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特高压电网可用输电能力浅析

文章来源:《中小企业管理与科技》 作者:未知 点击:次 时间:2012/3/15 14:01:23 转载:

  摘要:随着经济的迅速发展,我国电力工业的发展也越来越快,随着电力工业的快速增长,电网容量的增大,对发电输电技术提出了许多新的要求。本文从特高压电网建设的现实需要出发,首先阐述了电网输电能力的基本内容以及其对电网运营的意义,接着介绍了影响电网输送能力的因素,并结合目前常见的计算方法论述了影响计算结果的因素,对特高电网输电能力的计算有一定的参考意义。 

  关键词:特高压可用输电能力( ATC)最优潮流 

  0引言 

  我国的能源构成主要是煤炭以及水电等为主,但是在能源布局与能源消费中心却是存在着不协调的问题。能源储存丰富的地区主要是山西、内蒙古以及四川等地方,而电力负荷中心则是在中东部,我国经济发展与能源储藏的矛盾随着经济的不断发展逐渐显现出来。2008年春运期间爆发的低温冰雪灾害导致交通瘫痪,电煤运输通道受阻,东部很多燃煤发电机组因为没有煤只能停机,对经济发展带来了重大影响。 

  目前我国的电力需求主要由本地电源满足,这样的发展方式造成中东部撞击过密,同时也使得煤炭运输能力紧张,因此合理布局电源,在煤炭产地建设大型煤电基地,采用特高压输电方式实现跨区域大规模输电,优化电源配置对保持经济稳定发展具有现实意义。 

  1 “电网输电能力 ”基本概念 

  电网输电能力在 20世纪 70年代被称为输电交换能力(TIC),此后也称为电网传输容量(TC)。1996年北美电力委员会进一步细分和规范了相关的术语及其计算标准,输电网区域间可用输电能力( ATC)定义为:在现有的输电合同基础上,实际物理输电网络中剩余的、可用于商业使用的传输容量,可表示为: ATC=TTC-TRM-CBM-ETC,在式子中, TTC为最大输电能力,TRM为输电可靠性裕度,CBM为容容量效益裕度,ETC为现存输电协议占用的输电能力。 

  电网输电能力对于整个系统的安全可靠性有着很大的影响。在计划经济下,电力工业运行模式采取计划指令,电网输电能力主要用于评估系统互联强度及比较不同输电系统结构的优劣,仅仅为系统调度人员了解系统目前运行状况提供一个参考信息。但是到了电力市场环境下,整个电力系统中大量交易频繁变化,往往会出现线路负荷增加、容量裕度降低等一系列问题,进一步会使系统稳定裕度减少,系统的安全与稳定问题也就更加突出。因此为保证整个电力系统的安全运行,就需要实时评估电力系统的运行情况,如何准确、高效地计算可用输电能力就显得十分重要。 

  2特高压电网输电能力的主要影响因素 

  从电网的物理和电气特性来看,特高压电网的 ATC主要受限于一下约束条件:发电机容量、节点电压等。因此结合前面给出的 ATC的计算式子,要准确地计算 ATC,应该全面考虑这些因素。 

  2.1电网的最大输电能力 

  根据目北美电力系统可靠性委员会在 1995年给出的 TTC定义,TTC应该满足以下三个条件,从一个区域向另一个区域可能输送的最大功率。 

  2.1.1在电网正常运行方式下,系统中所有设备(包括线路 )的负荷水平及电压在设计范围内。 

  2.1.2在电网中单一部件,整个系统能够吸收动态功率振荡,维持系统的稳定。 

  2.1.3当 2.1.2中描述的事故发生且系统功率振荡平息后,在调度员进行对与故障相关的运行方式调整之前,系统所有设备的功率及电压应当在在既定的紧急事故下额定范围内。 

  电网最大输电能力的计算依赖于发电、用户和输电条件。在线路传输中,额定容量主要是指线路在热极限条件或者是线路中得某个元器件的额定功率。在计算网络最大传输能力的时候不能直接把每条线路的额定传输能力相加,因为单独的每条线路之间存在着物力关系函数,直接相加的结果要比实际最大输电能力要大的多。 

  2.2输电可靠性裕度 

  输电可靠性裕度说的是整个电网留存的必要的输电能力,用来确保当运行参数在合理范围内发生变化时,整个输电系统能继续安全平稳的运行。 

  在实际的电网中,这些不确定的运行参数覆盖范围非常的广,既可以是电网组成设备的随机故障,也可以是并联线路中由于传输的的不同步产生的约束等等。可以说,只要是电力系统在整个运行过程中出现的参数的合理变化以及带来的各种影响都应包含在输电可靠性裕度里面。在整个体系设计的时候,会考虑一定的设计裕度,但是随着系统运行时间的增加,出现不确定的可能性也逐渐累积,因此在考虑输电可靠性裕度的时候还要考虑时间的问题。 

  2.3容量效益裕度容量效益裕度说的是为了能够从其它联络网络中获得电力来满足备用发电可靠性需求而预留的输电容量裕度。 

  电网中的备用发电容量在保证供电可靠性方面具有重要。组成电力系统的发电机组以及线路设备都会存在着失去功能的风险,这时就需要备用电源向电力负荷中心供电。相互连接的电力系统在发生故障的时候,可以从其他网络那得到援助,从整体来说,减少了各个电网的备用容量。但是为了防止极端现象出现,在输电线路中都要留下部分输电容量,这一容量就是容量效益裕度,其中效益指的是由于电网互联带来的效益。 

[$page]  3常见的输电能力(ATC)的计算方法以及影响因素 

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