电力系统安全性与经济性是一对矛盾。在开放的电力市场条件下,如何协调好这两个方面,是一个极其重要的研究课题。
电力市场中,买方希望以足够低的价格获取电能,卖方希望以足够高的价格卖出电能。市场竞争虽能促进资源优化,但对电网的安全稳定运行却会造成很大影响。过分追求经济性会导致系统安全恶化,引起电网崩溃;反过来,过分强调安全性又会使系统运行不够经济,引起电价过高或者电网公司效益下降。
只有在一个安全运行的电网上才能进行电能交易。作为电网的管理者与运营者,电网公司对买卖双方收取交易佣金,其收益与交易量成正比。电网公司所得佣金扣除电网的建设和维护费用后,才是其净收益。
电网的安全稳定运行一旦破坏,各方利益都将受到伤害。因此应对电力市场环境下的电网运行可靠性、安全稳定控制、阻塞调度等问题进行认真研究,避免竞争性电力市场对电网安全稳定运行可能带来的负面影响。
9.3.4.1 电力市场环境下的电网安全稳定校核
(1)N-1静态校核的考虑。电力系统静态安全分析是保证电网安全稳定运行的一个重要方面,是电力系统安全稳定评估的重要指标,用以检验电网结构强度和运行方式是否安全。一般情况下,为了提高电网的整体安全稳定水平,电网应该满足N-1静态校核,即要求系统在N-1之后仍能保持稳定运行和正常供电,电压和频率保持在允许范围内,其他元件无过负荷。
但是,N-1标准的执行会导致系统在正常情况下非优化运行,这与电网公司获取最大经济效益的目的相矛盾。N-1标准实施与否,实施到什么程度,电网公司应进行详细研究。
(2)暂态稳定校核的考虑。暂态稳定是指电力系统受到大扰动后,各同步电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳态运行方式的能力,通常指保持第一或第二个振荡周期不失步的功角稳定。暂态稳定计算分析的目的是在规定运行方式和故障形态下,对系统稳定性进行校验,并对继电保护和自动装置以及各种措施提出相应的要求。
在电力市场环境下,如果发生某种故障的概率几乎为零,电网公司在建设电网时是不愿考虑暂态稳定校核而多投巨资的。但是一旦发生故障,如果系统不能维持稳定而发生停电事故,甚至系统崩溃,那电网公司损失巨大。因此,电网公司为了本身经济效益,必须要保证电网的安全稳定运行,必须要考虑电网的暂态稳定校核。
从传统意义上来说,电力系统的安全稳定水平越高越好。但在市场环境下,电网公司为了维持本身的利益,对于那些发生概率很小的故障可能不予考虑,这使得电力市场环境下的电网安全稳定考虑可能不太全面,除非制定相应法规加以约束。
9.3.4.2 电力市场环境下网络阻塞的调度管理
现有许多电网的负荷很重,网络运行点往往超过了其安全限制,造成阻塞,不利于电力市场高效、经济、安全地运行。在电力市场环境下,电能的主要交易模式有期货、现货及实时交易三种方式,不同的交易方式应采用不同的方法来管理阻塞问题。由于相当多的电力交易是以双边长期合同形式确定的,因而基于双边交易的阻塞管理尤为迫切。网络阻塞时如何对发电机进行再调度或削减负荷,是系统安全稳定运行中的一个重要问题。
以湖南电网为例,受端系统湘中地区电源不足,而湘西北地区电源充足,湘西北电网与湘中电网的220 k V线路连接只有毛玉线和迎天线(图9-6)。当湘西北电厂输出功率增加到一定程度时,有可能使这两条线路负载较重,成为瓶颈线路,产生安全稳定问题。毛玉线、迎天线合环运行的条件下,这两条线路最容易造成阻塞。(www.daowen.com)
图9-6 湘西北电网向湘中电网送电示意图
调度中心可以通过强制要求湘西北电厂降低发电厂出力,从而降低毛玉、迎天线的功率;同时鼓励湘中地区电厂多发电,以补充湘中地区的供电不足,尽量由本地区的电厂供给本地区的负荷。
采用上述方法进行阻塞管理所需要的成本,由ISO按约定的规则分配给有关参与者。具体有以下几种原则:
①该成本由被削减出力的湘西北发电机自己承担;
②将此成本以附加费的方式平均分摊给所有的用户;
③由造成电网拥挤的所有参与者(湘西北各电厂)承担;
④将此成本只分摊给电力缺乏区(湘中)的用户。
但是这种方法仍然存在以下缺点:
①难以刺激市场参与者事先采取相应的措施,以避免造成阻塞;
②如何合理分摊阻塞管理所引起的成本,仍然没有一个很好的解决办法。
网络阻塞的根本原因是输电网架本身结构较为薄弱。因此,在资金和环境允许的条件下,合理扩建线路是根本的解决办法,湖南电网需要继续加强500 k V网架建设。
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