北极星智能电网在线讯:摘要
电网规划方案的合理性需要依据它的功能、经济性、可靠性、灵活性、适应性等多方面的综合协调程度来判断。为此,在梳理、分析和总结特高压网架方案性能研究已有成果的基础上,对特高压(UHV)网架的功能需求及不同网架方案在功能和可靠性方面的差异进行了补充分析,并进一步论述了中国发展特高压交直流电网的必要性、可行性和合理性;在系统可靠性方面,补充论述了不同网架方案的输供电能力充裕性;在系统安全的复杂性方面,补充论述了发生连锁故障的条件和电力系统大停电过程的复杂性。研究结果表明：若受端电网只能通过20回（7回送水电和13回送火电）特高压/超高压（UHV/EHV）直流输电线路大规模接受远方电力,则仅由水电季节性出力降低和部分直流停运便可直接导致该受端电网电力不足概率高达0.152;通过形成坚强网架后的特高压交直流输电网架方案来满足我国的输电需求相对比较可靠;电力系统安全防御体系的缺陷是造成电力系统特大规模停电的重要原因,因此在建立特高压交直流大电网的同时,应建立新一代电力系统安全监控系统,以完善大电网的安全防御体系。研究结果为特高压电网规划方案的多属性综合评价提供了参考。
引言
当前,中国经济发达地区传统能源资源逐步枯竭,能源资源与电力负荷在更大范围内呈逆向分布,远景燃料油短缺和价格上升导致煤炭运输成本过高和运力不足,经济发达的人口密集地区空气污染日趋严重。笔者曾在参与撰写的研究报告、专著、教材和论文[1-4]中论述了我国发展特高压输电的必要性以及特高压电网的部分功能及特性,指出为了应对这些问题,迫切需要发展特高压电网来作为我国能源传输的新途径,从而在更大的地理范围内实现能源资源的优化配置和利用,以确保我国能源安全,满足国民经济发展和人民生活水平提高的需求。
近年来,我国特高压网架方案论证工作备受我国政府、国内外相关专家学者、能源生产、传输和设备制造行业、银行业及投资参与者乃至新闻媒体及部分民众的关注,我国政府、学术界以及新闻媒体均多次组织持不同意见的学者对此项工作进行过讨论。然而,在特高压电网网架方案的选择方面至今未能达成共识,这种情况直接影响到我国多个五年建设发展计划的制定,对国民经济的发展已产生了不利的影响,因此亟需对特高压网架方案的功能和可靠性进行进一步论证。
在特高压网架功能评价分析方面,文献[1-5]阐述了特高压交、直流电网远距离大容量输电功能以及由此带来的社会、经济和环保效益。文献[6]对特高压交、直流输电的适用场合做了一些分析,认为特高压直流输电更适合大容量远距离输电场合,而特高压交流输电应用于大容量距离较近的输电场合。文献[5]指出交流输电工程中间可以落点,具有网络功能,可以根据电源分布、负荷布点、输送电力、电力交换等实际需要构成电网,特高压交流和特高压直流相辅相成,互为补充。
在特高压网架方案系统稳定性评价分析方面,文献[5,7]基于故障集仿真计算分析,对特高压电网的网架方案进行了系统稳定性校核,分别对中国国家电网2020年超高压交流目标网架方案以及特高压“三华”同步、异步目标网架规划方案的系统安全稳定性做了比较分析。此外,文献[8-11]还采用故障集对“三华”特高压同步方案进行了系统稳定校核计算分析。
电网规划方案是否合理,需要依据其功能、经济性、可靠性、灵活性、适应性等多方面的综合协调程度来判断。因此,电网规划方案优选问题属于多属性决策(MADM)问题,通常需要先对各个方案的各个属性进行分析和评价,然后在此基础上进行综合评价和排序[12-13]。而特高压电网规划方案的各个属性自身非常复杂,需要分别深入进行研究。特高压网架的功能和可靠性是电网规划方案的两个重要属性,而不同类型特高压网架的功能和可靠性问题较为复杂、涉及面较广,学术界对其认识和评价仍存在很大的分歧。部分学者认为在中国有必要发展特高压交、直流电网;而另一些学者则担心特高压交流大同步电网发生大规模停电时风险较高,认为中国应继续发展特高压直流和超高压交流电网,不主张建设特高压交流大同步电网。
针对上述分歧,本文在梳理、分析和总结上述文献研究成果的基础上,结合我国电力生产、电力汇集和输送分配对特高压网架的功能需求进行了分析,论述了不同特高压网架方案在功能、充裕性和安全性方面的差异,阐明了构建特高压交、直流电网方案的必要性、可行性和合理性,并针对特高压电网连锁故障和大停电过程复杂性的问题,提出了提高我国大电网安全稳定水平的相应措施。本项研究结果可为特高压电网规划方案的多属性综合评价提供参考。
