1.1 中国电网调度运行会的发展历程
中国电网调度运行会的发展历程与我国电网发展一样,大致也经历了4个阶段。第一阶段,1956~1965年,会议原名为“三系统调度工作总结会”,规模较小,只有东北(原辽、吉)、京津唐和华东电网参加。在此阶段,以大、中城市为中心的配电网由220kV线路相互连接,开始形成以220kV线路为主网架的电网。第二阶段,1966~1981年,其中“文革”时期会议暂停,1977年恢复,以后每年召开一次,参加单位仍限于东北、华北、华东三电网。在此阶段,在省电网基础上就近联接形成的220kV大区电网已经初具规模。第三阶段,1982~1995年,参加单位扩大到跨省电网和独立省网的调度机构,并开始邀请部分科研部门和高校参加。这一阶段是我国大电网迅速发展的重要阶段。500kV输电系统在部分电网初步形成网架;跨大区超高压直流输电线路葛南±500kV直流输电工程单极和双极分别于1989年和1990年投运;1987年12月4日全国发电装机容量突破100GW大关;1987年第一台国产320MW水轮发电机组在龙羊峡水电厂投产;1989年第一台国产600MW汽轮发电机组在平圩发电厂投产;1991年我国自行设计、生产、安装的300MW核电机组在秦山核电厂试运行发电,结束了我国大陆无核电的历史;四大网引进的能量管理系统于1988年投运;国调中心的能量管理系统于1993年开始投入运行;1981年第一条长距离微波电路——京汉微波线投入试运行;1984年5月电力系统的北京—成都卫星通信开始运行。这一时期也是我国大陆缺电最严重的时期。第四阶段,1995年至今,参加单位发展为全部网省电网调度运行部门,香港同行也开始参加本会议。
1.2 中国电网调度运行会的最可贵之处是具有更强的实践性和针对性
实践证明,中国电网调度运行会与其它的技术会议有所不同,本会最重要最可贵之处就是它具有更强的实践性和针对性,在电网发展的不同阶段,在电网体制深化改革的各个时期,新情况、新问题不断出现,会议都能及时反映出来,进行交流,并总结经验,进一步提高。例如,有关电力市场,特别是电力模拟市场的运营问题,电力市场技术支持系统建设问题,通过大会交流,达到了相互启发、相互借鉴、相互促进;有关全国联网及其给局部电网带来影响的难新问题的研究,为全国联网提供了可参考的技术准备;如一些电网形成初期稳定事故频发的情况,以及电网发展到一定时期后局部系统的稳定问题更为突出,特别是解列成小系统后的稳定问题的研究,及时分析,找出问题原因所在,提出了有效的防范措施;一些500kV工程的调试总结和初期运行总结,为随后建设、投运和即将建设的500kV工程起到了很好的参考甚至指导作用,也为制造部门提供了宝贵的实证资料;继电保护新技术,尤其是微机保护技术的不断进步,大电网会议为技术人员掌握新技术、交流运行经验提供了条件。大电网会议还为国外先进技术的引进、消化、吸收起了很好作用。
中国电网调度运行会在逐渐成熟,它为我国电网调度总体水平的提高做出了不可磨灭的贡献。
2 为推进电网技术进步再铸辉煌
2.1 立足于中国电网的客观实际,求实创新2.1.1 要与国际大电网会议接轨
国际大电网会议最显著的特点是它具有很强的实践性和指导性。中国电网调度运行会,要与国际大电网会议接轨,不仅要形似,更重要的是要神似,这就要求我们在活动内容方面也应基本具有国际大电网会议那样的特色。
2.1.2 要面向21世纪,面向全国联网
国家电力公司把推进全国联网做为一项重要任务,做为一项跨世纪工程,当作公司发展的根本大计。可以预计,在未来的电力改革与发展中,电网是各级电网经营企业的重中之重,发展大电网是我们21世纪初的首要工作。这就要求我们要超前工作,从思想上、技术上、物质上、工作安排上和人员配备上做好这方面的准备。
电网互联是现代电力系统发展的普遍规律。纵观世界电网发展史,无一例外。美国电网经历了一个从局部走向互联的发展过程,成为北美联合电力系统的一个重要组成部分。考察美国电网的发展历程,开始是电网的自然发展阶段,各电网在经过较长时间的独立发展之后相继互联,形成了目前无论是同期或非同期联网的世界第一大电网,同期电网(东部电网)装机容量已达600GW,非同期联电网(北美联合电网)装机容量超过800GW。
目前西欧(UCPTE)电网装机容量已经超过400GW,而且还在迅速向周边国家扩张。
前苏联在70年代末,建成了全国统一电力系统,并与东欧部分电网互联,整个电网装机容量超过200GW。前苏联全国统一电力系统包括了前苏联的大部分负荷,其发电量占全国发电量的90%以上。
从电网发展的客观规律看,发展电网势在必行。世界先进国家电网的不断发展给我们的启示是:电网从局部走向互联是适应电力生产力发展的客观必然;是电力工业深层次集约化和可持续发展的必由之路。联网是手段,而实现最大范围、最大限度的资源优化配置才是目的。
当前我国正紧张施工建设的有:三峡电力系统、华北东北联网工程。正在加紧前期工作的有福建与华东联网、山东与华北联网、西北与川渝联网、西北与华北联网等工程。这标志着我国电网已经从80年代中期的高参数、大机组、高电压、大电网时期,发展到现在的大区电网互联、全国统一联合电网的新阶段。三峡水电厂和三峡电力系统的建设将初步形成一个覆盖我国中部的大电网,并为与南部电网和即将形成的北部电网互联,最终为形成全国互联电网奠定基础。这个电网可能覆盖我国26个省、市、自治区和特别行政区。随之而来的电网运行控制问题将十分突出,它将成为制约我国电力系统规模发展和效益实现的主要技术因素。2.1.3 要重新认识大电网的稳定性问题以往,在我国电网薄弱的条件下,我们采取了各种各样的措施以提高暂稳极限。但是,大电网的暂态稳定问题不是小系统同类问题的简单叠加,这是我们需要重新认识的。历史上,在西欧电网互联以及东欧电网和前苏联电网互联的初期,由于全系统的装机容量很大,联络线的输送能力不可避免地相对很低,往往只有所接入的较小系统的百分之几。而在这种弱联络线的最初运行阶段,所发生的事故中2/3事故会失去稳定。台湾1999年7月29日发生的大面积停电事故,也是类似的问题。可以预计,我们全国联网的初期,基本也都是弱联网,类似的问题也可能出现,怎么防范是个重要问题。
电力系统的电压稳定性问题越来越成为限制电力传输的重要因素。目前解决电压稳定性问题的措施有:利用实时监视电压变化来合理调度线路潮流;对重要线路加串联补偿;在负荷集中的地区,增加更多的电压支持设备,包括在负荷中心建电厂;增加电压控制设备,诸如静止无功补偿器等。但对于大电网的电压稳定性机理和物理形态究竟如何,我们有必要进行重新认识。
在今后互联电网的建设中,将更加广泛应用串联电容补偿和直流输电系统,由此而可能引发的次同步谐振问题也必然成为我们要考虑的问题,而且还要研究解决一系列相关的问题。
热稳定问题是电力传输系统中固有的问题,在网架比较强大的电网中,它会比暂态稳定问题更突出。
国际上关于电网的稳定问题的研究,已经把重点放在如何使线路的输送能力提高到自然功率水平问题上。虽然我国电网的物质基础还达不到这一步,但在提高输送能力的措施方面有许多是相通的。我们必须瞄准这个目标,逼近这个目标。
我国现行稳定导则和技术导则,对我国电网的发展功不可没,但现在看来,与全国联网的要求就显得不适应了。正在修改中的稳定导则,应当从技术规范方面满足全国联网的要求,一定要有超前意识。
2.1.4 要研究运行控制技术
制约我国电力系统规模发展和效益实现的另一个主要技术因素将是潮流控制问题。它包括传输线和电力设备的传输容量限制,设备和系统有功损耗的运行费用,无功管理和电压控制,短路容量限制,以及环流问题。调峰调频问题就在其中。环流问题是大电网比较棘手的问题,国际上至今没有很理想的解决办法。
就安全而言,短路容量水平问题有时比环流问题更加危险。特别是高、低压系统电磁环网或电网回路密集时,短路容量会大大增加,使许多输电设备不能安全运行。三峡水电厂的多段母线,时分时合,我们必须有高度的预见性,从技术上解决好这一问题。从制约电网发展的因素来看,提高稳定性是大电网运行的关键问题之一。我们在稳定控制技术的研究和实施方面,目标是一方面尽量提高现有输电线的传送容量,另一方面通过灵活的潮流控制技术实现电能的合理分配、流动。更重要的是要保证电网的安全性,避免大面积停电事故的发生。
现代科学技术的进步,特别是电力电子技术、计算机技术、通信技术及控制理论的不断创新,为现代电力系统的稳定控制技术的发展注入了新的生机。21世纪将是从主要致力于提高电压等级转向重点采用电力电子技术以增加交流输电能力的时代。
与直流输电相比,交流输电能力会受到线路输电极限和稳定问题的限制,因为交流特性中有相角、无功和电抗3个参量。利用电力电子器件的特性,可以根据需要快速地改变这3个参数,从而对输电功率的大小、流向进行有效调控。灵活交流输电系统技术,可使交流输电系统的功率具有高度的可控性,而可以按人们预期的路径流动。
电力系统安全自动装置现在已经发展到电力系统安全稳定控制系统的概念。过去的安全自动装置,对于解决局部电网或特定方式下的系统稳定问题,确实起到了十分重要的作用。但要解决全局性的问题,它明显有很大弊端,经常会出现过切、误切等情况,最大的问题是难于有选择性。新型的电力系统安全稳定控制系统具有4个基本特征,即可靠性、选择性、灵敏性、速动性。从有关实例和文献上看,目前,该系统的发展主要集中在3个方面:(1)由离线计算形成控制对策表发展成为快速跟踪系统工况和网络结构参数变化的实时或准实时计算和控制;
(2)由功能较简单的继电型或固定逻辑电路的控制装置发展成为以微机为主体的控制系统;
(3)由分散性的单个控制装置发展成为区域或系统级稳定控制系统,在不同层次、不同区域的控制系统之间实现信息和决策的相互支持,逐步实现大电网(如全国互联电网)的分层分级综合协调控制。分层分级综合协调控制是系统从孤立走向联合发展的必然结果。其基本思路是:将整个控制系统按控制的性质和复杂程度以及控制系统的组织结构,把全系统的监视和控制分别交给不同的控制级别去完成。只有属于全局的、综合的控制功能才由最高一层来完成。
此外,全球定位系统(GPS)引入电力系统,利用其高精度时钟和高速通信网,故障分析可由就地型扩展到全系统,可进行全系统的在线实时性的动态监视,并为进一步的系统控制作准备。
总之,未来大电网最理想的稳定控制模式是,依据实时信息及时发出最优控制指令,通过快速响应的控制设备,进行大电网的分层分区综合协调控制。这就要求我们必须具有准确迅速地获取大电网中全部必要的实时信息的手段、快速处理信息的计算工具和实用有效的算法,以及可靠、有效的实时控制设备。灵活交流输电技术、GPS技术、信息通信技术、计算机技术和各种实用有效工程算法的快速发展,必将给未来电力系统带来革命性的变化。
在我们着眼于未来的同时,我们必须把当前的工作做好。目前,我国电网尚处在发展阶段,结构较薄弱,有时仅靠继电保护切除故障还不能满足稳定要求,还需要依赖于安全稳定控制系统。现代计算机技术发展为建立完善的稳定控制系统提供了可能性。今后应努力研制分层系统,即最高层采用协调控制系统,协[1][2]下一页