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各自为政的美国电网

北极星风力发电网  来源:国家电网杂志    2014/3/25 11:33:55  我要投稿  

北极星风力发电网讯:据统计,全球自1990年以来发生23次重大停电事故,美国就有5次,是发生次数最多的国家。

近年来美国电网设备老化、技术陈旧问题逐渐显现,极端天气引起的大面积停电事故时有发生。对此,美国前能源部长比尔˙理查森近期在美国《政治家》时政新闻网站上撰文指出,美国电网还停留在第三世界国家的水平。美国这样的超级大国,电网却只是第三世界水平,这其中的问题和原因有必要深入探讨。

设备老化、技术陈旧问题突出

美国电网迄今已有100多年的建设发展历史,最初是由私营和公营电力公司根据各自的负荷和电源分布组成一个个孤立的电网,随后在互利原则基础上通过双边或多边协议、联合经营等方式相互联网,逐步形成了东部、西部和德克萨斯三大联合电网,这三大联合电网之间仅由少数低容量的直流线路连接,分别占美国售电量的73%、19%和8%。

美国的输电网纵横交错,常见的电压等级有765千伏、500千伏、345千伏、230千伏、161千伏、138千伏、115千伏。据美国能源信息署(EIA)统计,2012年美国200千伏以上高压输电线路有30.7万公里,其中包括约3888公里的765千伏交流输电线路,以及3545公里±500千伏直流输电线路。

美国电网建设时间较早,电网结构在20世纪中期已基本成型。随着经济和电力需求增速趋缓,电网的建设与改造明显停滞。从1995年到2012年,美国200千伏及以上输电线路长度仅增长27%,而同期我国电网增长了367%。目前,美国电网规模已落后于我国,2012年我国200千伏及以上输电线路长度达到51.49万公里,是美国的1.68倍。

目前,美国电网设备老化、技术陈旧问题突出。按照美国能源部(DOE)统计,70%的输电线路和电力变压器运行年限在25年以上,60%的断路器运行年限超过30年。陈旧电网面临保障供电可靠性的巨大挑战,恶劣的天气和自然灾害时常给美国电力供应带来严重影响,例如今年1月严寒天气下美国中西部数万居民遭遇停电,2012年飓风“桑迪”造成740万户居民大停电。

近年来,美国电网面临输电网投资不足、可再生能源消纳困难、电网安全可靠性有待提高等问题。

美国输电网投资不足、建设缓慢。美国输电网投资自上世纪70年代以来一直裹足不前,而且长期滞后于电力需求和发电容量的增长。由于输电投资水平低,跨州、跨区电网联系薄弱,输电能力不足,造成了输电瓶颈,使拥有廉价电的州无法送至电力缺乏的州,所以美国亟须建设新的输电线路。美国输电网投资不足的原因包括两方面,一是跨州输电项目建设需要多个州的监管部门同意,有时还要多个联邦政府部门同意,审批程序复杂、审批时间长、获得批准难;二是输电项目投资回报低、建设周期长,与其他领域相比缺乏投资吸引力,影响了输电项目建设资金的筹集。

美国电网面临风电等可再生能源并网及大范围消纳问题。美国风能资源丰富,陆上风能资源主要集中在中部地区,远离东部负荷中心;海上风能资源集中在东、西海岸线,尽管距离负荷中心较近,但海上风电技术仍未成熟,开发成本较高。太阳能资源主要分布在地广人稀的西南沙漠区域。因此,大规模开发陆上风电和太阳能等可再生能源,需要建设更多跨越数州的远距离输电线路,输电网投资大大增加。此外,可再生能源发电出力稳定性差、可预报性低带来的运行问题,也是目前美国电网运行需要解决的基本问题。

美国电网安全可靠性有待加强。美国电网具有典型的分散化发展模式特点,全国共有500多家电网企业,分散化的产权结构和区域化的发展格局导致美国至今尚未形成全国性电网。这种分散式发展模式增加各区域电网间调度运行协调难度,对系统安全构成很大威胁。据统计,全球自1990年以来发生23次重大停电事故(损失负荷超过500万千瓦),美国就有5次,是发生次数最多的国家。其中,2003年8月14日发生的美加大停电事故,充分暴露了美国跨区电网运行不协调的问题,也表明输配电网的天然属性更适合统一的集中管理。

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