,目前状态下的印度电力系统发生大停电也只是迟早的事。
  
  印度连续两次大停电对我国的启示
  
  我国与印度同为人口大国及能源需求大国,能源资源都很匮乏且远离负荷中心,都需要远距离大容量输送电力。印度电力系统的缺电和脆弱状态,对我国来说并不陌生。我国如果不及早摆脱对化石类能源的依赖,不遵循电力流的客观规律,电力供应就很可能重新成为经济发展的严重瓶颈。
  
  现代社会一旦大停电,其经济损失可能远远超过市场竞争可能带来的经济收益,更何况大停电还可能危及国家和社会公共安全。就目前来看,与全球历次大停电灾难中一致的教训是:应该在统一的框架下,综合电业体制、市场运营、监管规则、规划设计、仿真分析、信息工程、调度运行、控制技术、科技投入和人才培训等方面进行防御。
  
  坚强的基础设施可以保证在正常情况或一般故障下的可靠供电,但对于极端自然或人为灾害,还必须依赖缜密的管理和风险防御体系。如果放松对停电防御框架的持续创新,即使强如美国东部电网,也有“8·14”大停电之殇。这就要求加快建设坚强的智能电网,统一规划、统一建设、统一管理、统一调度,并且坚持输配一体化、电网调度一体化、城乡电网一体化。
  
  此外,必须高度重视市场因素对供电可靠性的影响,在风险概念的原则下协调经济性与安全性。在电力快速发展时期,输配一体化有利于规划、建设和运行的优化,有利于快速适应需求的变化,提高效率,及大范围优化配置资源。即使对于那些负荷不再显著增长的发达国家来说,输配一体化也有利于安全性及防灾能力的提高。
  
  显然,经济发展的不同阶段对输配电体制的要求也有所不同。对处于城镇化、工业化加速发展阶段的中国,输配分开并不是好的选择。输配分开不利于协调运行,特别是在大量可再生能源接入电网的情况下,会大大降低防御自然灾害和灾后恢复的能力。事实上,我国输配一体化的电网保持了较高的可靠性。因此,坚持开放发电侧与售电侧,在加强监管的前提下保持输配一体化,完善电价体系,才是目前较好的选择。
  
  这次印度电力灾难中,在第一次大停电处于基本恢复的情况下,又发生第二次规模更广泛、损失更大的停电,其演化机理特别值得反思。这既暴露了电网网架薄弱对电力安全的严重影响,也反映了统一协调的调度体制的重要性。由于缺乏停电防御框架的顶层设计与实施,在停电灾难演变的各个特征时段中,可能都没有及时抓住中断这副多米诺骨牌的倾覆的机会。例如,在基础设施的规划与建设阶段中打造坚强电网,保证足够的发电充裕度及输电充裕度。又如在运行控制中的智能化,例如安全运行中的预防控制,故障发生后的紧急控制。此外,必须重视恢复控制中的风险意识,避免相继大停电。
  
  我国如何避免大停电事件的发生
  
  综合防御由小概率灾害带来的高风险,必须从技术、规划、措施、管理、公共危机处理等侧面进行多维度的时空协调综合防御。
  
  首先,应该在国家层面上规划好全局应急体系,统筹各行各业对重大灾害的防范;明确各有关部门的应急职责及部门之间的接口,建立快速联动机制和协调机制,提升整个社会应对极端自然和人为灾害的能力;建立不同产业部门之间的相关信息共享机制,预警和决策的及时通报机制。
  
  其次,统一规划,加快建设以特高压电网为骨干网架,各级电网协调发展的坚强的智能电网。这有助于在大范围内优化配置资源,增强事故时相互支援的能力。要提高供电可靠性,还必须加强配电网,并解决新能源大规模入网对安全性和充裕性的影响。同时也要加强电网运行风险评估分析及处置,发挥特高压跨区输电系统优化能源配置的作用,加强需求侧管理及设备全寿命管理。
  
  再次,建立时空协调的大停电防御体系。我国自主创新,成功开发了具有完全自主知识产权的电网广域监测分析保护控制系统(WARMAP),目前已覆盖全国约三分之二省级以上的电网。目前正在将广域信息的采集范围从电力系统内部扩大到自然环境,将有效预警的时间尺度从分钟级扩大到小时级,将预警目标从单故障风险延拓到群发性相继故障的风险,将协调控制优化决策支持的范畴从正常的电网运行环境扩展到极端恶劣环境,将预案型安全防御提升为主动型防御,实现大电网安全稳定的协调与优化的综合防御,规避由外部灾害、偶然故障演化为电力灾难的风险。
  
  此外,安全可靠的先进设备也是打造坚强电网的关键,应从技术、产品、产业链上推进电工电器装备制造业向智能化、高端化和集成化方向发展,推进关键装备的国产化和系统化,提升行业的整体解决方案能力,为防御大停电提供可靠的装备。
  
  类比这次印度大停电的场景,对照分析中国电网的管理体制和停电防御能力,在提高自信的同时,揭示薄弱环节,并以持续的创新来完善电力工业。
(本文来源:国家电网报转载请注明出处
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