電力安全事關(guān)國計(jì)民生。在電力發(fā)展史上，全世界范圍發(fā)生過多起大停電事故，均造成了巨大損失和嚴(yán)重影響。本次“5·13”臺灣大停電事故，暴露出一些問題值得我們關(guān)注，對于我們電力安全和能源安全具有警示意義。本文初步分析了臺灣大停電事故的原因，基于目前所掌握事故信息，提出對我們電力發(fā)展的相關(guān)啟示。
事故負(fù)荷變化曲線示意圖
5月13日，臺電用電最高負(fù)荷3656萬千瓦，最大供電能力約4000萬千瓦，系統(tǒng)備用容量約366萬千瓦，備用率10%(含事故備用、負(fù)荷備用)。
本次大停電事故最大造成350萬千瓦負(fù)荷損失，總受影響用戶逾1319萬戶次，為臺灣歷史第二大規(guī)模停電事故。臺灣史上最大規(guī)模停電事故發(fā)生在2017年8月15日，當(dāng)時(shí)損失約420萬千瓦負(fù)荷。
“5·13”臺灣大停電事故原因初步分析
誤操作引起機(jī)組脫網(wǎng) 導(dǎo)致系統(tǒng)頻率驟降
根據(jù)臺電說明，興達(dá)電廠正在擴(kuò)建3臺天然氣機(jī)組共計(jì)390萬千瓦，計(jì)劃于近期并網(wǎng)。高雄路北變電站為配套興達(dá)電廠新建機(jī)組接入已完成設(shè)備安裝，5月13日進(jìn)行竣工檢查與測試。當(dāng)測試進(jìn)行時(shí)，臺電原應(yīng)需開啟編號3542斷路器，因誤操作編號3541斷路器，造成路北變電站母線產(chǎn)生接地故障，系統(tǒng)電壓驟降，導(dǎo)致附近的興達(dá)電廠出現(xiàn)4臺機(jī)組保護(hù)動(dòng)作跳機(jī)(分廠運(yùn)行)，無法正常送出電力，有效電力供應(yīng)瞬間減少約220萬千瓦，系統(tǒng)頻率瞬間降低，低頻減載動(dòng)作切除約100萬千瓦負(fù)荷。
事故發(fā)生后系統(tǒng)備用調(diào)用不足 導(dǎo)致后續(xù)輪流限電
事故發(fā)生時(shí)刻臺灣用電最高負(fù)荷3656萬千瓦，最大供電能力約4000萬千瓦，系統(tǒng)備用容量約366萬千瓦，備用率10%，電廠4臺機(jī)組脫網(wǎng)損失220萬千瓦有效電力供應(yīng)，系統(tǒng)備用大于電力損失，正常來說不應(yīng)進(jìn)一步擴(kuò)大為事故限電。但根據(jù)臺電說明，事故發(fā)生時(shí)正值下午，光伏出力因日落逐漸減少，且近期水情不佳影響水力發(fā)電，為避免影響民生用水，導(dǎo)致抽水蓄能也無法全力即時(shí)救援供電。臺電評估短時(shí)間內(nèi)無法立即復(fù)電，為保障系統(tǒng)安全，自下午3時(shí)起執(zhí)行緊急分區(qū)輪流停電，最大限電達(dá)到350萬千瓦。
“5·13”臺灣大停電事故的相關(guān)啟示
重視系統(tǒng)一次調(diào)頻問題
本次事故反映出臺電一次調(diào)頻備用容量不足問題，在系統(tǒng)發(fā)生單一電源故障時(shí)，無法滿足頻率穩(wěn)定要求，導(dǎo)致低頻減載裝置動(dòng)作應(yīng)急切除部分負(fù)荷。如“8·15”臺灣大停電以及“8·9”英國大停電時(shí)，單個(gè)或多個(gè)電廠機(jī)組全停事故，均反映出同樣問題。為適應(yīng)高比例新能源接入系統(tǒng)，我們應(yīng)遵循《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》(GB38755—2019)規(guī)定，要求35千伏及以上電壓等級的風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電均具備一次調(diào)頻能力，規(guī)范新能源機(jī)組參與一次調(diào)頻技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和并網(wǎng)管理辦法，新并網(wǎng)新能源場站應(yīng)開展一次調(diào)頻試驗(yàn)。針對大規(guī)模海上風(fēng)電并網(wǎng)，應(yīng)研究配置合理比例的儲(chǔ)能裝置，增強(qiáng)一次調(diào)頻能力，發(fā)揮應(yīng)有的頻率調(diào)節(jié)作用。
保障電力安全可靠供應(yīng)
近年來臺灣新能源發(fā)展加快，近五年新增裝機(jī)約500萬千瓦，占新增電源比重約65%。截至2020年底，光伏裝機(jī)576.8萬千瓦，風(fēng)電裝機(jī)93.7萬千瓦，預(yù)計(jì)2025年光伏將達(dá)到2000萬千瓦，風(fēng)電將達(dá)到670萬千瓦。風(fēng)電、光伏“靠天吃飯”特征明顯，在目前技術(shù)條件下主要提供電量替代效益，電力支撐能力不足，影響供電可靠性，加大電網(wǎng)供需失衡風(fēng)險(xiǎn)。本次事故發(fā)生時(shí)正值下午，光伏出力因日落逐漸減少，當(dāng)系統(tǒng)損失220萬千瓦有效電力供應(yīng)時(shí)，光伏出力不升反降，無法提供緊急電力支援，加劇了事故狀態(tài)下系統(tǒng)供需矛盾。因此，為促進(jìn)新能源科學(xué)協(xié)調(diào)發(fā)展，系統(tǒng)中應(yīng)保留一定規(guī)模煤電機(jī)組，作為兜底保障電源，增強(qiáng)應(yīng)急備用能力，保障系統(tǒng)安全可靠供電。
關(guān)注系統(tǒng)備用管理
本次事故凸顯了系統(tǒng)備用管理的重要性，事故發(fā)生后，臺電為避免影響民生用水，導(dǎo)致抽水蓄能電站無法全力即時(shí)救援供電，系統(tǒng)備用調(diào)用不足導(dǎo)致后續(xù)輪流限電。因此，有必要考慮重新審視現(xiàn)行備用運(yùn)行要求，嚴(yán)格執(zhí)行備用管理規(guī)定，嚴(yán)守應(yīng)急備用底線，督促發(fā)電企業(yè)認(rèn)真落實(shí)機(jī)組備用容量，確保系統(tǒng)需要時(shí)可靠調(diào)用，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。在特殊情況如節(jié)假日、臺風(fēng)、強(qiáng)降雨等惡劣天氣影響下，關(guān)注新能源發(fā)電波動(dòng)性、間歇性和隨機(jī)性對系統(tǒng)備用的影響，進(jìn)一步加強(qiáng)備用管理及運(yùn)行控制。
優(yōu)化海島型電力系統(tǒng)的電源發(fā)展路線
臺灣電源及負(fù)荷中心主要集中分布于西部沿海地區(qū)，其中興達(dá)電廠裝機(jī)容量432.595萬千瓦，占全省裝機(jī)比重達(dá)8.7%。海南與臺灣同屬海島型電力系統(tǒng)，系統(tǒng)規(guī)模較小，基礎(chǔ)相對較差。海南昌江核電二期3、4號機(jī)組單機(jī)容量120萬千瓦，計(jì)劃分別于2025年和2026年建成投產(chǎn)，投產(chǎn)初期最大單機(jī)容量占全網(wǎng)負(fù)荷比重大，低谷時(shí)段占比超過30%，最大負(fù)荷時(shí)段占比超10%，“大機(jī)小網(wǎng)”問題突出，增大了系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)及調(diào)峰壓力。因此，有必要優(yōu)化海島型電力系統(tǒng)的電源發(fā)展路線：安全穩(wěn)妥發(fā)展核電，優(yōu)先考慮小堆、微堆技術(shù)試點(diǎn)應(yīng)用;分散發(fā)展新能源及調(diào)峰氣電，促進(jìn)分區(qū)電力平衡;著力提升防風(fēng)抗災(zāi)水平，提高電源調(diào)峰調(diào)頻、備用及黑啟動(dòng)能力。 (作者：曹毅、黃豫、梁宇、覃蕓、劉平、袁康龍均供職于南網(wǎng)能源院)
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