【华北电力大学】2024极端天气对电力系统的影响及应对措施思考报告_39页_10mb

报告摘要

极端天气对电力系统的影响及应对措施思考总结

核心内容

本文围绕新型电力系统在极端天气下的安全挑战与风险预防策略展开，重点分析了极端天气对电力系统设备和运行安全的影响，并提出了加强预防性控制研究与应用的建议。

主要观点

一、新型电力系统安全面临的挑战

极端天气对电力系统造成严重影响
- 台风灾害：如2005年“达维”台风导致海南全网崩溃，2022年“梅花”台风造成上海、浙江等地大面积停电。
- 暴雨灾害：如2021年郑州特大暴雨造成374万户停电，直接经济损失超过1200亿元；2023年北京暴雨导致超6万用户停电。
- 冰雪灾害：如2008年南方冰灾导致36740条线路停运，2023年山西冻雨灾害造成12万用户停电。
- 日食现象对新能源的影响：如2015年欧洲日食期间，约17GW光伏机组退出运行，德国电网公司提前配置备用容量应对。
电网运行安全风险加大
- 换相失败风险：交直流互联电网中换相失败频发，导致系统连锁故障。
- 新能源机组脱网风险：电压异常、无功不平衡等问题容易引发新能源机组大规模脱网。
- 继电保护面临挑战：传统保护原理在新能源接入后出现不正确动作或拒动问题。
- 多时间尺度耦合问题：异构多控制器动态响应交织，导致同步、频率、电压等稳定问题相互耦合。
- 宽频段振荡风险：系统出现次/超同步振荡，增加稳定分析与控制难度。
风险评估与防控体系不足
- 当前风险评估多集中于设备级与系统级，但高风险场景下的预防性控制研究仍显不足。
- 电力系统“三道防线”主要依赖事后控制，第一道防线的预防性控制尚未充分考虑极端天气的影响。

二、风险预防及其在电力系统中的应用

忧患意识的文化基础
- 中国传统文化中蕴含着较强的风险意识和防范理念，如“居安思危”、“未病先防”等，为现代风险预防提供思想借鉴。
党和国家高度重视风险防范
- 党中央强调要强化风险意识，科学预见风险挑战，提升风险防控能力。
风险管理理论的发展历程
- 风险管理理论自19世纪末起逐步发展，20世纪90年代被引入电力系统，推动安全评估从确定性向概率性转变。
风险管理的基本架构
- 风险管理是一个连续、动态的过程，包括目标设定、风险分析、决策、处理等环节，其中防患于未然的理念至关重要。
风险评估的应用
- 设备级风险评估：包括风机、光伏、输电线路、变电站等设备在极端天气下的风险。
- 系统级风险评估：涵盖暂态过电压、线路潮流越限、节点电压越限、直流换相失败、连锁故障等系统性风险。
风险防控措施
- 预防性控制：包括提前调整运行方式、配置发电车等策略，适用于高风险场景。
- 事后控制：由第二、第三道防线实现，如继电保护、稳定控制装置、紧急切机切负荷等。

三、加强极端天气下电力系统预防性控制研究与应用

实现设备风险的精准评估
- 台风与暴雨联合影响：需建立综合模型评估输电线路倒塔、断线风险。
- 覆冰灾害影响：需考虑杆塔结构对倒塔、断线风险的影响。
- 沙尘与降雪对光伏的影响：需建立光伏出力模型，评估沙尘、积雪对发电能力的影响。
加强系统N-k安全评估
- 建立科学的风险评估指标体系，制定有效控制策略，提高系统对极端天气的适应能力。
加强高风险情况下的预防性控制研究
- 预防性解列控制策略：包括将风险线路解列至多个区域电网，或在解列断面中包含风险线路。
- 仿真验证：以实际电网和台风数据为例，对比预防性控制与事后控制的效果，结果显示预防性控制在高风险场景下更有效。
加强与气象部门的联合科技攻关
- 提高微气象和小气候预测精度，考虑微地形影响，以提升风险防控预案的科学性与有效性。