恶劣气候条件下的抗灾型电力系统规划 |
| 2013-02-02 19:12 作者：戴小青 来源：硅谷网-《硅谷》杂志 HV： 编辑： 【搜索试试】
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据《硅谷》杂志2012年第22期刊文称，电力系统在不同的气候以及之下的可靠性以及电网的运行能力并不相同。在恶劣的气候条件下，电力系统所需要承受的压力更大，从理论上通过对恶劣条件下的电力系统压力的分析，明确恶劣的气候条件下电力网络运行的条件，同时提出抗灾型电力系统的可靠性的评价方法，并最终建立恶劣气候条件之下的抗灾型的电力系统规划体系，为类似电力系统的规划和运行提供可供参考的经验。
关键词：恶劣气候条件；抗灾型；电力系统；规划
1恶劣气候条件下电力系统的运行
恶劣气候条件下，电力系统的将在一定程度上受到外界环境的影响，环境对输电线路停运率的影响机理如下图所示。
通过使用气象学模型分析恶劣条件下的电力系统输电线路所承载的风力载荷以及冰力载荷，并根据线路所承受的载荷、输电线路的使用时间以及线路载荷之间设计值之间的关系对输电线路在遭遇恶劣气候条件下的停运率，由此实现了对当前线路的可靠性评估。根据气象学的角度，同时也应考虑到气候的地理位置，避免容易形成恶劣气候的地形，有效提高电力系统线路的可靠性；此外，从材料学的角度而言，应有效提高主干线路以及战略通道的设计标准，实现电网的差异化设计，从而提高输电线路的可用性。从结果优化的角度而言，应实现电源点在各个等级电压的区域以及进行分层和分区的合理布局，保证不同等级的电网都能够在恶劣的环境下以及事故状态中都有可用的电源。
恶劣气候条件下的电源分层分区的合理布局，以及提高电源分层分区合理布局提高断面设计标准等，都是恶劣气候条件下抗灾型电力系统在重要构成部分。以恶劣气候条件的停运率为基础进行建模，从而实现了对三个影响因素变量的模糊化，同时建立了模糊推理的规则，计算出了停运率隶属度函数，由此，在解模糊化之后可计算得出不同的气候条件下每条输电线路的每个路段的精确的停运率，由此可计算出不同气候条件下不同区域条件的可靠性指标，根据概率权重求和，从而得出了恶劣条件下的区域输电线路的可靠性指标，最后应对电力系统规划中不同区域的输电线路的可靠性要求进行确定，建立了在恶劣气候条件下的抗灾型的电力系统规划。
2输电线路的可靠性评估
2.1三状态气候模型
电力系统在不同的气候条件下运行，线路当中的元件故障率是气候的连续函数，同时由于系统模拟、收集以及处理数据等多个方面存在一定的困难，由此在实际的计算当中，很难使用连续函数以及许多个离散状况对其进行说明。以往可使用两状态气候模型描述正常以及恶劣气候两种状况对气候环境进行描述，随着当前恶劣气候条件的加剧，致使在电力系统的实际评估当中，应加入极端恶劣气候灾害，使用三状态气候模型对电力系统运行的综合风险进行评估。
2.2状态空间分析法
状态空间法以马尔柯夫过程为理论基础，由此将输电线路的配电系统的可靠性假设为一种状态转移到另外一种状态的概率与系统早期的历史转换无关，也就是无记忆性。一般可假定无故障的工作时间以及故障修复时间呈现指数分布，由此可计算出输电线路在不同气候条件下的可靠性。
3抗灾型电力系统的基本特征
未来的电力系统应加强抗灾能力，抗灾型的电力系统实际上是将常规的电力系统与现代的减灾系统相互结合。减灾体系的涉及范围较广，现代灾害学理论将自然灾害视为推动经济发展的重要因素，由此将减灾建设与经济发展和建设统一起来，逐步建立和完善社会经济与减灾体系。现代电力系统的规划以及建设，还应综合考虑电力系统扩展的经济性能与抗灾的建设能力，从而以最小的成本投资和最小的灾害损失为目标，在提高电力系统的抗灾能力的就此胡之上，实现工业投资以及运行的经济性，建立健全、经济和安全的抗灾型电力系统。
3.1建立差异化的供电
在恶劣的气候条件下，要保证电力负荷以及民生负荷的刚性需求。当重大的自然灾害发生之时，应保证所有负荷的供电要求，而不应考虑供电的经济性要求，例如输电线路中，500kV线路的覆冰厚度从10ms增加至20ms、30ms时，输电线路的造价将变为1.8倍和2.6倍，并且若是将所有的220kV线路和110kV及以下线路全面提升为抗灾型供电标准，那么其所需要的投资是十分惊人的。重大的自然灾害的发生概率较小，由此，为了保证抗灾投资社会价值的最大化，可坚持差异化供电。
3.2抗灾型电力系统的适应和调整能力
抗灾型电力系统应具有良好的适应以及调整的能力，能在各类自然灾害条件下迅速恢复线路的供电能力；抗灾型电力系统要注重在恶劣气候条件下的电力系统的调整和调度运行能力，有效控制以及减少停电所造成的损失。同时抗灾型的电力系统还应保证其运行的经济性，不盲目提高电力设施的抗灾标准，不盲目扩大电源电网的规模。
3.3抗灾型电力系统的实际抗灾特征
3.3.1实现电源与电网的协调发展
在自然灾害条件下，不同地区的电源容量以及电网的可靠送电能力与重要的负荷协调一致，保证电源与电网的建设进度协调一致，保证电源的布局与电网的结构协调一致，保证电源的容量与输变电的容量相互协调，以及不同电压等级的发电能力与输变电容量的协调一致等等。
3.3.2建立差异化的电网设施建设标准
在恶劣气候条件下，可适当提高骨干电源输出电路、骨干网络构建和变电站、不同用户配电线路等重要的电力设施的抗灾标准，受端电网以及重要的负荷中心应实现多通道以及多方面的电力输送，有效控制单一通道的送电容量，保证足够的电源支撑能力，建立内发外供以及合理布局的电网格局，省会以上的城市应保证一定的电源支撑，具有“孤网运行”的能力。
3.3.3不同等级电源的区别接入
不同等级的电源应根据分层、分类以及分区的原则接入电力供应系统，从而符合了不同电压等级的安全电源的需求，在满足供电网络的解列运行后符合电网的安全供电需求，符合一次性能源供应状况变化需求，不同的电力负荷中心区内的电源单机容量，要与电网的实际规模相适应。
4恶劣气候条件下的抗灾型电力系统规划
4.1恶劣气候条件下电力系统分析
恶劣的气候条件以及自然灾害的发生在很大程度上具有不确定性。由此在电力系统的设计过程中，可对恶劣的气候条件以及自然灾害的场景进行模拟和设计，由此能从自然灾害下，具有不确定性的电力系统的受损方案当中，选择出关键且确定性的受损状态方案，构成典型的自然灾害的场景集合。抗灾型电源规划以及电网规划的决策目标和约束条件中要考虑到恶劣的气候条件的影响因素，实现对抗灾型电力系统的良好规划。
4.2抗灾型电源的规划
实际上实现了在电源布局、结构、分层接入、电网协调等电源中的多种文图上合理考虑电力供应系统的抗灾能力要求。通过精心选择地址所建立的电源系统往往具有对抗当地自然灾害的能力，同时能在不同类别的自然灾害条件下运行。建立统一的电源规划模式和体系，在使用自然灾害设计场景以及设计成果的基础之上，建模实现对电源布局、结构以及分层接入容量以及电源电网协调发展的问题进行优化，实现电源系统的扩展。
4.3抗灾型电网规划
实际上是如何辨别电力供应网络当中的关键电路，从而实现电力网络的差异化设计。开展差异化的设计实际上是提升灾害防范标准最为直接且有效的抗灾方式和手段，抗灾型网络规划的主要目标是在自然灾害场景设计研究基础之上，以电力系统的经济性以及可靠性和抗灾性为要求，实现重要线路的建模定量分析，实现对输电线路的扩展以及重要线路差异化设计的优化。
4.4抗灾型电力系统的规划
要从电力系统的投入以及运行的经济性角度进行分析，综合实现电源以及电力网络的协调发展。新建的电源要充分利用当前的电网资源，有效提高电力网络的利用效率，保证优先建设重要负荷中心需求的电网和电源系统的优先假设，同时兼顾抗灾型要求的支撑电源建设。同时还应选择安全性以及可靠性较强的电源和电网进行协调建设。
作者简介：
戴小青（1982-），男，江西抚州人，工程师，福建省电力有限公司福州电业局。
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