極端天氣對電力系統(tǒng)的影響及應對措施思考報告-華北電力大學

極端天氣對電力系統(tǒng)的影響及應對措施思考極端天氣對電力系統(tǒng)的影響及應對措施思考王增平2024年4月提綱華北由為大學結(jié)語23一、新型電力系統(tǒng)安全面臨的挑戰(zhàn)(一)極端天氣給電力系統(tǒng)帶來嚴重影響4一、新型電力系統(tǒng)安全面臨的挑戰(zhàn)(一)極端天氣給電力系統(tǒng)帶來嚴重影響5一、新型電力系統(tǒng)安全面臨的挑戰(zhàn)(一)極端天氣給電力系統(tǒng)帶來嚴重影響●累計36740條10kV及以上線路、2016座35kV及2023年12月13日，山西省遭遇凍雨災害運城地區(qū)共計4條高壓線路停運，金石線110kV垣曲縣城約12萬用戶停電數(shù)日，16日晚19時恢復6一、新型電力系統(tǒng)安全面臨的挑戰(zhàn)(一)極端天氣給電力系統(tǒng)帶來嚴重影響截止2020年底，德州風電光伏機組裝機占比27%;———實際負荷-----預計負荷(不考皮負荷削減)——負荷削減2月14日20時該地區(qū)負荷達69220MW,低溫和冰雪風暴導致大面7一、新型電力系統(tǒng)安全面臨的挑戰(zhàn)華業(yè)由為大學(一)極端天氣給電力系統(tǒng)帶來嚴重影響8華業(yè)由為大學華業(yè)由為大學(一)極端天氣給電力系統(tǒng)帶來嚴重影響我國某電網(wǎng)110kV以上線路受天氣影響跳閘數(shù)據(jù)我國某電網(wǎng)近三年內(nèi)110kV以上線路受天氣因素影響的跳閘次數(shù)占總跳閘次數(shù)比例分別為55%,57%,62%,呈逐年增長趨勢。9四川華中電網(wǎng)重慶華東電網(wǎng)華業(yè)由為大學四川華中電網(wǎng)重慶華東電網(wǎng)華業(yè)由為大學(二)電網(wǎng)運行安全風險加大西南電網(wǎng)系統(tǒng)通過7回直流送電華東華中電網(wǎng)圓林華東電網(wǎng)華東電網(wǎng)政平華新!楓奉賈3和國重料#黑思使北負流站陜武直流m夏州核R日出西3=副期33和國重料#黑思使北負流站陜武直流m夏州核R日出西3=副期3晉1子g讀華北電為大學●故障切除后康保站500kV母線電壓最高上升至1.70p.u.以上，導致大量風電機組因過電壓而脫網(wǎng)。一、新型電力系統(tǒng)安全面臨的挑戰(zhàn)華業(yè)由為大學(背后同步機)(背后同步機)短路電流kA短路電流kA短路電流KA華業(yè)電為大學(二)電網(wǎng)運行安全風險加大繼電保護面臨重大挑戰(zhàn)DGDG上游保護華業(yè)由為大學一、新型電力系統(tǒng)安全華業(yè)由為大學電網(wǎng)安全控制面臨重大挑戰(zhàn)1、電力系統(tǒng)運行方式的快速變化、故障的不確定性，以及電力電子設備的快速調(diào)節(jié)和黑匣子特征，使得預案式控制的適應性和準確性降低。發(fā)電交直互聯(lián)輸電網(wǎng)強隨機波動性仿真仿真計算負荷·控制策略快速性運行方式變化快變化大事故預想當前工況難以匹配酬環(huán)節(jié)稱定形態(tài)新酬環(huán)節(jié)稱定形態(tài)新世子:親統(tǒng)華業(yè)由為大學(二)電網(wǎng)運行安全風險加大交直流輸電網(wǎng)絡交直流輸電網(wǎng)絡Q6光伏健能風電大4P雨而一、新型電力系統(tǒng)安全面臨的挑戰(zhàn)而電網(wǎng)安全控制面臨重大挑戰(zhàn)3、系統(tǒng)從低頻、次/超同步到高頻的寬頻段振蕩場景增多，穩(wěn)定分析與控制更加復雜。EF國o電廠全停南海電”T“7.1”花園電廠次同步振蕩示意圖19.3Hz電流幅值此處穿越時間較短時間較長主導諾波電流頻率及幅值一、新型電力系統(tǒng)安全面臨的挑戰(zhàn)氣候?qū)＜抑赋?，全球現(xiàn)在已經(jīng)進入極端天氣高發(fā)時期，未來華北由為大學對話丁了匯新常態(tài)”極餾天氣是否會成為新常態(tài)”華業(yè)由為大學提綱華業(yè)電為大學華業(yè)電為大學(一)憂患意識在我國傳統(tǒng)文化中源遠流長源遠流長的中華文化中蘊含著強烈的風險意識、以及清晰的防范理念，其內(nèi)涵豐富，思想深刻，流淌著歲月的智慧，對于當今社會仍然起著積極借鑒作用。華業(yè)電為大學華業(yè)電為大學20世紀50年代20世紀90年代20世紀60至80年代風險管理效果評價實施風險管理計劃風險管理決策選擇風險管理技術風險評價風險估計風險識別建立風險管理目標華業(yè)由為大學風險管理效果評價實施風險管理計劃風險管理決策選擇風險管理技術風險評價風險估計風險識別建立風險管理目標華業(yè)由為大學優(yōu)勢局限性(四)風險管理理論的基本架構(gòu)風險管理技術風險分析風險決策風險處理風險管理技術風險分析風險回避損失控制風險回避損失預防損失控制主動放棄某項可能引發(fā)風險損失的活動風險管理理論的基本過程采取措施預防損失的發(fā)生主動放棄某項可能引發(fā)風險損失的活動風險管理理論的基本過程系統(tǒng)級風險評估所開展的工作華北由為大學系統(tǒng)級風險評估所開展的工作華北由為大學(五)風險理論在電力系統(tǒng)中的應用設備級風險評估暫態(tài)過電壓風險線路潮流越限風險節(jié)點電壓越限風險直流換相失敗風險系統(tǒng)安全風險系統(tǒng)穩(wěn)定風險同步穩(wěn)定性風險暫態(tài)過電壓風險線路潮流越限風險節(jié)點電壓越限風險直流換相失敗風險系統(tǒng)安全風險系統(tǒng)穩(wěn)定風險同步穩(wěn)定性風險連鎖故障風險負荷損失風險電動汽車并網(wǎng)風險分布式電源接入風險配電網(wǎng)運行風險設備老化設備檢修設備運行條件當前風險評估主要用于電網(wǎng)規(guī)劃、調(diào)度當前風險評估主要用于電網(wǎng)規(guī)劃、調(diào)度等領域。華業(yè)由為大學華業(yè)由為大學(四)風險理論在電力系統(tǒng)中的應用1、風險防控措施中的預防性控制主要包括提前調(diào)整系統(tǒng)運行方式、提前配置發(fā)電車等策略。發(fā)電廠光伏電站華北電為大學(四)風險理論在電力系統(tǒng)中的應用電力系統(tǒng)風險防控快速可靠的繼電保護，有效的預防性控制措施快速可靠的繼電保護，有效的預防性控制措施穩(wěn)定控制裝置及切機、切負荷緊急控制措施失步解列、頻率及電壓緊急控制策略第一道防線：第二道防線：第三道防線：華業(yè)由為大學華業(yè)由為大學電力系統(tǒng)“三道防線”為保障我國電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行做出了重要貢獻。現(xiàn)有風險防控策略多采用第二道防線和第三道防線的事后控制，第一道防線的預防性控制主要適應低風險場景，針對高風險正常運行故障發(fā)生故障切除切機切負荷切機切負荷預防性控制繼電保護華業(yè)由為大學提綱(一)實現(xiàn)極端天氣下設備風險的精準評估雨模型“干”字型鼓型線路結(jié)構(gòu)不可靠度鐵塔結(jié)構(gòu)不可筑度(一)實現(xiàn)極端天氣下設備風險的精準評估O*ee*線路結(jié)構(gòu)力學響應秋角結(jié)秋角結(jié)*的影響的影響的影響三、加強極端天氣下電力系統(tǒng)預防性控制研究與應用(一)實現(xiàn)極端天氣下設備風險的精準評估太陽太陽(沙公積輕)地表光僅板地表ssSS三、加強極端天氣下電力系統(tǒng)預防性控制研究與應用(一)實現(xiàn)極端天氣下設備風險的精準評估葉片受力情況示意伯努利流體方程風荷載方程計及疲勞特性的風機塔筒振動特性模態(tài)分析e-稱e-m第一階振型圖第二階振型圖5454華業(yè)電為大學NCRTHOHNABECTOCPOWERUNNEST平均風速10m/s下的塔簡頂部位移態(tài)有志態(tài)有平均風速16m/s下的塔筒頂部位移平均風速20m/s下的塔簡頂部位移—靜態(tài)頻率穩(wěn)定風險指標靜態(tài)電壓穩(wěn)定風險指標靜態(tài)功角穩(wěn)定風險指標靜態(tài)安全性風險指標線路潮流過載風險指標節(jié)點電壓越限風險指標三、加強極端天氣—靜態(tài)頻率穩(wěn)定風險指標靜態(tài)電壓穩(wěn)定風險指標靜態(tài)功角穩(wěn)定風險指標靜態(tài)安全性風險指標線路潮流過載風險指標節(jié)點電壓越限風險指標風險評估指標體系風險決策策略風險等級劃分華業(yè)電為大學華業(yè)電為大學孤島1(三)加強高風險情況下的預防性控制研究華業(yè)由為大學孤島1不包含任何事故線路孤島1不包含任何事故線路集中的場景。不包含任何事故線路3、仿真驗證：以某地區(qū)實際電網(wǎng)和臺風數(shù)據(jù)為例，對比預防性控制與事后控制的效果。華北電為大學(四)加強與氣象部門的聯(lián)合科技攻關加強微氣象/小氣候的預測精度，考慮微地形的影響，從而保障電力系統(tǒng)風險防控預案更加精確、風通0華業(yè)由為大學NCRTHOHNABECTOCPOWERUNNES華業(yè)由為大學NCRTHOHNABECTOCPOWERUNNES2