1、電網(wǎng)技術(shù)現(xiàn)狀
1.1 電力工業(yè)發(fā)展概況
電力工業(yè)是一個國家的經(jīng)濟命脈。改革開放以來，我國電力工業(yè)得到飛速發(fā)展，逐步縮小了與世界發(fā)達國家的差距。1996—2002年期間，我國新增發(fā)電裝機容量1.37億kW，年均1 957萬kW，占世界新增發(fā)電裝機容量的30%左右，居世界首位。2002年，我國發(fā)電量完成15 716.5億kW?h，發(fā)電裝機容量達到3.54億kW?h，均居世界第二位，僅次于美國。
隨著電力體制改革的深化，網(wǎng)廠分開，組建區(qū)域電力市場，我國電力工業(yè)管理體制發(fā)生了深刻變革。按照現(xiàn)行管理模式，我國電力工業(yè)主要由國家電網(wǎng)公司、南方電網(wǎng)公司，以及中國華能集團、中國大唐集團、中國華電集團、中國國電集團、中國電力投資集團五大發(fā)電集團公司負責(zé)運營，其他還有獨資、合資、地方等多種投資形式的發(fā)電公司。國家電力監(jiān)管委員會根據(jù)國務(wù)院授權(quán)，履行全國電力市場監(jiān)管職能。
國家電網(wǎng)公司現(xiàn)已形成東北、華北、華中、華東、西北5個區(qū)域電網(wǎng)，按照2002年統(tǒng)計數(shù)據(jù)，售電量占全國總量的83.3%。目前華東和華中電網(wǎng)之間實現(xiàn)了跨大區(qū)直流聯(lián)網(wǎng)，東北和華北實現(xiàn)了交流聯(lián)網(wǎng)，另外華北—華中、華中—西北、西北—川渝、山東—華東和川渝—貴州等跨區(qū)聯(lián)網(wǎng)工程正在建設(shè)或籌建之中。預(yù)計到2005年，將實現(xiàn)除新疆、西藏、海南和臺灣省外的全國互聯(lián)電網(wǎng)。因此，隨著跨區(qū)電網(wǎng)工程建設(shè)步伐的加快，我國將逐步實現(xiàn)西電東送、南北互供和全國聯(lián)網(wǎng)的格局，從而在全國范圍內(nèi)實現(xiàn)更廣泛的資源優(yōu)化配置，滿足國民經(jīng)濟發(fā)展和全面建設(shè)小康社會的需要。
經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國電力工業(yè)已取得舉世矚目的偉大成就，但與國外電力工業(yè)相比，目前還有很大的差距。
(1) 電氣化程度低。我國人均用電量約為世界平均值的1/3。
(2) 單機容量小，供電煤耗高。我國平均單機容量為54MW，平均供電煤耗率為392 g/kW?h，高出世界先進水平約60～70 g/kW?h。
(3) 電網(wǎng)薄弱，供電 可靠性差。長期以來我國發(fā)、輸、配電工程投資結(jié)構(gòu)不合理，造成城鄉(xiāng)電網(wǎng)薄弱，設(shè)備低效、陳舊，線損高，供電可靠性比發(fā)達國家低0.2%左右。
(4) 環(huán)境問題突出。我國發(fā)電能源構(gòu)成中，煤電比例大，2002年火力發(fā)電量占發(fā)電總量的80.05%。因我國動力用煤灰分高、含硫量大，加之煙氣除塵率低，SO2的排放處于失控狀態(tài)，使得如何有效地控制污染成為電力工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。
1.2 電網(wǎng)技術(shù)現(xiàn)狀
隨著我國電 網(wǎng)建設(shè)和規(guī)模的發(fā)展，尤其是互聯(lián)電網(wǎng)的發(fā)展，現(xiàn)代先進的輸電技術(shù)、電力電子技術(shù)、信息技術(shù)、安全穩(wěn)定控制技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，保證了互聯(lián)電網(wǎng)運行的安全性和經(jīng)濟性，這些技術(shù)的應(yīng)用代表了目前電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展水平。
(1) 超高壓交流輸電技術(shù)得到普遍應(yīng)用。目前我國東北、華北、華東、華中、南方電網(wǎng)已形成500 kV電壓等級的主干輸電網(wǎng)架。西北電網(wǎng)330 kV電壓等級現(xiàn)已無法滿足輸電需要，經(jīng)過論證和可行性研究，已開始建設(shè)高一級電壓等級750 kV輸變電工程。隨著我國電力工業(yè)的持續(xù)發(fā)展，1 000 kV以上特高壓輸電也存在應(yīng)用的可能性。
(2) 直流輸電技術(shù)具有輸電容量大、穩(wěn)定性好、控制靈活等優(yōu)點，在我國跨大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)中具有廣泛的應(yīng)用前景。除已投入運行的葛—南線外，天生橋—廣州、三峽—華東的直流輸電工程也于近期建成投入生產(chǎn)運行，其中三峽—華東直流輸送功率將達到300萬kW，在500 kV直流輸電領(lǐng)域居世界首位，對于加強我國資源優(yōu)化、提高大電網(wǎng)的安全性和經(jīng)濟性具有重要意義。
(3) 靈活交流輸電技術(shù)(FACTS)的應(yīng)用可實現(xiàn)對交流輸電功率和潮流的靈活控制，大幅度提高電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定水平。我國于90年代以來開始對FACTS技術(shù)進行系統(tǒng)的研究和開發(fā)，其中對500 kV超高壓輸電線路可控硅串聯(lián)補償(TCSC)的研究已取得成果，靜止同步補償器(ASVG)的實際裝置已投入試運行。
(4) 對電網(wǎng)互聯(lián)運 行安全的最大威脅是運行穩(wěn)定性的破壞。2001年我國頒布實施新的《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》，規(guī)定了三級安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，提出建立防止穩(wěn)定破壞的三道防線，用以指導(dǎo)電力系統(tǒng)設(shè)計、建設(shè)、運行和 管理。作為電力工業(yè)強制性標(biāo)準(zhǔn)，這個導(dǎo)則反映了目前我國電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制水平。
(5) 針對全國聯(lián)網(wǎng)初期網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系薄弱，大電源遠距離輸電問題比較復(fù)雜，采用技術(shù)先進的安全自動裝置和穩(wěn)定控制策略，保證互聯(lián)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。例如，福建—華東聯(lián)絡(luò)線、陽城電廠發(fā)輸電系統(tǒng)都采用了復(fù)雜的自動切機裝置，提高輸電網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力。
(6) 自動化技術(shù)得到了迅速發(fā)展，華北、華東、東北、華中、西北電網(wǎng)的調(diào)度中心已采用了現(xiàn)代化能量管理系統(tǒng)(EMS)。繼電保護和自動裝置全面推進微機化。自主開發(fā)的電力系統(tǒng)計算分析軟件在電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計、調(diào)度運行部門得到全面推廣應(yīng)用。
(7) 農(nóng)村電網(wǎng)經(jīng)過技術(shù)改造，結(jié)構(gòu)進一步優(yōu)化，自動化程度進一步提高，全國已有507個縣級電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)達到實用化要求，527個縣供電企業(yè)實現(xiàn)了通信組網(wǎng)。六氟化硫和真空斷路器、自動重合器、一點多址微波、光纖通信、配電自動化與負荷管理技術(shù)、無功動態(tài)補償?shù)刃录夹g(shù)在農(nóng)網(wǎng)得到了廣泛應(yīng)用。
?。?）電網(wǎng)的數(shù)字化水平大幅提高。截止到2002年底，已建光纖通信電路長約85 000 km，微波通信電路長約73 200 km，電力專用通信網(wǎng)各級干線電路已全部實現(xiàn)了數(shù)字化，基本覆蓋了全國36個網(wǎng)、省公司。以北京為中心連接各主要電網(wǎng)的電力通信、調(diào)度通信網(wǎng)絡(luò)已基本形成。
2、電網(wǎng)安全現(xiàn)狀與形勢
2.1 電網(wǎng)安全現(xiàn)狀
電力行業(yè)公用性和電力系統(tǒng)同時性的特點，決定電網(wǎng)事故影響大、速度快、后果嚴重。大電網(wǎng)事故不僅會給電力企業(yè)造成重大的經(jīng)濟損失，更嚴重地是會帶來巨大的政治、經(jīng)濟影響，甚至?xí)鹕鐣幕靵y。例如，1996年美國、馬來西亞、新西蘭相繼發(fā)生大停電事故，其中美國WSCC(Western Systems Coordinating Council)大停電事故波及美國本土十幾個州和加拿大的兩個省，導(dǎo)致電網(wǎng)解列成4個孤立系統(tǒng)，損失負 荷3 039萬kW，影響749萬用戶；新西蘭第一大城市奧克蘭市停電事故，停電限電時間長達40多天，學(xué)校停課，商店停業(yè)，居民外遷，甚至準(zhǔn)備實施緊急狀態(tài)，進行軍管。因此，從某種意義上說，電網(wǎng)安全關(guān)系到國家安全，關(guān)系到社會穩(wěn)定，是電力企業(yè)生存和發(fā)展的根本。
1998年國家電力公司成立之后，明確提出把電網(wǎng)安全作為安全工作的重中之重來抓，在建立和完善安全生產(chǎn)規(guī)章制度和管理機制，推行科學(xué)化、規(guī)范化管理過程中，始終把電網(wǎng)安全放在突出位置。在《安全生產(chǎn)工作規(guī)定》中，把防止大面積停電事故、防止電網(wǎng)瓦解事故作為公司系統(tǒng)安全生產(chǎn)總體目標(biāo)之一，強調(diào)了電網(wǎng)安全在公司系統(tǒng)安全生產(chǎn)工作中的重要性；在《電業(yè)生產(chǎn)事故調(diào)查規(guī)程》中，增加了電網(wǎng) 事故的分類和定性，突出電網(wǎng)事故的考核；在電網(wǎng)安全管理中，積極推行現(xiàn)代化管理手段，組織 開展輸電網(wǎng)安全性評價工作，倡導(dǎo)各網(wǎng)省公司通過安全性評價找出電網(wǎng)安全存在的薄弱環(huán)節(jié)，并有針對 性地制定整改措施，加強電網(wǎng)安全基礎(chǔ)。經(jīng)過幾年的努力，電網(wǎng)事故逐步得到有效控制，電網(wǎng)安 全水平達到新的高度，已連續(xù)6年未發(fā)生穩(wěn)定破壞、電網(wǎng)瓦解和大面積停電等大電網(wǎng)事故。2002年全國共發(fā)生對電網(wǎng)影響較大的事故36起，與2003年同比下降33.33%。
2003年國家電網(wǎng)公司正式運作以來，繼續(xù)堅持“安全第一，預(yù)防為主”的方針，全面落實安全生產(chǎn)責(zé)任制，堅持多年形成的行之有效的安全生產(chǎn)管理手段和運行機制；適應(yīng)改革形勢，認真研究和建立滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的網(wǎng)廠協(xié)調(diào)的安全管理機制，加強對并網(wǎng)電廠的安全管理和技術(shù)服務(wù)；結(jié)合現(xiàn)代安全生產(chǎn)管理發(fā)展的要求，全面推動安全性評價工作，倡導(dǎo)各網(wǎng)省公司接受基于風(fēng)險管理的安全管理理念，以安全性評價為龍頭，實施自下而上與自上而下相結(jié)合的基于風(fēng)險辨識、風(fēng)險分析、風(fēng)險評估、風(fēng)險控制的閉環(huán)過程管理，全面夯實企業(yè)安全生產(chǎn)基礎(chǔ)。在電力供需矛盾日益突出、并網(wǎng)機組運行不穩(wěn)等不利因素的影響下，繼續(xù)保持電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。截止到2003年6月底，國家電網(wǎng)公司系統(tǒng)沒有發(fā)生大面積停電事故、電網(wǎng)穩(wěn)定事故和電網(wǎng)瓦解事故；發(fā)生一般電網(wǎng)事故56起，比去年同期減少4起，下降6.7%。
2.2 電網(wǎng)安全形勢及主要問題
與發(fā)達國家相比，近十年來，我們在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和技術(shù)裝備相對薄弱的情況下，通過加強電網(wǎng)安全管理，落實電網(wǎng)安全穩(wěn)定的技術(shù)措施，沒有發(fā)生大的電網(wǎng)事故，保證了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。但是總體來說，我們的電網(wǎng)安全還是低水平的安全，電網(wǎng)安全還沒有實現(xiàn)長治久安的局面，電網(wǎng)運行過程中仍然存在多方面的安全問題，安全形勢依然嚴峻。
2.2.1 跨區(qū)互聯(lián)電網(wǎng)安全穩(wěn)定問題突出
隨著我國互聯(lián)電網(wǎng)的發(fā)展，穩(wěn)定破壞和大面積停電事故的危害性越來越大，大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定問題越來越突出。但是目前我國跨區(qū)互聯(lián)電網(wǎng)處在發(fā)展初期，電網(wǎng)聯(lián)系薄弱，主要跨區(qū)聯(lián)絡(luò)線輸送功率已接近限額，而且部分設(shè)備陳舊落后，如已經(jīng)運行14年的葛南直流輸電系統(tǒng)，安全隱患較大。一些新投入的跨區(qū)聯(lián)網(wǎng)工程也正處在設(shè)備故障率較高時期。因此，目前大區(qū)電網(wǎng)安全運行處于相對比較困難的時期，安全穩(wěn)定問題尤為突出。
2.2.2 電源與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行
近年來我國經(jīng)濟增長迅速，尤其是一些經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，用電量和用電負荷強勁增長，對電網(wǎng)的安全供電能力提出了越來越高的要求，但是目前的電網(wǎng)發(fā)展水平還不足以適應(yīng)這種要求。此外，在電源和電網(wǎng)發(fā)展過程中，發(fā)展不協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)不合理，主干網(wǎng)架薄弱，造成現(xiàn)有電源的發(fā)電能力和電網(wǎng)的輸電能力得不到有效發(fā)揮，加劇了部分地區(qū)電力供需緊張的矛盾，對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性帶來嚴重影響。當(dāng)前電源和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)反映的比較突出的問題有：
(1) 電網(wǎng)的調(diào)峰及事故備用容量不足。如華東電網(wǎng)近幾年負荷快速增長，2002年全網(wǎng)用電量增長14.3%，用電負荷增長超過20%，發(fā)電容量嚴重不足，夏季高峰負荷期間，電網(wǎng)可能處在備用不足或無備用的狀態(tài)；東北電網(wǎng)由于火電機組調(diào)峰能力差，水電大發(fā)及冬季供熱時期調(diào)峰及快速啟動的事故備用不足等。
(2) 主力大機組沒有直接接入500kV主網(wǎng)，沒有實現(xiàn)主力大電廠在輸電“高速路”上無障礙送電，帶來220kV電網(wǎng)線路密集、潮流擁擠、過負荷嚴重、短路電流超限、電壓支撐薄弱等多方面的問題，同時也影響了500 kV電網(wǎng)發(fā)揮作用，降低了電網(wǎng)的安全性和經(jīng)濟性。
(3) 500 kV主干網(wǎng) 架雖然初步形成，但仍處在發(fā)展階段，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對薄弱，一些電網(wǎng)存在輸電瓶頸、單變單線等問題，影響電網(wǎng)的送受電能力及安全穩(wěn)定水平。而各電網(wǎng)普遍被迫采用的500/ 220 kV電磁環(huán)網(wǎng)運行，帶來系統(tǒng)穩(wěn)定控制問題非常復(fù)雜、220 kV系統(tǒng)短路電流過大、局部電網(wǎng)窩電等一系列問題。
