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1、同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性和交直流混合電網(wǎng)運(yùn)行特性同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性和交直流混合電網(wǎng)運(yùn)行特性2主要內(nèi)容一.電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義二.現(xiàn)代大電網(wǎng)中存在的主要系統(tǒng)技術(shù)問題三.保證現(xiàn)代大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基本條件四.電網(wǎng)互聯(lián)和規(guī)模擴(kuò)大是電網(wǎng)發(fā)展的客觀規(guī)律五.關(guān)于我國同步電網(wǎng)構(gòu)建問題六.華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能七.關(guān)于交直流混合輸電的運(yùn)行特性八.關(guān)于我國遠(yuǎn)距離大容量輸電工程的輸電方式4主要內(nèi)容一.電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義3前 言鑒于我國能源供需分布的實(shí)際情況,需要通過開發(fā)西部水電基地和煤電基地,發(fā)展遠(yuǎn)距離大容量輸電,向東部和中部負(fù)荷中心地區(qū)送電,以實(shí)現(xiàn)能源資源在全國范圍內(nèi)的優(yōu)化配置,促進(jìn)東、西部地區(qū)的
2、協(xié)調(diào)發(fā)展。由于水、火電能源基地與用電負(fù)荷中心地區(qū)之間的距離大多在1000公里以上,大容量、遠(yuǎn)距離輸電是我國電網(wǎng)發(fā)展的主要特點(diǎn)。因此,研究和發(fā)展具有遠(yuǎn)距離、大容量輸電功能的特高壓電網(wǎng)是十分必要的。目前,特高壓輸電技術(shù)的研發(fā)已列入國家中長(zhǎng)期科技發(fā)展規(guī)劃。5前 言鑒于我國能源供需分布的實(shí)際情況,需要通4前 言隨著特高壓交流輸電試驗(yàn)示范工程的建設(shè),以及西部水電基地和煤電基地外送電力規(guī)模的擴(kuò)大,“十二五”期間我國將逐步形成連接華北、華中、華東的特高壓交/直流混合電網(wǎng)。近年來,中國電科院和規(guī)劃設(shè)計(jì)等單位就特高壓電網(wǎng)的安全性進(jìn)行了大量的論證工作,提出了對(duì)策,以確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。6前 言隨著特高壓交流輸
3、電試驗(yàn)示范工程的建設(shè),華北南方東北西藏臺(tái)灣西北陜北煤電陜北石家莊北京東華中280460340100豫北徐州淮南煤電徐州煤電南京330320170無錫南陽300170265150上海華東浙北皖南220440長(zhǎng)沙荊州恩施樂山360川西水電蒙西煤電I武漢220270重慶300晉城電廠一二期三峽地下電站晉東南360蒙西蒙西煤電III450西寧拉西瓦官亭白銀銀川東蘭州東宜賓圖例500kV交流800kV級(jí)直流百萬伏級(jí)交流750kV交流哈密煤電安西張掖永登“十二五”初特高壓電網(wǎng)初步方案呼盟煤電溪洛渡向家壩330 “十二五”初交流特高壓網(wǎng)架將初具規(guī)模,建成北京石家莊豫北南陽荊州長(zhǎng)沙的南北雙回路通道和樂山重慶恩
4、施荊州武漢皖南浙北上海的東西雙回路通道。 晉東南、陜北、蒙西煤電基地電力和四川水電注入上述通道中。華北、華中、華東通過交流特高壓形成環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。 平?jīng)?乾縣 華北南方東北西藏臺(tái)西北陜北煤電陜北石家莊北京東華中28046 600京、津冀、魯3780華東(含福建)7170華中東部四省5905金沙江3455錦屏6301555呼倫貝爾東北156019006309201020216026902830600四川水電1200三峽1820三峽地下420南方(含海南)9003009301260陜北、晉東南、蒙西、錫盟、寧夏、哈密電源基地7980西北水火電300600陽城電廠330330遠(yuǎn)東水電6302020年電力
5、流結(jié)果神木360360 600京、津華東華中東部金沙江3455錦屏630南方主網(wǎng)地理接線簡(jiǎn)圖南寧百色 平果玉林 茂名 梧州沙塘巖灘天二 廣州換流站 來賓羅洞 江門 廣東網(wǎng)貴州網(wǎng)天生橋一級(jí)站羅平魯布革天換 青巖 賀州河池江城直流高坡安順肇慶興仁寶安南方主網(wǎng)地理接線簡(jiǎn)圖沙塘巖灘天二 8一 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義1.1 CIGRE和IEEE聯(lián)合工作組的定義 將電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分為以下三類: 功角穩(wěn)定性 頻率穩(wěn)定性 電壓穩(wěn)定性 10一 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義1.1 CIGRE和IEEE聯(lián)9一 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義 功角穩(wěn)定性又分為小擾動(dòng)穩(wěn)定和大擾動(dòng)暫態(tài)穩(wěn)定,都屬于短期穩(wěn)定。 頻率穩(wěn)定又分為短期(12秒)和長(zhǎng)
6、期(23分鐘)穩(wěn)定。 電壓穩(wěn)定又分為大擾動(dòng)和小擾動(dòng),包括短期和長(zhǎng)期穩(wěn)定(35分鐘)。11一 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義 功角穩(wěn)定性又分為小擾動(dòng)穩(wěn)定10一 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義1.2 俄羅斯(前蘇聯(lián))的定義 1)除了頻率穩(wěn)定性和電壓穩(wěn)定性以外,把功角穩(wěn)定性(又稱為同步運(yùn)行穩(wěn)定性)定義為靜態(tài)穩(wěn)定性、暫態(tài)穩(wěn)定性和最終穩(wěn)定性。12一 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義1.2 俄羅斯(前蘇聯(lián))的定11一 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義 2)靜態(tài)穩(wěn)定性指小干擾或運(yùn)行情況小變化引起的穩(wěn)定問題,根據(jù)研究的方法和目的,又分為小干擾動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性與非周期穩(wěn)定性兩種,前者主要與系統(tǒng)的控制系統(tǒng)特性和阻尼特性有關(guān);后者主要與系統(tǒng)的靜穩(wěn)定極限有關(guān)。13一
7、 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義 2)靜態(tài)穩(wěn)定性指小干擾或運(yùn)行12一 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義3)暫態(tài)穩(wěn)定性指系統(tǒng)發(fā)生大的突然擾動(dòng)后的穩(wěn)定性。4)最終穩(wěn)定性指突然大擾動(dòng)后引起的短期非同步運(yùn)行后,系統(tǒng)又實(shí)現(xiàn)再同步。14一 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義3)暫態(tài)穩(wěn)定性指系統(tǒng)發(fā)生大的突13一 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義 1.3 我國的定義 1)參考國外的定義,也將電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分為功角穩(wěn)定性(又稱為同步運(yùn)行穩(wěn)定性)、頻率穩(wěn)定性和電壓穩(wěn)定性。 2)根據(jù)我國的具體情況和習(xí)慣,在“電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則”中將功角穩(wěn)定性分為三類,即靜態(tài)穩(wěn)定性、暫態(tài)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。15一 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義 1.3 我國的定義14一 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的
8、定義 3)靜態(tài)穩(wěn)定性指非周期穩(wěn)定性,研究目的是求取靜穩(wěn)定極限。 4)暫態(tài)穩(wěn)定性指系統(tǒng)在大擾動(dòng)后保持第一或第二個(gè)振蕩周期不失步,各發(fā)電機(jī)組保持同步運(yùn)行并過渡到新的或恢復(fù)到原來穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的能力。 5)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性指系統(tǒng)受到小的或大的擾動(dòng)后,在自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制裝置作用下,保持長(zhǎng)過程的穩(wěn)定性。16一 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義 3)靜態(tài)穩(wěn)定性指非周期穩(wěn)定性15一 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義 1.4 總 結(jié) 1)我國對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義吸收了CIGRE、IEEE和俄羅斯的部分定義,但在功角穩(wěn)定性的分類方面有一定區(qū)別,主要是我國對(duì)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的定義包括小擾動(dòng)和大擾動(dòng)穩(wěn)定性。17一 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義 1.4 總 結(jié)16一
9、 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義 2)CIGRE/IEEE工作組定義是把大擾動(dòng)引起的多個(gè)周期功率振蕩的穩(wěn)定性歸到大擾動(dòng)暫態(tài)穩(wěn)定性,而不再提大擾動(dòng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的概念。而我們的暫態(tài)穩(wěn)定性指第一或第二個(gè)振蕩周期的穩(wěn)定性,而將多個(gè)周期功率振蕩的穩(wěn)定性仍定義為動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性(包括大擾動(dòng)和小擾動(dòng))。18一 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義 2)CIGRE/IEEE17一 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義 3)我國靜態(tài)穩(wěn)定性的定義與俄羅斯不同,其定義是電力系統(tǒng)受到小擾動(dòng)后,不發(fā)生非周期性失步,自動(dòng)恢復(fù)到起始運(yùn)行狀態(tài)的能力,主要影響因素是同步力矩,還保留了以功角特性曲線表示靜穩(wěn)極限的形象化傳統(tǒng)方法。六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能19一 電力
10、系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義 3)我國靜態(tài)穩(wěn)定性的定義與18 靜態(tài)穩(wěn)定性示意圖 系統(tǒng)的功角特性曲線 靜穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù):20 靜態(tài)穩(wěn)定性示意圖 系統(tǒng)的功角19 暫態(tài)穩(wěn)定性示意圖功角曲線 角速度曲線 電磁功率曲線 發(fā)電機(jī)端電壓曲線 21 暫態(tài)穩(wěn)定性示意圖功角曲線 角速20 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性示意圖電力系統(tǒng)受到小的或大的干擾后,在自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制裝置的作用下,保持長(zhǎng)過程的運(yùn)行穩(wěn)定性的能力。22 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性示意圖電力系統(tǒng)受到小的或大的21 二 現(xiàn)代大電網(wǎng)中存在的主要系統(tǒng)技術(shù)問題隨著電力系統(tǒng)不斷發(fā)展,電網(wǎng)日益擴(kuò)大,電網(wǎng)最高運(yùn)行電壓增高,接入系統(tǒng)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組容量增大,電力系統(tǒng)進(jìn)入了大電網(wǎng)、高電壓、大機(jī)組的現(xiàn)代大電網(wǎng)階段。我國電
11、力系統(tǒng)現(xiàn)在也已進(jìn)入這一階段。在這一階段中,一方面取得了更大的發(fā)電和輸電效益,為社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展當(dāng)好了先行官;另一方面也面臨著新的挑戰(zhàn),需要加強(qiáng)對(duì)各類技術(shù)問題的研究。23 二 現(xiàn)代大電網(wǎng)中存在的主要系統(tǒng)技術(shù)問題隨著電力系22 二 現(xiàn)代大電網(wǎng)中存在的主要系統(tǒng)技術(shù)問題 應(yīng)重視的主要技術(shù)問題包括:大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定分析;大電網(wǎng)的事故評(píng)價(jià)及對(duì)策;大電網(wǎng)與大機(jī)組的協(xié)調(diào)運(yùn)行;大電網(wǎng)的無功補(bǔ)償與電壓調(diào)節(jié);大電網(wǎng)對(duì)繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置的要求;大電網(wǎng)中各級(jí)電壓電網(wǎng)的短路電流水平問題;大電網(wǎng)中各電壓等級(jí)電網(wǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展問題;大電網(wǎng)的調(diào)度管理、通信和自動(dòng)化問題。 在這些問題中,處于核心地位的是如何確保現(xiàn)代大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定
12、運(yùn)行問題,也涉及到大機(jī)組的安全運(yùn)行、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)建設(shè)、無功補(bǔ)償與電壓調(diào)節(jié)、對(duì)繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置的要求等系統(tǒng)技術(shù)問題。24 二 現(xiàn)代大電網(wǎng)中存在的主要系統(tǒng)技術(shù)問題 23 二 現(xiàn)代大電網(wǎng)中存在的主要系統(tǒng)技術(shù)問題在現(xiàn)代大電網(wǎng)中,由于遠(yuǎn)方大容量電廠接入超/特高壓電網(wǎng),又迫于投資以及環(huán)境影響等原因,要求在正常運(yùn)行條件下充分利用輸電線路的送電能力,已經(jīng)成為世界性的趨勢(shì)。因而,保持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,仍然是現(xiàn)代大電網(wǎng)中受到關(guān)注的關(guān)鍵技術(shù)問題。25 二 現(xiàn)代大電網(wǎng)中存在的主要系統(tǒng)技術(shù)問題在現(xiàn)代大電24 三 保證現(xiàn)代大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基本條件 長(zhǎng)期的運(yùn)行實(shí)踐證實(shí),國外和國內(nèi)的歷次系統(tǒng)事故,幾乎無一不與系統(tǒng)失去
13、穩(wěn)定相關(guān)聯(lián),具體表現(xiàn)為失去同步運(yùn)行穩(wěn)定性(系統(tǒng)失步振蕩)、失去頻率穩(wěn)定性(頻率崩潰)和失去電壓穩(wěn)定性(電壓崩潰)這三類。 因此,在電力系統(tǒng)運(yùn)行中,必須同時(shí)滿足以下三種穩(wěn)定性要求: (1)同步運(yùn)行穩(wěn)定性; (2)頻率穩(wěn)定性; (3)電壓穩(wěn)定性。26 三 保證現(xiàn)代大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基本條件 25 三 保證現(xiàn)代大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基本條件 保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行,是從系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)到電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的一項(xiàng)重要任務(wù),就總的方面來說,保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基本條件有三個(gè): (1)有一個(gè)合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu); (2)全面分析電力系統(tǒng)可能發(fā)生的各種事故,采取一切可行、合理的措施,保證在事故發(fā)生后,電力系統(tǒng)仍能夠安
14、全穩(wěn)定地運(yùn)行; (3)當(dāng)系統(tǒng)失去穩(wěn)定時(shí),能有預(yù)定措施防止出現(xiàn)惡性連續(xù)反應(yīng),盡可能縮小事故損失,并盡快使系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行。27 三 保證現(xiàn)代大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基本條件 26 四 電網(wǎng)互聯(lián)和規(guī)模擴(kuò)大是電網(wǎng)發(fā)展的客觀規(guī)律 電網(wǎng)的雛型是發(fā)電廠向用戶供電的中間環(huán)節(jié)。在滿足用戶電力電量需求增長(zhǎng)的過程中,用戶對(duì)電能質(zhì)量和供電安全可靠性、經(jīng)濟(jì)性的要求也必然要提高。 為了充分利用電源運(yùn)行特性的差異取得互補(bǔ)效益以及提高電力系統(tǒng)的安全可靠性,電網(wǎng)間開始逐步實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。 28 四 電網(wǎng)互聯(lián)和規(guī)模擴(kuò)大是電網(wǎng)發(fā)展的客觀規(guī)律 27 四 電網(wǎng)互聯(lián)和規(guī)模擴(kuò)大是電網(wǎng)發(fā)展的客觀規(guī)律 電網(wǎng)互聯(lián)和規(guī)模擴(kuò)大是由增加電力系統(tǒng)安全和經(jīng)濟(jì)綜合
15、效益所驅(qū)使的,反映了電力工業(yè)發(fā)展的客觀規(guī)律?;仡櫴澜珉娋W(wǎng)發(fā)展的歷史,電網(wǎng)互聯(lián)大致經(jīng)歷了以下的發(fā)展階段:29 四 電網(wǎng)互聯(lián)和規(guī)模擴(kuò)大是電網(wǎng)發(fā)展的客觀規(guī)律 28 四 電網(wǎng)互聯(lián)和規(guī)模擴(kuò)大是電網(wǎng)發(fā)展的客觀規(guī)律 (1)在5060年代,由于大容量發(fā)電機(jī)組經(jīng)濟(jì)性能較高,開始廣泛采用。而大容量發(fā)電機(jī)組只有在與之相適應(yīng)的大電網(wǎng)中才能安全可靠地運(yùn)行,因此各地區(qū)電網(wǎng)之間開始實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng),電網(wǎng)規(guī)模逐步擴(kuò)大。30 四 電網(wǎng)互聯(lián)和規(guī)模擴(kuò)大是電網(wǎng)發(fā)展的客觀規(guī)律 (29 四 電網(wǎng)互聯(lián)和規(guī)模擴(kuò)大是電網(wǎng)發(fā)展的客觀規(guī)律 (2)在70年代,由于發(fā)生石油危機(jī),燃料漲價(jià),要求降低油電比例,多開發(fā)煤電和水電基地,使電源與負(fù)荷中心之間的距離加大
16、,同時(shí)水、火、核等電源之間也需要互相補(bǔ)償,從而加快了電網(wǎng)互聯(lián)的進(jìn)程。31 四 電網(wǎng)互聯(lián)和規(guī)模擴(kuò)大是電網(wǎng)發(fā)展的客觀規(guī)律 (30 四 電網(wǎng)互聯(lián)和規(guī)模擴(kuò)大是電網(wǎng)發(fā)展的客觀規(guī)律 (3)80年代以來,各地區(qū)和國家之間發(fā)展不平衡加大,能源供需矛盾突出,負(fù)荷密集地區(qū)環(huán)保形勢(shì)嚴(yán)峻,電源建設(shè)投資風(fēng)險(xiǎn)增大,為了規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)和取得更高的經(jīng)濟(jì)效益,電網(wǎng)互聯(lián)規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大,使得電源能夠靠近能源資源地點(diǎn)建設(shè),變直接輸送一次能源為輸電,這也逐漸成為電力發(fā)展的一種趨勢(shì)。32 四 電網(wǎng)互聯(lián)和規(guī)模擴(kuò)大是電網(wǎng)發(fā)展的客觀規(guī)律 (31 四 電網(wǎng)互聯(lián)和規(guī)模擴(kuò)大是電網(wǎng)發(fā)展的客觀規(guī)律 因此,大電網(wǎng)互聯(lián)一直是世界各國和地區(qū)電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì),是電力工
17、業(yè)發(fā)展的必由之路,在北美、歐洲、獨(dú)聯(lián)體、南部非洲、中東等一些國家和地區(qū)還出現(xiàn)了跨國互聯(lián)的同步電網(wǎng)。 33 四 電網(wǎng)互聯(lián)和規(guī)模擴(kuò)大是電網(wǎng)發(fā)展的客觀規(guī)律 32 四 電網(wǎng)互聯(lián)和規(guī)模擴(kuò)大是電網(wǎng)發(fā)展的客觀規(guī)律綜觀國外大規(guī)模同步電網(wǎng)發(fā)展的歷程,有如下經(jīng)驗(yàn)值得我們借鑒: (1)聯(lián)網(wǎng)除了獲得輸電效益以外,還取得了共享事故備用和調(diào)峰容量、水電互補(bǔ)、跨流域補(bǔ)償、提高供電可靠性、資源優(yōu)化利用等綜合效益。34 四 電網(wǎng)互聯(lián)和規(guī)模擴(kuò)大是電網(wǎng)發(fā)展的客觀規(guī)律綜觀33 四 電網(wǎng)互聯(lián)和規(guī)模擴(kuò)大是電網(wǎng)發(fā)展的客觀規(guī)律 (2)跨國界輸電將使得供電緊張的國家和地區(qū)有機(jī)會(huì)從相鄰電網(wǎng)獲得支援,從而促進(jìn)電力市場(chǎng)發(fā)展。 (3)互聯(lián)同步電網(wǎng)都經(jīng)
18、歷了由初期弱聯(lián)系到結(jié)構(gòu)逐步加強(qiáng)的階段,在這一過程中電網(wǎng)的輸送能力和安全穩(wěn)定性能都相應(yīng)得到提高。 (4)交流聯(lián)網(wǎng)對(duì)電源、負(fù)荷分布及電力市場(chǎng)變化的適應(yīng)性強(qiáng)。35 四 電網(wǎng)互聯(lián)和規(guī)模擴(kuò)大是電網(wǎng)發(fā)展的客觀規(guī)律 34 四 電網(wǎng)互聯(lián)和規(guī)模擴(kuò)大是電網(wǎng)發(fā)展的客觀規(guī)律 我國幅員遼闊,但是能源供需極不均衡。我國西部的水力資源占全國84%(其中67%在云川藏),煤炭資源占全國82%(其中2/3集中在晉、陜、蒙西交界的“三西”地區(qū)),而能源需求的3/4分布在東部和中部。36 四 電網(wǎng)互聯(lián)和規(guī)模擴(kuò)大是電網(wǎng)發(fā)展的客觀規(guī)律 35 四 電網(wǎng)互聯(lián)和規(guī)模擴(kuò)大是電網(wǎng)發(fā)展的客觀規(guī)律 因而,需要通過開發(fā)西南水電基地和“三西”等煤電基地
19、,發(fā)展遠(yuǎn)距離大容量輸電,向東部和中部負(fù)荷中心地區(qū)送電,同時(shí)加強(qiáng)西部地區(qū)送端電網(wǎng)和中部、東部受端電網(wǎng)的建設(shè),使之協(xié)調(diào)發(fā)展,保證大量電力送得出、用得上。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),迫切需要促進(jìn)全國聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)架的形成。37 四 電網(wǎng)互聯(lián)和規(guī)模擴(kuò)大是電網(wǎng)發(fā)展的客觀規(guī)律 因36 四 電網(wǎng)互聯(lián)和規(guī)模擴(kuò)大是電網(wǎng)發(fā)展的客觀規(guī)律 我國電網(wǎng)的互聯(lián)經(jīng)歷了從省網(wǎng)到區(qū)域電網(wǎng)、再到跨大區(qū)電網(wǎng)的發(fā)展階段。 進(jìn)入90年代以來,在當(dāng)時(shí)能源部的統(tǒng)一部署下,以2020年為目標(biāo),全面展開了對(duì)全國電網(wǎng)互聯(lián)的規(guī)劃研究。 經(jīng)過近10年的滾動(dòng)研究,我國電網(wǎng)發(fā)展開始進(jìn)入全面實(shí)施西電東送和全國聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略工程的階段。至2005年6月,全國跨大區(qū)互聯(lián)電網(wǎng)初步形成。3
20、8 四 電網(wǎng)互聯(lián)和規(guī)模擴(kuò)大是電網(wǎng)發(fā)展的客觀規(guī)律 37 四 電網(wǎng)互聯(lián)和規(guī)模擴(kuò)大是電網(wǎng)發(fā)展的客觀規(guī)律 未來的15年,將迎來我國電網(wǎng)互聯(lián)發(fā)展的重要時(shí)期。在這一時(shí)期內(nèi),西電東送和全國聯(lián)網(wǎng)的格局將進(jìn)一步得到加強(qiáng),具體表現(xiàn)在: (1)金沙江一期溪落渡和向家壩電站群已動(dòng)工興建,計(jì)劃從2011起逐步投入運(yùn)行,將遠(yuǎn)距離向華東和華中地區(qū)輸電,形成更為強(qiáng)大的西電東送通道。 (2)內(nèi)蒙、山西和陜北等地區(qū)的火電基地建設(shè)將具備相當(dāng)規(guī)模,將采用交流和直流輸電方式,實(shí)現(xiàn)向華北、華中和華東負(fù)荷中心地區(qū)輸送大量電力的目標(biāo)。39 四 電網(wǎng)互聯(lián)和規(guī)模擴(kuò)大是電網(wǎng)發(fā)展的客觀規(guī)律 未38 四 電網(wǎng)互聯(lián)和規(guī)模擴(kuò)大是電網(wǎng)發(fā)展的客觀規(guī)律 隨著跨
21、區(qū)電力交換容量的增大,電網(wǎng)互聯(lián)的強(qiáng)度也將增大,我國將逐步形成堅(jiān)強(qiáng)的全國聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)架,以取得更大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。全國六大區(qū)域電網(wǎng)弱交換的格局是不符合我國電網(wǎng)發(fā)展需要的。 因此,要進(jìn)一步深化全國聯(lián)網(wǎng)研究,把握電網(wǎng)發(fā)展的客觀規(guī)律,建成堅(jiān)強(qiáng)的全國聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)架。40 四 電網(wǎng)互聯(lián)和規(guī)模擴(kuò)大是電網(wǎng)發(fā)展的客觀規(guī)律 39 五 關(guān)于我國同步電網(wǎng)構(gòu)建問題電力系統(tǒng)中的發(fā)電和用電均為交流,交流輸電適用于不同距離和容量的電力輸送,因此,采用交流輸電技術(shù)形成同步電網(wǎng)是電網(wǎng)發(fā)展的內(nèi)在規(guī)律,在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上有很大的優(yōu)越性。41 五 關(guān)于我國同步電網(wǎng)構(gòu)建問題電40 五 關(guān)于我國同步電網(wǎng)構(gòu)建問題 (1)同步電網(wǎng)可以形成堅(jiān)強(qiáng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)
22、,電力的傳輸、交換十分靈活。向輸電通道中間地區(qū)供電或匯集電力方便,對(duì)電源結(jié)構(gòu)、負(fù)荷分布和電力流的變化適應(yīng)性強(qiáng)。 (2)當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)擾動(dòng)時(shí),同步電網(wǎng)內(nèi)所有機(jī)組、負(fù)荷共同響應(yīng)擾動(dòng),具有受到擾動(dòng)后維持系統(tǒng)同步運(yùn)行的自然特點(diǎn),從而減輕擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的影響;同步電網(wǎng)規(guī)模越大,擾動(dòng)帶來的波動(dòng)越小,承受能力越強(qiáng)。42 五 關(guān)于我國同步電網(wǎng)構(gòu)建問題 (1)41 五 關(guān)于我國同步電網(wǎng)構(gòu)建問題(3)我國地域遼闊,東西時(shí)差大,南北季節(jié)差別明顯,不同地區(qū)負(fù)荷特性、電源結(jié)構(gòu)差異較大,客觀上決定了我國電網(wǎng)東西之間、南北之間存在錯(cuò)峰、調(diào)峰、水火互濟(jì)、跨流域補(bǔ)償調(diào)節(jié)、互為備用和調(diào)節(jié)余缺等聯(lián)網(wǎng)效益。因此,在更大范圍內(nèi)形成交流強(qiáng)聯(lián)系
23、同步電網(wǎng),解決大區(qū)間電力交換受限的瓶頸,可以充分獲取上述聯(lián)網(wǎng)效益。43 五 關(guān)于我國同步電網(wǎng)構(gòu)建問題(3)我國地42 五 關(guān)于我國同步電網(wǎng)構(gòu)建問題(4)在一個(gè)地域廣闊的大電力系統(tǒng)中,不同地域的重要受端系統(tǒng)可以有幾個(gè),這些受端系統(tǒng)之間已有或遲早會(huì)有較強(qiáng)的高一級(jí)電壓的聯(lián)絡(luò)線,而且會(huì)隨著系統(tǒng)的發(fā)展,日益加強(qiáng)各受端系統(tǒng)間的聯(lián)系,逐漸把這些受端系統(tǒng)聯(lián)系成為更大的受端系統(tǒng)。 44 五 關(guān)于我國同步電網(wǎng)構(gòu)建問題(4)在43 五 關(guān)于我國同步電網(wǎng)構(gòu)建問題 這些受端系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)線路,將成為溝通各大受端系統(tǒng)所在區(qū)域的電力交通要道。這些強(qiáng)大交通要道的形成,使大電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)方大電源能夠得到更合理的開發(fā)和充分發(fā)揮它們的
24、作用。通過這些強(qiáng)大的交通要道,可以實(shí)現(xiàn)功率交換和調(diào)劑余缺。45 五 關(guān)于我國同步電網(wǎng)構(gòu)建問題 44 五 關(guān)于我國同步電網(wǎng)構(gòu)建問題“電力系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則” 也指出: “受端系統(tǒng)愈強(qiáng),愈有能力接受外部遠(yuǎn)方大容量坑口電廠和大型水電基地送入的大量電力,也比較容易解決因電源建設(shè)和負(fù)荷發(fā)展的不定因素給電力系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行帶來的困難。”46 五 關(guān)于我國同步電網(wǎng)構(gòu)建問題“電力系統(tǒng)45 五 關(guān)于我國同步電網(wǎng)構(gòu)建問題因此,建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)的大同步受端電網(wǎng),是接受大容量電力輸入的客觀需要。我國各區(qū)域電網(wǎng)全部采用直流相聯(lián)的觀點(diǎn)是與電網(wǎng)發(fā)展不相適應(yīng)的,交流和直流聯(lián)網(wǎng)方式各有其適應(yīng)的場(chǎng)合。 我國目前已形成東北華北華中跨區(qū)同步電網(wǎng),
25、今后應(yīng)根據(jù)我國國情,特別是西南水電和北方煤電采用特高壓輸電的需要,對(duì)同步電網(wǎng)的構(gòu)建在發(fā)展中需進(jìn)行合理調(diào)整。47 五 關(guān)于我國同步電網(wǎng)構(gòu)建問題因此,建設(shè)46 五 關(guān)于我國同步電網(wǎng)構(gòu)建問題華中電網(wǎng)水電比重大(約占40),其東部四省能源匱乏;華北電網(wǎng)是純火電系統(tǒng)(約占96),該地區(qū)是我國重要的煤炭基地;華東地區(qū)以火電為主(約占86),嚴(yán)重缺能,電力需求旺盛,市場(chǎng)空間大。這三大電網(wǎng)地理位置毗鄰,互補(bǔ)性強(qiáng),采用特高壓交流形成堅(jiān)強(qiáng)靈活的同步電網(wǎng),將為促進(jìn)能源資源的優(yōu)化配置和高效利用奠定堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ),可以獲得錯(cuò)峰、水火互濟(jì)、互為備用等聯(lián)網(wǎng)效益,從而減少裝機(jī)和棄水電量,降低電力成本,也有利于環(huán)境容量的合理分
26、配。48 五 關(guān)于我國同步電網(wǎng)構(gòu)建問題華中電47 五 關(guān)于我國同步電網(wǎng)構(gòu)建問題北方煤電基地和西南水電基地是我國未來主要的電力輸出地區(qū),遠(yuǎn)景北方煤電和西南水電基地各有約1億千瓦電力外送,接受這樣大規(guī)模的電力,需要更大規(guī)模的受端電網(wǎng)。 按照這一送、受電格局,初步分析同步電網(wǎng)的規(guī)模在5億7億千瓦,以適應(yīng)接受大規(guī)模電力送入需要。49 五 關(guān)于我國同步電網(wǎng)構(gòu)建問題北方煤電基48 五 關(guān)于我國同步電網(wǎng)構(gòu)建問題 以特高壓交流形成華北華中華東同步電網(wǎng),與東北、西北和南方三個(gè)電網(wǎng)采用直流方式實(shí)現(xiàn)互聯(lián),有利于提高互聯(lián)電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性能,協(xié)調(diào)西北750千伏電網(wǎng)和1000千伏電網(wǎng)的連接,便于運(yùn)行管理。 按照此格局,全
27、國形成華北華中華東、西北、東北、南方四個(gè)主要的同步電網(wǎng),而不是形成一個(gè)大同步電網(wǎng)。50 五 關(guān)于我國同步電網(wǎng)構(gòu)建問題 49 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能從國外電網(wǎng)近年來發(fā)生的大面積停電事件的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和機(jī)理看,無論大規(guī)模電網(wǎng)還是小規(guī)模電網(wǎng),都可能發(fā)生大停電事故。電網(wǎng)崩潰往往是在電網(wǎng)安全充裕度下降的條件下,由發(fā)電、輸電設(shè)備的連鎖反應(yīng)事故誘發(fā)的,都有一定的發(fā)展過程。這種事故通過采取正確的控制策略,提高電網(wǎng)的充裕度,切斷惡性連鎖反應(yīng)鏈,將系統(tǒng)狀態(tài)導(dǎo)向良性的恢復(fù)過程,是可以有效控制的。51 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能50六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能 以北美電網(wǎng)為例,自60
28、年代以來,曾多次發(fā)生大停電事故。究其原因,不在于同步電網(wǎng)的規(guī)模有多大,而主要在于“亂”。 一是電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理。美國屬聯(lián)邦制國家,推崇自由市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)理念,其電網(wǎng)缺乏統(tǒng)一規(guī)劃,各電網(wǎng)之間互聯(lián)是自發(fā)自然形成的,765/345千伏系統(tǒng)與500/230千伏系統(tǒng)交織混聯(lián),長(zhǎng)距離弱電磁環(huán)網(wǎng)普遍存在,造成電網(wǎng)結(jié)構(gòu)混亂,容易發(fā)生大范圍的負(fù)荷轉(zhuǎn)移,引起連鎖反應(yīng),導(dǎo)致大停電事故頻發(fā)。52六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能 以51 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能 二是缺乏統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制。由于缺乏全網(wǎng)統(tǒng)一的協(xié)調(diào)控制手段,未能建立可靠的安全防線,致使系統(tǒng)中的局部故障不能及時(shí)采取措施快速隔離,而逐漸演變成大停電事故
29、。53 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能52 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能我國電網(wǎng)體制的特點(diǎn)是統(tǒng)一規(guī)劃和統(tǒng)一調(diào)度。實(shí)踐證明,這樣的體制,有利于規(guī)劃建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)的骨干網(wǎng)架,對(duì)于保障大電網(wǎng)的安全可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是十分有利的。54 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能53 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能 為了充分發(fā)揮我國電網(wǎng) “統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一調(diào)度”的優(yōu)勢(shì),有效防止大停電事故的發(fā)生。在規(guī)劃和調(diào)度運(yùn)行中要堅(jiān)持以下的基本原則和技術(shù)措施:55 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能54 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能 1. 按照分層分區(qū)原則規(guī)劃電網(wǎng)結(jié)構(gòu) 在電力系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則(編制說
30、明)中對(duì)電網(wǎng)分層分區(qū)有如下明確的說明: “電力系統(tǒng)的分層是指按網(wǎng)絡(luò)電壓等級(jí),即網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力大小,將電力系統(tǒng)劃分為由上至下的若干結(jié)構(gòu)層次。為了充分合理的發(fā)揮各級(jí)電壓網(wǎng)絡(luò)的傳輸效益,一般說來,不同容量的電廠,應(yīng)當(dāng)分別接到相適應(yīng)的電壓網(wǎng)絡(luò)上?!?6 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能 1.55 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能 各級(jí)電壓電網(wǎng)都是大同步電網(wǎng)的組成部分,在各自合理的容量和距離范圍內(nèi)協(xié)調(diào)發(fā)展,使整個(gè)電網(wǎng)的輸送能力充分發(fā)揮出來。總的原則如下:特高壓交/直流混合電網(wǎng)主要作為10002000公里遠(yuǎn)距離、大容量送電,以及跨大區(qū)聯(lián)網(wǎng)送電和更高一級(jí)電壓等級(jí)的網(wǎng)架建設(shè)。750千伏電網(wǎng)主要作為
31、西北區(qū)域跨省聯(lián)網(wǎng)送電線路和主網(wǎng)架;330千伏電網(wǎng)主要作為西北地區(qū)省網(wǎng)主網(wǎng)架。500千伏電網(wǎng)主要作為區(qū)域電網(wǎng)和省網(wǎng)的主網(wǎng)架。57 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能 56 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能 “按照分區(qū)的概念,一個(gè)大的電力系統(tǒng)是以受端系統(tǒng)為核心,包括遠(yuǎn)方電源在內(nèi)的一個(gè)供需平衡或基本平衡(當(dāng)與外系統(tǒng)相聯(lián)絡(luò)時(shí))的區(qū)域。每一個(gè)受端系統(tǒng)的內(nèi)部,實(shí)際上是以最高級(jí)電壓線路為骨干網(wǎng)絡(luò)組成的區(qū)域系統(tǒng),并以其樞紐變電站為中心,用次一級(jí)電壓線路將附近的負(fù)荷和地區(qū)電源聯(lián)結(jié)在一起,成為一個(gè)獨(dú)立的供電子系統(tǒng)?!?8 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能 “按57 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)
32、定性能 因此,電網(wǎng)合理分區(qū)并不意味著要形成我國六個(gè)大區(qū)電網(wǎng)徹底獨(dú)立的格局。而是要: 加強(qiáng)受端電網(wǎng)的建設(shè),形成堅(jiān)強(qiáng)的受端電網(wǎng)主網(wǎng)架; 對(duì)大電源(群)向受端網(wǎng)送電要做到合理的分散接入; 要增強(qiáng)輸電通道的建設(shè),合理兼顧向中間地區(qū)安全可靠供電的需要。59 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能 58 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能 在具體實(shí)施時(shí),技術(shù)要點(diǎn)如下:重點(diǎn)是建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)的受端電網(wǎng),方便電力分配,提高系統(tǒng)安全穩(wěn)定水平。初步設(shè)想在京津冀、華中東部、華東等負(fù)荷中心形成特高壓環(huán)網(wǎng),電網(wǎng)具有強(qiáng)大的交換能力,滿足電源基地送出電力在受端的分配需求。堅(jiān)持電源合理分層分區(qū)接入系統(tǒng)。送端電源宜直接接入特高壓電
33、網(wǎng),為了解決受端電網(wǎng)的電壓支撐問題,保證電網(wǎng)安全,一方面應(yīng)合理配置無功補(bǔ)償裝置,另一方面受端系統(tǒng)部分大機(jī)組宜直接接入特高壓電網(wǎng)。應(yīng)合理安排電磁環(huán)網(wǎng)運(yùn)行方式。特高壓電網(wǎng)運(yùn)行初期存在的1000/500千伏電磁環(huán)網(wǎng)運(yùn)行問題,應(yīng)遵循“電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則”的規(guī)定,結(jié)合具體運(yùn)行方式進(jìn)行分析,確定解環(huán)與否及解環(huán)的時(shí)機(jī),做出合理決策。60 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能 59 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能 2. 按照“電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則”規(guī)定的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì) 在規(guī)劃電網(wǎng)時(shí),充分考慮電網(wǎng)在發(fā)生各種嚴(yán)重故障下的安全穩(wěn)定水平,避免形成可能引發(fā)低頻振蕩的電網(wǎng)結(jié)構(gòu),形成靈活性和適應(yīng)性均很強(qiáng)的
34、合理的網(wǎng)架結(jié)構(gòu),滿足“電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則”規(guī)定的三級(jí)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn),為電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行打下良好的基礎(chǔ)。61 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能60 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能 3. 對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性進(jìn)行充分的科學(xué)論證工作 在同步電網(wǎng)構(gòu)建及特高壓電網(wǎng)論證工作中,對(duì)“十二五”期間和2020年前后我國同步電網(wǎng)初步方案進(jìn)行了潮流、穩(wěn)定計(jì)算分析。計(jì)算結(jié)果表明,初步方案的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)合理,符合“電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則”規(guī)定的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn),具體情況如下: 62 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能61 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能 特高壓電網(wǎng)潮流分布合理,線路利用率較高,遠(yuǎn)景輸送功率平均每
35、回線可達(dá)400萬千瓦,部分線路可達(dá)500萬千瓦,對(duì)于輸電距離較遠(yuǎn)而送端電網(wǎng)又薄弱的電源直接送出線路,通過采用串補(bǔ)等技術(shù),也能夠提高其輸送能力,線路的輸電能力可以充分發(fā)揮。 63 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能62 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能華北華中華東交流特高壓同步電網(wǎng)方案結(jié)構(gòu)堅(jiān)強(qiáng),動(dòng)態(tài)穩(wěn)定水平較高,不存在影響系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的弱阻尼區(qū)域低頻振蕩模式。系統(tǒng)中發(fā)生單一交流故障,正常清除故障,可以保持穩(wěn)定運(yùn)行;發(fā)生嚴(yán)重的多重故障或失去一個(gè)特高壓交流通道,電網(wǎng)可以承受較大的功率轉(zhuǎn)移,仍可以保持穩(wěn)定。 送端系統(tǒng)發(fā)生類似的嚴(yán)重故障時(shí),只需利用目前已經(jīng)十分成熟的控制技術(shù),切除送端部分發(fā)
36、電機(jī)組即可保持穩(wěn)定。64 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能華北63 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能4. 綜合采取各種應(yīng)對(duì)策略,提高特高壓電網(wǎng)的安 全性 為進(jìn)一步提高特高壓電網(wǎng)的安全性,經(jīng)過深入細(xì)致的計(jì)算分析,提出如下的多種應(yīng)對(duì)策略:(1)堅(jiān)持“統(tǒng)一調(diào)度,分級(jí)管理”的調(diào)度體系 我國電網(wǎng)調(diào)度管理?xiàng)l例正式確立了五級(jí)電網(wǎng)度機(jī)構(gòu)的法律地位,形成了適應(yīng)電網(wǎng)運(yùn)行客觀規(guī)律和中國國情的“統(tǒng)一調(diào)度,分級(jí)管理”的調(diào)度體系。65 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能464 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能 統(tǒng)一調(diào)度包括統(tǒng)一安排全網(wǎng)的運(yùn)行方式和主要發(fā)輸電設(shè)備的檢修進(jìn)度,統(tǒng)一布置和協(xié)調(diào)全網(wǎng)性的安全穩(wěn)
37、定措施和繼電保護(hù)配置,統(tǒng)一指揮電網(wǎng)的運(yùn)行操作和事故處理,統(tǒng)一部署和指揮發(fā)電廠的功率調(diào)整以適應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷的時(shí)刻變化,統(tǒng)一指導(dǎo)全網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化和通信設(shè)備的運(yùn)行,統(tǒng)一制定全網(wǎng)的運(yùn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等。分級(jí)管理是由于電網(wǎng)是分層、分區(qū)構(gòu)建的,因此要實(shí)行分級(jí)負(fù)責(zé),在各自的調(diào)度范圍內(nèi),具體落實(shí)統(tǒng)一調(diào)度的各項(xiàng)要求,自主處理本級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)職責(zé)范圍內(nèi)的電網(wǎng)運(yùn)行事宜?!敖y(tǒng)一調(diào)度,分級(jí)管理”是一個(gè)不可分割的整體,可以理解為統(tǒng)一調(diào)度是分級(jí)管理基礎(chǔ)上的統(tǒng)一調(diào)度,分級(jí)管理是統(tǒng)一調(diào)度下的分級(jí)管理。66 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能 65 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能多年以來的實(shí)踐和國外的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)證明,統(tǒng)一調(diào)度不僅是
38、電力生產(chǎn)特點(diǎn)的要求,也是發(fā)揮大電網(wǎng)優(yōu)越性的可靠保障。從統(tǒng)一調(diào)度的內(nèi)容可以看出,電網(wǎng)的安全要靠統(tǒng)一調(diào)度來保障,電能質(zhì)量要靠統(tǒng)一調(diào)度來保證,大電網(wǎng)的優(yōu)越性要靠統(tǒng)一調(diào)度來發(fā)揮,聯(lián)網(wǎng)各方的利益要靠統(tǒng)一調(diào)度來體現(xiàn)。電網(wǎng)必須實(shí)行統(tǒng)一調(diào)度,各方協(xié)調(diào)配合,才能提高防御事故的能力。67 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能多66 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能 我國電網(wǎng)在發(fā)展過程中,堅(jiān)定不移地嚴(yán)格執(zhí)行電網(wǎng)調(diào)度管理?xiàng)l例和電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則等法規(guī)和強(qiáng)制性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),電網(wǎng)安全管理就更加科學(xué)和有效。當(dāng)電網(wǎng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性發(fā)生矛盾時(shí),要把保證電網(wǎng)安全放在第一位,按照電網(wǎng)的統(tǒng)一調(diào)度和指揮,采取有效措施,維護(hù)電網(wǎng)安
39、全穩(wěn)定運(yùn)行。68 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能 67 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能歷次電網(wǎng)事故證明,在事故處理和恢復(fù)過程中,統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一指揮和協(xié)調(diào)配合更為重要,任何指揮和技術(shù)措施配合上的不協(xié)調(diào),都會(huì)造成事故擴(kuò)大,延緩恢復(fù)的時(shí)間。而堅(jiān)持電網(wǎng)的統(tǒng)一調(diào)度以及事故情況下的統(tǒng)一指揮,局部發(fā)生的停電事故,都能夠及時(shí)切除或控制在局部地區(qū)。特別是近幾年夏季,不少配電變壓器和配電線路滿負(fù)荷或過負(fù)荷運(yùn)行,許多地區(qū)出現(xiàn)拉路限電,錯(cuò)峰調(diào)荷頻繁,但這一切都在電網(wǎng)的統(tǒng)一調(diào)度和指揮下進(jìn)行,對(duì)可能出現(xiàn)的各種事故情況都制定了預(yù)防方案,電網(wǎng)經(jīng)受住了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。 69 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能歷
40、68 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能(2)建設(shè)完善的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng),防范故障 擴(kuò)大化建設(shè)區(qū)域性安全穩(wěn)定控制系統(tǒng),其設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則的要求,三道防線的配置應(yīng)該互相協(xié)調(diào)。通過快速動(dòng)作的繼電保護(hù)裝置、安全自動(dòng)裝置、低壓低周減載、快速振蕩解列和失步解列裝置的合理配置和相互協(xié)調(diào)配合,在系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)能夠及時(shí)采取穩(wěn)定控制措施保持系統(tǒng)穩(wěn)定,并在局部系統(tǒng)無法維持穩(wěn)定時(shí)能夠及時(shí)將故障區(qū)域隔離,避免事故擴(kuò)大。70 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能(69 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能(3)加強(qiáng)故障應(yīng)對(duì)措施的預(yù)先研究,提高快速應(yīng)對(duì)能力加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)安全穩(wěn)定特性的研究,特別是事
41、故后方式和檢修方式等的研究,使運(yùn)行人員在故障后能夠及時(shí)采取措施調(diào)整運(yùn)行方式,避免線路過載等引發(fā)連鎖反應(yīng),增強(qiáng)安全穩(wěn)定控制對(duì)不同運(yùn)行方式的適應(yīng)性。提高系統(tǒng)仿真能力,通過建立在線預(yù)防分析和控制系統(tǒng),對(duì)一些實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)的運(yùn)行方式進(jìn)行快速而準(zhǔn)確的安全穩(wěn)定分析,及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患,提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。加強(qiáng)系統(tǒng)停電事故后的恢復(fù)措施研究。加快停電事故后的恢復(fù),減少社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失。71 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能(70 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能(4)優(yōu)化同步電網(wǎng)規(guī)模為避免發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí),因失去電源容量過多而引起受端系統(tǒng)崩潰,要求一組送電回路的輸電容量控制在合理范圍內(nèi),每一組送電回路的最大輸
42、送容量所占受端總負(fù)荷的比例一般不超過10%。隨著特高壓交、直流骨干網(wǎng)架的建設(shè),西部和北部的大型水、火電基地,將通過特高壓交、直流送電線路向華中、華東送電。與500千伏線路相比,特高壓線路的輸電能力大大提高,按照一個(gè)通道2-4回線考慮,則一個(gè)特高壓送電通道的輸電能力可達(dá)600-1600萬千瓦;一回800千伏直流輸送功率達(dá)640萬千瓦。為了滿足如此規(guī)模的送電需要,受端網(wǎng)也應(yīng)該具有足夠大的規(guī)模。因此,應(yīng)該優(yōu)化同步電網(wǎng)的規(guī)模,與特高壓電網(wǎng)的輸電能力相適應(yīng),避免發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí),因失去電源容量過多而引起系統(tǒng)崩潰。72 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能71 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能(5)
43、采用新技術(shù)提高特高壓電網(wǎng)安全穩(wěn)定水平可控電抗器在特高壓電網(wǎng)中可解決長(zhǎng)距離重載線路限制過電壓和無功補(bǔ)償之間的矛盾;串聯(lián)補(bǔ)償能夠縮短送、受端之間的電氣聯(lián)系,并有利于增強(qiáng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性,應(yīng)考慮將這些技術(shù)應(yīng)用于特高壓電網(wǎng)中。隨著特高壓緊湊型輸電技術(shù)和FACTS技術(shù)研究的深入開展,將有更多的新技術(shù)在特高壓電網(wǎng)中發(fā)揮作用。73 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能(72 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能 總之,構(gòu)建堅(jiān)強(qiáng)的特高壓同步電網(wǎng),可以顯著提高電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性;而通過合理規(guī)劃電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和采取必要的應(yīng)對(duì)措施,也可以保障特高壓大同步電網(wǎng)的安全性。片面強(qiáng)調(diào)大同步電網(wǎng)的所謂“巨大風(fēng)險(xiǎn)” ,從而認(rèn)為只有各區(qū)
44、域電網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行才能保證安全穩(wěn)定運(yùn)行的觀點(diǎn)是不科學(xué)的。74 六 華北華中華東同步電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性能 總之73 七. 關(guān)于交直流混合輸電的運(yùn)行特性1. 交、直流輸電方式各有所長(zhǎng),相輔相成 80年代初期以來,我國電力工作者在三峽電站及其輸電系統(tǒng)規(guī)劃、西電東送和全國聯(lián)網(wǎng)研究中,對(duì)交、直流輸電的特點(diǎn)和適用范圍進(jìn)行過大量全面深入的研究工作,為電網(wǎng)的規(guī)劃、建設(shè)和運(yùn)行提供了技術(shù)指導(dǎo)和依據(jù)。75 七. 關(guān)于交直流混合輸電的運(yùn)行特性1. 交74 七. 關(guān)于交直流混合輸電的運(yùn)行特性基本的共識(shí)可歸納為:交、直流輸電方式各有所長(zhǎng),本身沒有排他性,而是相輔相成的;在電網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)中要注意發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì),使兩種輸電方式各盡
45、所能,相得益彰。76 七. 關(guān)于交直流混合輸電的運(yùn)行特性75 七. 關(guān)于交直流混合輸電的運(yùn)行特性2. 電網(wǎng)互聯(lián)的基本方式 (1)交流同步聯(lián)網(wǎng) 不同的電網(wǎng)通過交流線路聯(lián)結(jié)在一起同步運(yùn)行,并實(shí)現(xiàn)功率輸送和交換,這是最普遍采用的一種聯(lián)網(wǎng)形式。 (2)虛同步聯(lián)網(wǎng) 將某電網(wǎng)中的一個(gè)電站或一部分系統(tǒng)(包括負(fù)荷與發(fā)電站)從電網(wǎng)中分離出去,通過交流聯(lián)絡(luò)線同另一電網(wǎng)同步聯(lián)網(wǎng)。在事故情況下,聯(lián)絡(luò)線必須斷開時(shí),電站或這部分系統(tǒng)又聯(lián)回原電網(wǎng),如奧地利的維也納東南系統(tǒng)與匈牙利的聯(lián)網(wǎng)即為虛同步聯(lián)網(wǎng)。 77 七. 關(guān)于交直流混合輸電的運(yùn)行特性76 七. 關(guān)于交直流混合輸電的運(yùn)行特性 (3)直流非同步聯(lián)網(wǎng) 不同的電網(wǎng)通過直流
46、輸電線路或背靠背換流站實(shí)現(xiàn)輸電和互聯(lián),隔絕電網(wǎng)間的頻率聯(lián)系,僅實(shí)現(xiàn)電功率的交換。 (4)交直流并聯(lián)聯(lián)網(wǎng) 交/直流輸電線路在送端并聯(lián)向受端輸電,實(shí)現(xiàn)同步聯(lián)網(wǎng)。如美國西部太平洋交直流并聯(lián)聯(lián)網(wǎng)工程;我國南方電網(wǎng)天廣和貴廣交直流并聯(lián)輸電工程等等。78 七. 關(guān)于交直流混合輸電的運(yùn)行特性77 七. 關(guān)于交直流混合輸電的運(yùn)行特性3.交、直流并聯(lián)混合輸電的技術(shù)特點(diǎn) 其優(yōu)點(diǎn)是既可發(fā)揮交流聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì),又可利用直流輸電傳輸功率可快速調(diào)節(jié)的特點(diǎn)來改善系統(tǒng)的穩(wěn)定,有利于綜合發(fā)揮交流和直流輸電的優(yōu)勢(shì),但要注意的是交流和直流系統(tǒng)的輸送能力要有一個(gè)恰當(dāng)?shù)谋壤?,?yīng)掌握以下的原則:79 七. 關(guān)于交直流混合輸電的運(yùn)行特性78
47、七. 關(guān)于交直流混合輸電的運(yùn)行特性 交流線路故障時(shí),能借助于直流系統(tǒng)的功率調(diào)制等快速調(diào)節(jié)功能,保證系統(tǒng)穩(wěn)定; 直流線路故障時(shí),其甩至與之并聯(lián)的交流線上的功率應(yīng)該不超過系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定所能承受的程度。 根據(jù)上述原則,顯然如采用強(qiáng)直流、弱交流的聯(lián)網(wǎng)方式,不利于系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,應(yīng)予避免。80 七. 關(guān)于交直流混合輸電的運(yùn)行特性79 七. 關(guān)于交直流混合輸電的運(yùn)行特性 對(duì)交/直流并列輸電系統(tǒng)安全運(yùn)行特性的要求如下:除電源直接送出的直流線路外,直流單極閉鎖故障引起的潮流轉(zhuǎn)移對(duì)交流系統(tǒng)形成沖擊,系統(tǒng)應(yīng)保持穩(wěn)定;對(duì)于電源直接送出的直流線路單極閉鎖故障,可考慮采取切機(jī)措施。除電源直接送出的交流線路外,交流系統(tǒng)側(cè)輸電
48、線路發(fā)生三永短路及單永短路故障等故障,系統(tǒng)都應(yīng)保持穩(wěn)定;對(duì)于電源直接送出的交流線路,發(fā)生三永短路故障,可考慮采取切機(jī)措施。81 七. 關(guān)于交直流混合輸電的運(yùn)行特性80 七. 關(guān)于交直流混合輸電的運(yùn)行特性受端換流站交流側(cè)發(fā)生短路故障,雖然可能會(huì)出現(xiàn)換相失敗,但故障切除后直流系統(tǒng)應(yīng)能夠恢復(fù)正常運(yùn)行。直流調(diào)制能夠減小交、直流系統(tǒng)故障對(duì)系統(tǒng)的沖擊,有效地抑制故障后的系統(tǒng)振蕩,以及增強(qiáng)系統(tǒng)的阻尼特性,應(yīng)進(jìn)行研究。82 七. 關(guān)于交直流混合輸電的運(yùn)行特性81 七. 關(guān)于交直流混合輸電的運(yùn)行特性 直流雙極閉鎖故障是嚴(yán)重的故障形式,故障極功率 轉(zhuǎn)移至交流系統(tǒng),會(huì)引起交流線路功率和電壓的振蕩。 為防止直流雙極閉
49、鎖故障引起系統(tǒng)功角和電壓失穩(wěn),可考慮采取的措施有在送端切除一定容量發(fā)電機(jī)組、解列電網(wǎng)等,應(yīng)結(jié)合具體情況進(jìn)行研究后確定。83 七. 關(guān)于交直流混合輸電的運(yùn)行特性82 七. 關(guān)于交直流混合輸電的運(yùn)行特性交/直流并聯(lián)輸電系統(tǒng)輸送功率極限對(duì)交流輸電通道中間電網(wǎng)運(yùn)行條件的變化比較敏感。具體表現(xiàn)為:交流輸電通道中間樞紐節(jié)點(diǎn)的電壓支撐對(duì)輸送功率極限的影響很大。交流輸電通道中間電網(wǎng)的旋轉(zhuǎn)備用對(duì)輸送功率極限有一定影響,這是由于中間電網(wǎng)開機(jī)增多,動(dòng)態(tài)無功支持能力增強(qiáng)。84 七. 關(guān)于交直流混合輸電的運(yùn)行特性83七. 關(guān)于交直流混合輸電的運(yùn)行特性 研究和增強(qiáng)交直流并列運(yùn)行系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性能 交、直流并列運(yùn)行方式下,
50、直流發(fā)生單極閉鎖故障,隨著直流功率轉(zhuǎn)移,系統(tǒng)功角振蕩衰減緩慢,阻尼較弱,可能引發(fā)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問題。 例如天廣交/直流輸電系統(tǒng),當(dāng)天平線輸送功率為1450MW,直流單極閉鎖故障,系統(tǒng)不能保持動(dòng)態(tài)穩(wěn)定,約在1000個(gè)周波左右的時(shí)刻,系統(tǒng)失去穩(wěn)定,表現(xiàn)為緩慢的增幅振蕩。 其原因是系統(tǒng)對(duì)區(qū)域間的振蕩阻尼不足;網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化后,原有PSS參數(shù)的配置需調(diào)整。 85七. 關(guān)于交直流混合輸電的運(yùn)行特性84七. 關(guān)于交直流混合輸電的運(yùn)行特性需要考慮采取的主要措施如下:隨著系統(tǒng)發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化,適當(dāng)調(diào)整PSS參數(shù)配置。加強(qiáng)無功補(bǔ)償規(guī)劃和建設(shè),提高動(dòng)態(tài)電壓支持能力。利用直流調(diào)制附加控制措施??刂茢嗝孑斔凸β省?86七
51、. 關(guān)于交直流混合輸電的運(yùn)行特性85七. 關(guān)于交直流混合輸電的運(yùn)行特性利用直流附加控制功能,提高輸送能力 直流功率調(diào)制(例如雙側(cè)頻率調(diào)制)和緊急功率提升都能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定極限水平。 在直流功率調(diào)制和合理的緊急功率提升組合控制方式下,交直流斷面輸送功率極限水平可能達(dá)到取決于交流系統(tǒng)側(cè)的靜態(tài)穩(wěn)定水平和直流系統(tǒng)的長(zhǎng)期過負(fù)荷能力。 87七. 關(guān)于交直流混合輸電的運(yùn)行特性利用直流附加控制功86七. 關(guān)于交直流混合輸電的運(yùn)行特性建立可靠的交/直流并聯(lián)輸電的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)至關(guān)重要 天廣交直流輸電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)由四個(gè)控制站組成,即馬窩換流站、天生橋二級(jí)電站、平果變電站和來賓變電站,是比較典型的區(qū)域控
52、制型安穩(wěn)控制系統(tǒng)。 88七. 關(guān)于交直流混合輸電的運(yùn)行特性建立可靠的交/直流87天廣交直流并聯(lián)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)分布圖貴州云南廣東GGGGGGGG天二平果來賓梧州天一巖灘沙塘GGSSCSSCSSCSSC89天廣交直流并聯(lián)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)分布圖貴州云南廣東GGGG88七. 關(guān)于交直流混合輸電的運(yùn)行特性 安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)需考慮的主要故障形態(tài):直流單極故障;直流雙極故障;交流輸電線路故障,包括單相(重合成功和不成功)和三相短路故障;變壓器三相短路及無故障跳閘;交流輸電線路雙回同時(shí)因故障跳開。系統(tǒng)振蕩失步。90七. 關(guān)于交直流混合輸電的運(yùn)行特性 安全穩(wěn)定控制系89七. 關(guān)于交直流混合輸電的運(yùn)行特性 安全
53、穩(wěn)定控制系統(tǒng)需適應(yīng)的主要運(yùn)行方式:交/直流輸電系統(tǒng)正常運(yùn)行方式 交/直流輸電系統(tǒng)檢修方式 交/直流系統(tǒng)輸送功率變化方式 直流單極運(yùn)行方式 純交流運(yùn)行方式(直流停運(yùn)) 交直流分列運(yùn)行方式 直流孤島運(yùn)行方式91七. 關(guān)于交直流混合輸電的運(yùn)行特性 安全穩(wěn)定控制系90七. 關(guān)于交直流混合輸電的運(yùn)行特性 安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)配置的主要技術(shù)措施:直流緊急功率提升或回降;根據(jù)故障形態(tài)切除不同容量送端發(fā)電機(jī)組;根據(jù)故障形態(tài)確定和執(zhí)行不同的解列電網(wǎng)方案。 該安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)自2001年投運(yùn)以來,在天廣交/直流混合系統(tǒng)發(fā)生多次交、直流系統(tǒng)故障時(shí),均正確動(dòng)作,保證了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。92七. 關(guān)于交直流混合輸電的運(yùn)行特性 安全穩(wěn)定控制系91七. 關(guān)
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