保障电力系统安全稳定运行,如何加强电力系统规划?

电力大力士 2023-04-24
3422 字丨阅读本文需 8 分钟

据国家能源局,电力系统稳定工作是以保障电力系统安全稳定运行为目标,统筹发输供用储各环节的系统性全局性综合性工作,是电力行业管理的重要内容。

一、电力规划要有动态的创新思维

电力有沉没成本高、投资周期长的显著特点,但由于我国一直有比较强的规划指引,整体上不仅基本适应了这些年经济社会发展的需要,同时还打下了比较深厚的工业物质基础。而从“十三五”发展过来,新能源装机容量快速增长、分布式能源大量涌现、电力电子设备高比例接入等,在推进行业进步的同时也带来了直接的结构性压力,较为突出的,还有电力与能源特性上交互衍生出的复杂性,又是在过去未曾有过的。所有这些变化都表明了这样一个明显的演进趋势,即电力工业正进入由量变引发质变的新阶段。其实,这一认知与新型电力系统概念的提出是相契合的,这也可以进一步解释为什么需要提出新型电力系统的概念来概括发展的阶段性特点与趋势。因此,需要主动追问:与此相关的电力系统规划是否正面临着整体重塑的挑战?

答案是肯定的,只是这个答案的本身对智库又是一个艰巨的研究挑战。电力规划的动态性成为新常态,其不确定性正成为其规律性的体现,这种规律性还不可避免,有其必然出现的模糊性。挑战的核心在于,规划研究的思维方式并不需纠结于试图完全搞清楚模糊性,而是认知模糊性内涵的不确定性,用新的创新思维主动管理这样的不确定性,类似我们现在常讲的“韧性”观念的转变。

电力规划的方法论乃至世界观的整体重塑,已经迫在眉睫。这不是一种急躁,而是与时俱进。尤其由智库在“电力先行”中的“观念先行”特殊性所决定的,更要在变化中争取思考先机。“唯一不变的就是变化”,这句曾耳熟能详的话,今天又有了十分具体的现实意义。

二、夯实新型电力系统稳定基础

完善合理的电源结构。统筹各类电源规模和布局。可靠发电能力要满足电力电量平衡需要并留有合理裕度,为系统提供足够的调峰、调频、调压能力;科学确定电源接入电网电压等级,实现对各级电网的有效支撑;构建多元互补的综合能源供应体系。增强常规电源调节支撑能力。新建煤电机组全部实现灵活性制造,加快存量煤电机组灵活性改造,支持退役火电机组调相功能改造,不断提高机组涉网性能;积极推进水电站依法合规增容扩机,新建水电机组应具备调相功能;积极安全有序发展核电,适度布局调峰气电。大力提升新能源主动支撑能力。推动系统友好型电站建设,逐步实现新能源在电力供应和稳定支撑方面的可靠替代;协同推进大型新能源基地、调节支撑电源和外送通道开发建设,保障外送电力的连续性和稳定性。

构建坚强柔性电网平台。明确网架构建原则。构建分层分区、结构清晰、安全可控、灵活高效的电网网架,合理确定同步电网规模;保证电网结构强度,保持必要的灵活性和冗余度,适应运行方式的灵活调整,具备与特高压直流、新能源规模相适应的抗扰动能力。提高直流送受端稳定水平。直流送端要合理分群,控制同送端、同受端直流输电规模,新增输电通道要避免过于集中;直流受端要优化落点布局,避免落点过于密集;常规直流受端和新能源高占比地区应具备足够的电压支撑能力,短路比等指标要符合要求;积极推动柔性直流技术应用。促进各级电网协调发展。合理控制短路电流水平,适时推动电网解环和电网柔性互联;推动建设分布式智能电网,统一开展稳定管理,实现与大电网的兼容互补和友好互动。

深挖电力负荷侧灵活性。整合负荷侧需求响应资源。将微电网、分布式智能电网、虚拟电厂、电动汽车充电设施、用户侧源网荷储一体化聚合等纳入需求侧响应范围,推动可中断负荷、可控负荷参与稳定控制。完善负荷控制手段。建立完善市场化激励机制,明确各参与主体的市场地位,引导各类市场主体参与负荷控制建设和运营,创新负荷控制技术和方式;加快新型电力负荷管理系统建设,强化负荷分级分类管理和保障,实现负荷精准控制和用户精细化用能管理。强化负荷控制执行刚性。科学制定负荷控制方案,明确负荷控制的执行条件,对保障电网安全稳定运行的负荷控制措施,电网企业要严格执行,确保系统安全。

科学安排储能建设。按需建设储能。根据电力系统需求,统筹各类调节资源建设,因地制宜推动各类型、多元化储能科学配置,形成多时间尺度、多应用场景的电力调节能力,更好保障电力系统安全稳定灵活运行,改善新能源出力特性和负荷特性,支撑高比例新能源外送。有序建设抽水蓄能。有序推进具备条件的抽水蓄能电站建设,探索常规水电改抽水蓄能和混合式抽水蓄能电站技术应用,新建抽水蓄能机组应具备调相功能。积极推进新型储能建设。充分发挥电化学储能、压缩空气储能、飞轮储能、氢储能、热(冷)储能等各类新型储能的优势,探索储能融合发展新场景,提升电力系统安全保障水平和系统综合效率。

三、促进电力电量各方需求相平衡

电力电量平衡主要有电力平衡、电量平衡、调峰平衡,是电源规划首先必须满足的条件,即电源规划的主要约束条件。

电力平衡指电力系统的装机容量应等于系统发电负荷再加上一个固定的备用率。装机容量是指被利用的那一部分容量,即参与平衡的发电厂须以利用容量列表。利用容量须在发电厂额定容量中扣除受阻容量。受阻容量是发电设备由于自身及外部原因而导致比额定容量低的部分。

电量平衡指电力系统的所需电量等发电厂所发电量。我国燃煤发电厂的比重很大,电量平衡中可把系统中发电厂分为非燃煤电厂和燃煤电厂。火电机组比例较大的系统,只要满足电力平衡,电量平衡一般没有问题,因此电量平衡往往可以忽略。对于水电机组比例较大且利用小时较低的系统,除电力平衡外,还应进行电量平衡。

调峰平衡指电力系统最大峰谷差日峰谷差再加上一个备用率应等于发电厂调峰能力。调峰能力等发电机组最大出力与最小技术出力之差。系统调峰问题往往是电网接纳风电能力的控制条件。

调峰平衡的目的是在系统中电源总量及构成既定、且满足电力平衡和电量平衡的条件下,检验系统调峰是否存在问题,即各类电源的调峰能力之和是否与系统对调峰的需求相平衡。

四、构建稳定技术支撑体系

攻关新型电力系统稳定基础理论。研究高比例可再生能源、高比例电力电子设备接入电力系统的稳定机理,掌握电力系统故障暂态过渡过程,加快攻关源荷双侧高度不确定性环境下电力电量平衡理论,突破海量异构资源的广域协调控制理论。深入研究新型储能对电力系统安全稳定支撑作用,加快建立完善各类灵活调节性资源规划设计理论。

提升系统特性分析能力。推进电力系统多时间尺度仿真能力建设。在电力系统各环节深入开展仿真分析,研究标准化仿真模型,推动新能源发电机组参数开放共享,对高比例电力电子设备接入电网开展电磁暂态仿真校核,建立集中式新能源、新型储能、直流等详细仿真模型,开展含分布式电源的综合负荷模型建模。加强电力系统稳定特性分析。充分考虑运行工况的随机波动性,强化在线安全分析应用,充分利用实际故障和系统性试验开展研究,掌握系统安全稳定边界。

强化系统运行控制能力。融合先进信息通信技术,汇集一次能源、设备状态、用户侧资源、气象环境等各类信息,构建全网监视、全局分析、协同控制、智能决策、主配一体的调度技术支持系统,提高电力系统运行控制数字化水平,实现调度决策从自动化向智能化转变。提升新能源和配电网的可观、可测、可控能力,实现分布式电源、可控负荷的汇聚管理,同步加强网络安全管理。

加强系统故障防御能力。巩固和完善电力系统安全防御“三道防线”,开发适应高度电力电子化系统的继电保护装置,研究针对宽频振荡等新型稳定问题的防御手段,扩展稳定控制资源池,滚动完善控制策略,加强安全自动装置状态和可用措施量的在线监视,保障电力电子化、配电网有源化环境下稳定控制措施的有效性。研究新能源高占比情形下发生极端天气时的电力系统稳定性措施。加强电力系统故障主动防御,提升全景全频段状态感知水平,实现风险预测、预判、预警和预控。

加快重大电工装备研制。研发大容量断路器、大功率高性能电力电子器件、新能源主动支撑、大容量柔性直流输电等提升电力系统稳定水平的电工装备。推动新型储能技术向高安全、高效率、主动支撑方向发展。提高电力工控芯片、基础软件、关键材料和元器件的自主可控水平,强化电力产业链竞争力和抗风险能力。

加快先进技术示范和推广应用。紧密围绕电力系统稳定核心技术、重大装备、关键材料和元器件等重点攻关方向,充分调动企业、高校及科研院所等各方面力量,因地制宜开展电力系统稳定先进技术和装备的示范,积累运行经验和数据,及时推广应用成熟适用技术,加快创新成果转化。

构建稳定技术标准体系。充分发挥现有稳定技术标准体系作用。建立健全以《电力系统安全稳定导则》《电力系统技术导则》《电网运行准则》为核心的稳定技术标准体系,强化标准在引领技术发展、规范技术要求方面的重要作用。持续完善稳定技术标准体系。完善新能源并网技术标准,提高集中式、分布式新能源频率电压耐受能力和支撑调节能力;建立新型储能、虚拟电厂、分布式智能电网等新型并网主体的涉网技术标准;完善新型电力系统供需平衡、安全稳定分析与控制保护标准体系;开展黑启动及系统恢复、网络安全等电力安全标准研制;引领新形势下电力系统稳定相关国际标准制修订。

文章来源: 中国电力,央视网,建筑设计/城市规划设计

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来自:电力大力士
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