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“确保电力体制改革工作顺利推进,必须坚持市场交易服从电网安全的原则,在确保电网安全运行的基础上,科学界定电网调度和交易的职责分工,确保市场化条件下调控机构对电网安全的保障能力。”这位负责人说。
遵循电网发展规律
当前,电网快速发展,风电和光伏等新能源大量并网,远距离跨区输电规模持续增长,电网格局与电源结构发生重大改变,尤其在当前电网处于“强直弱交”过渡期,电网特性和结构发生深刻变化。充分认识和了解电网发展的规律和特点,是保障电网安全的重要基础。
李柏青表示,随着直流输电技术的广泛应用,容量持续增加,故障对系统冲击面大,增加了电网运行安全风险,电网稳定形态更加复杂,稍有不慎就会引起大面积停电。
2016年,国家电网特高压运行规模达到“六交五直”,是世界上唯一同时运行特高压交、直流的电网。其中,直流输电容量占世界总容量的46%,跨区跨省输电能力超过1.6亿千瓦,特高压交直流互联、电力大规模跨区输送已成为国家电网典型特征。与此同时,华北、华东、华中等地部分500千伏变电站短路电流超标,给大电网安全稳定运行带来风险。
“直流具有大容量和远距离传输的优势;交流具有网络功能,可以灵活的汇集和输送分配电力,直流和交流是相辅相成的关系,只有科学搭配,才能保障电网整体运行的安全、经济、高效。”李柏青解释说。
中国工程院院士薛禹胜在接受记者采访时表示,从国内外近年来发生大面积停电的统计分析和机理来看,电网结构不合理,是发生事故的关键原因之一。自上世纪90年代以后,随着500千伏主网架的加强,同步电网规模逐步扩大,我国电网一直未发生全网性的崩溃事故,足以证明电网结构对保障电网安全的重要性。
除了电网结构复杂外,电源结构深刻变化和电力电子大量应用,使得电网运行面临新的挑战。
目前,以风电、光伏为代表的新电源发展迅猛,受端电网电压稳定问题日趋严重。“十二五”期间,风电年均增长33%,太阳能装机年均增长178%。我国已成为世界第一风电、太阳能装机大国。电力电子化特征凸显,设备发生连锁故障风险增加,电网稳定形态更加复杂。
可以预见,未来电力需求将进一步快速增长。在“一带一路”国际合作高峰论坛上,我国提出,抓住新一轮能源结构调整和能源技术变革的趋势,建设全球能源互联网,实现绿色低碳发展,共享能源发展的成果。随着国内能源开发的中心不断西移、北移,西部和北部能源基地向东中部负荷中心输电的规模越来越大、距离越来越远,现有电网格局已无法适应全国范围能源优化配置,尤其是清洁能源大规模开发利用的需要。
代贤忠认为,针对特高压交直流电网特性的深刻变化和面临的安全稳定运行风险以及未来电网发展需要,应该坚持分层分区、结构清晰、安全可控、经济高效原则,加快特高压电网建设,尽快构建东西部同步电网。同时,进一步调整完善区域电网主网架,提升各电压等级电网的协调性和相互支援能力,探索大电网之间的柔性互联,加强区域内和省间电网的互济能力。
国家电网公司安质部某负责人对记者表示,针对电工制造企业涉及产品类型广泛、安全生产风险大等情况,国家电网公司于2012年启动了安全设施标准化建设,把统一标准作为安全管理的硬约束。同时,贯彻落实资产全寿命周期管理理念,严格设备选型、招标、监造、安装、运行、维护全过程质量控制和监督,提高电网设备安全发展质量和水平,构建预防为主安全管理体系,提升安全管控能力和本质安全水平。
发挥技术保障优势
国家电网公司运行管理着世界最大的电网,保障这张“大网”可控在控,除了强化管理和电网本身结构坚强外,强有力的技术支撑手段必不可少。
“认识、感知、控制电网,必须知道电网的运行状态,对电网出现的问题心里有底,知道用什么方式管理。”李柏青说道。国家电网公司多年安全运行的经验证明,通过采用仿真分析技术,对电网的特性进行全面、深入、高效的分析,有助于提高对电网的认知水平,提升电网运行管控能力,真正摸透电网的“脾气”。
去年,国家电网公司建立了中国最大的仿真平台——国家电网公司仿真中心。该中心由数模混合仿真实验室、超级计算中心、多时间尺度仿真软件以及国家电网仿真计算数据中心等4部分组成,是认知交直流互联电网运行特性的基础研究平台,也是支撑电网工程建设和运行的强有力的仿真工具。
以超级计算中心为例,该中心总共有810台服务器,近24000个计算核心,理论峰值计算能力超过每秒900万亿次,这是目前世界上首个电力系统专用的超算中心,具备海量的电网仿真计算能力。
例如,如果要完成9000个电网仿真作业,只需要30分钟就全部完成计算,和过去使用台式机的计算方式相比,速度提升3000倍以上。
随着国家特高压骨干电网的建设,我国将建成世界上最庞大、最复杂的电网,形成举世少有的大容量交直流并列运行、受端局部电网多个直流落点,并可能出现多端直流输电的格局,其中的许多关键技术都没有先例可以借鉴,必须依靠仿真试验进行安全稳定分析研究。
目前,国家电网仿真中心已经建立包括全国2600余台发电机、20余条直流输电系统、5大区域电网负荷的精细化模型,能实现多级电网调度和规划数据的规范管理、统一校核和信息共享,为特高压电网规划、建设和安全稳定运行提供技术保障。
面对世界上规模最大、结构最复杂的特高压交直流互联电网,确保我国电网安全稳定运行的难度和复杂性在世界范围内前所未有。国家电网公司充分发挥技术优势和建设运营管理能力,确保了我国特高压交直流互联电网整体安全稳定运行,进一步提升了电网大范围优化配置能源资源的能力,为经济社会稳定发展提供了重要支撑。
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