中國儲能網(wǎng)訊:印度于2012年7月30日、31日先后發(fā)生兩次世界罕見的電網(wǎng)大面積停電事故。為深刻吸取印度大停電事故教訓,國家電網(wǎng)公司多次組織分析事故原因、認真研究印度電力部發(fā)布的事故調查報告,并派資深專家訪問了印度電力監(jiān)管委員會、國家電力調度中心、有關輸電公司等。從電力體制改革、調度管理、市場化運營等方面,與相關人員進行了探討交流?;久辶藢е麓笸k姷脑颍τ《入娏芾眢w制、市場機制等深層次問題進行了深入分析,從中得到了重要啟示。
一、印度電力工業(yè)基本情況
印度國土面積約為298萬平方公里、人口12.1億,是世界上經(jīng)濟增長最快的發(fā)展中國家之一。
?。ㄒ唬╇娋W(wǎng)裝機、負荷及能源分布
目前印度電網(wǎng)的總裝機容量約為2億千瓦,煤電和核電裝機容量為1.17億千瓦,占總裝機的58.46%;水、氣及新能源裝機容量為0.83億千瓦,占總裝機的41.54%。其中北部電網(wǎng)的裝機和負荷約占總裝機和總負荷的27% 和40%。印度的電力能源資源主要分布在北部、東北部和東部地區(qū),主要負荷中心則集中在北部、南部和西部地區(qū)。因此,印度電網(wǎng)的輸電方向為東電西送、南電北送,南北水火互濟。
印度電力設施比較陳舊、電力長期供應不足,高峰缺電達到10%以上,停電比較頻繁,一些大型商店、旅館及比較高級的公寓樓、私宅都備有應急電源。目前印度全國農村只有84%的村莊通電,只有44%的家庭有電,仍有25%的人口沒有用上電。
?。ǘ┯《入娋W(wǎng)和規(guī)模
印度電網(wǎng)由隸屬中央政府的國家電網(wǎng)(由跨區(qū)電網(wǎng)和跨邦的北部、西部、南部、東部和東北部5個區(qū)域電網(wǎng)組成)和29個邦級電網(wǎng)組成。印度國家電網(wǎng)主網(wǎng)架以400千伏為主,各區(qū)域之間通過400千伏交、直流線路和部分220千伏線路互聯(lián)。其中南部電網(wǎng)通過500千伏高壓直流與東部和西部區(qū)域電網(wǎng)異步互聯(lián)。
?。ㄈ╇娏芾眢w制
印度國家獨立后沿用了聯(lián)邦制和議會制,各邦相對獨立。印度電力管理體制也分為中央(包括區(qū)域)和邦兩級。中央管電部門(政府電力部和中央電力監(jiān)管委員會)與各邦政府管電部門沒有垂直的管理關系,職責相對獨立。
為了加快電力發(fā)展和提高運營效率,印度從1998年開始實施發(fā)、輸、配三分開的電力市場化改革。在中央層面,成立了隸屬于中央政府的印度國家電網(wǎng)公司、火電公司和水電公司等。在各邦內部,成立隸屬于邦政府的輸電和配電公司,負責建設運營邦內輸配電網(wǎng)。印度國家電網(wǎng)公司負責建設運營國家電網(wǎng),與各邦輸、配電公司之間既沒有資產紐帶關系,也沒有直接的管理關系,是兩個平等的法律主體。目前,在發(fā)、輸、配獨立運營基礎上,全面向私營投資者開放。在發(fā)電領域,私營投資的發(fā)電容量已達到35%。在電力市場運營方面,已經(jīng)實施跨區(qū)域、跨邦購電和與頻率掛鉤的聯(lián)絡線功率偏離計劃交易機制,長期交易合同占89%、偏離計劃交易占3%、其它短期交易占8%。
?。ㄋ模┯《入娏φ{度管理體制
印度實行四級調度管理,包括國家電力調度中心、區(qū)域電力調度中心、邦電力調度中心、邦內各地區(qū)配電調度中心,各級電力調度中心之間只有調度業(yè)務關系,無上下級直接管理關系。
2010年10月,印度國家電網(wǎng)公司將國調和5個區(qū)調從職能部門中分離出來,注冊成立其全資擁有的電力系統(tǒng)調度運行公司。國調和區(qū)調分別負責跨區(qū)、跨邦主網(wǎng)架和有關發(fā)電廠的電力調度并經(jīng)營相應的調度業(yè)務(收調度費)。邦調隸屬邦輸電公司、地調隸屬邦內各配電公司,分別負責各自所轄范圍內的電力調度業(yè)務。
二、兩次大停電事故影響和直接原因
?。ㄒ唬?ldquo;7·30”和“7·31”停電損失負荷和影響范圍
在2012年7月30日凌晨2點33分,從由西部向北部電網(wǎng)輸電的一條400千伏重載線路因距離保護三段動作跳閘開始,在相繼跳開10條聯(lián)絡線后北部區(qū)域電網(wǎng)與大網(wǎng)解列、因頻率崩潰而瓦解。北部電網(wǎng)事故前負荷3600萬千瓦,事故后損失負荷約為3567萬千瓦,影響9個邦、3.7億人口。7月30日16時前全部恢復供電。
在2012年7月31日12:58分,由西部向北部電網(wǎng)輸電的兩條220千伏跨區(qū)域重載聯(lián)絡線(各約300MW)相繼跳閘,13:00,前一天事故開始時首條跳閘的那條400千伏重載線路再次因距離保護三段動作跳閘,在相繼跳開69條聯(lián)絡線后北部、東部和東北部三個互聯(lián)的區(qū)域電網(wǎng)因功角、頻率和電壓失穩(wěn)導致瓦解,西部電網(wǎng)與北部和東部電網(wǎng)解列而免于停電。事故發(fā)生前北部、東部和東北部電網(wǎng)負荷約為4835萬千瓦,事故后損失負荷約為4800萬千瓦,停電影響23個邦、6.7億人口。北部、東部和東北部的大部分地區(qū)分別在約5小時內、8小時內和2小時內恢復供電。
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印度電力部發(fā)布的事故調查報告指出了導致兩次大停電事故的直接原因:
1、大量交流聯(lián)絡線停運,嚴重削弱了北部與西部的跨區(qū)電網(wǎng)結構。7月30日和31日事故發(fā)生前,在北部與西部跨區(qū)輸電斷面僅有1條400千伏和2條220千伏聯(lián)絡線在運行。在北部、西部和東部區(qū)域電網(wǎng)之間及其附近的輸電斷面停運的聯(lián)絡線多達52條,其中75%是用于系統(tǒng)調壓拉停。由于北部與西部跨區(qū)輸電斷面網(wǎng)架結構受到嚴重削弱,在第一條線路跳閘前電網(wǎng)已經(jīng)處于不安全狀態(tài)。
2、北部電網(wǎng)有些邦利用偏離計劃交易機制大量超計劃用電,致使已經(jīng)被嚴重削弱的北部與西部跨區(qū)輸電斷面聯(lián)絡線重載運行。為了拓展跨邦、跨區(qū)電力交易市場,印度實施了與頻率掛鉤的聯(lián)絡線偏離計劃電力交易機制,允許各市場主體在規(guī)定的頻帶內(49.5-50.2HZ)偏離計劃買賣電而不另外加價,兩次事故前電網(wǎng)頻率分別為49.68HZ和49.84HZ,都在規(guī)定范圍內,北部電網(wǎng)內缺電比較嚴重,四個邦利用ABT機制同時大量超計劃用電,造成北部與西部跨區(qū)輸電斷面唯一的一條400千伏線路功率達到1450MW、兩端電壓也大幅降低,增加系統(tǒng)失穩(wěn)風險。
3、北部和西部電網(wǎng)調度中心為了降低北部與西部跨區(qū)輸電斷面的功率,對北部電網(wǎng)內超計劃用電的有關邦下達了減負荷的調度指令,也對西部電網(wǎng)內有關發(fā)電廠下達了減出力的指令,但都未得到有效執(zhí)行。
4、兩次事故都是因同一條重載的400千伏聯(lián)絡線距離保護三段動作而跳閘,引發(fā)相關線路過負荷、功率振蕩而跳閘導致系統(tǒng)失穩(wěn)。雖然這條400千伏線路功率達到1450MW,但尚未達到該線路允許的最大載流量限額(765千伏降壓、四分裂導線),距離保護三段在這種情況下動作跳閘不合理。由于繼電保護未采用振蕩閉鎖技術,導致大量線路跳閘,進一步加劇了電網(wǎng)失穩(wěn)。北部、東部、東北部電網(wǎng)防止電網(wǎng)頻率瓦解的自動低頻減載方案因未落實到位而沒有發(fā)揮出應有的作用。
三、印度大停電事故深層次問題分析
在印度電力部事故調查委員會發(fā)布的事故調查報告書中,只是從電力系統(tǒng)運行管理方面分析原因,沒有對體制、機制等方面存在的問題進行分析,但在所提出的十八條措施建議中,希望對印度電力法、交易規(guī)則、調度管理等進行全面評估改進。從上述的措施建議中不難看出,印度電網(wǎng)之所以發(fā)生如此嚴重的大面積停電事故,還存在一些深層次問題,分析如下:
?。ㄒ唬?電力供應長期嚴重短缺直接影響電網(wǎng)安全運行
長期缺電的直接后果,一是電網(wǎng)透支、低頻率運行;二是電力設備陳舊、安全可靠性差;三是電網(wǎng)控制手段匱乏、失穩(wěn)風險增加。主要原因是電力發(fā)展機制不完善、電價結構不合理、管理松散低效(輸配電損耗高達30%),致使政府擁有的發(fā)、輸、配電公司普遍虧損、電力發(fā)展緩慢。
(二)電網(wǎng)結構薄弱不能滿足跨區(qū)域送電要求
一是高低壓電磁環(huán)網(wǎng)大量存在,主網(wǎng)架結構薄弱、安全穩(wěn)定水平低。印度國家電網(wǎng)主網(wǎng)架主要以400千伏為主,400/220千伏電磁環(huán)網(wǎng)普遍存在。目前約有51%電力通過這種高低壓電磁環(huán)網(wǎng)遠距離輸送到各邦,極易導致穩(wěn)定破壞。二是國家電網(wǎng)最高電壓等級僅為400千伏,與其輸電范圍和輸電容量不匹配。印度東電西送和南電北送的輸電距離在500公里以上,7月30日用電低谷時段的輸電功率為568萬千瓦,由于輸電線路電壓等級低、損耗急劇增加、電壓大幅下降,致使電網(wǎng)進入不安全狀態(tài)。三是無功補償不足、調壓手段匱乏,用電低谷時段靠拉停輸電線路控制電壓,進一步削弱了電網(wǎng)結構。7.30大停電事故前,用于調壓拉停29條400千伏線路,致使跨區(qū)電網(wǎng)不滿足“N-1”穩(wěn)定要求。
(三)電力管理體制松散不利于電網(wǎng)安全管控
由于聯(lián)邦制的原因,在印度中央和地方兩個層面, 不論是政府管電部門還是電力企業(yè)都沒有直接的管理關系。各級電網(wǎng)企業(yè)、電力調度中心、各發(fā)電公司、配電公司作為平等的市場主體,圍繞著各自的目標,經(jīng)營著各自的業(yè)務。在電網(wǎng)缺電比較嚴重的情況下,或者在電網(wǎng)發(fā)生事故情況下,各個企業(yè)首先考慮的是企業(yè)本身的利益,各邦政府也不可避免地要維護本邦的利益。負責大電網(wǎng)安全運行的國家電力調度中心作為市場主體之一,對邦級調度中心和有關電力企業(yè)缺乏足夠的約束力,發(fā)布的調度指令難以執(zhí)行到位,進一步削弱了電網(wǎng)安全管控。
?。ㄋ模╇娏φ{度管理松散難以實施嚴格的統(tǒng)一調度
松散的電力管理體制導致了電力調度管理松散,無法實施嚴格的統(tǒng)一調度。一是調度中心不能對電網(wǎng)運行方式、設備檢修、低頻減載等安全自動裝置實施統(tǒng)一管理,都得由各有關方協(xié)商確定,保障電網(wǎng)安全的措施難以落到實處。二是涉及電網(wǎng)安全的繼電保護定值由設備管理單位整定,不能統(tǒng)籌考慮電網(wǎng)安全要求,可靠性降低。三是既缺乏嚴格的設備停運審批流程,又缺少實時動態(tài)仿真計算工具,穩(wěn)定限額修改不及時,電網(wǎng)安全失控。四是調度自身能力也不滿足市場化條件下的電網(wǎng)運行要求。
?。ㄎ澹╇娏κ袌龌\作過程中忽視了電網(wǎng)安全管理
一是印度電網(wǎng)實施與頻率掛鉤的聯(lián)絡線偏離計劃交易機制,而沒有建立起有效的輸電能力安全校核機制,極易導致電網(wǎng)安全失控。二是國調(包括各區(qū)調)公司化運作后,運營收入直接來源于調度服務對象,難以實施嚴格的調度管理。三是各級電力監(jiān)管機構的收入同樣來自監(jiān)管對象,很難實施嚴格的監(jiān)督管理,主要依靠各市場主體自律。由此可見,印度在市場化改革的過程中,沒有對保障電網(wǎng)安全的體制機制和電力調度能力建設給予足夠的重視。
?。┤狈栘熣臋C制不能及時消除各類隱患
為了保證市場運營秩序和電網(wǎng)安全,印度于2003年及以后發(fā)布了電力法案(ACT 2003)、電網(wǎng)運行準則(GRID CODE)和電力監(jiān)管規(guī)定等法規(guī),規(guī)定對各類違規(guī)行為進行經(jīng)濟處罰,但至今還未有人受到處罰。兩次大停電事故調查早已結束,原因和責任都很清楚,但既沒有任何單位和個人受到問責也沒見到整改措施計劃,很有可能和以前一樣不了了之。用戶竊電嚴重,沒有采取嚴格的查處措施。有法不依、執(zhí)法不嚴、違法不究導致不能及時消除各類隱患。
四、啟示與建議
中國和印度都是發(fā)展中的能源消費大國,都存在能源資源與能源消費呈逆向分布的特點,都有遠距離大規(guī)模輸電的需求,電網(wǎng)的組成也頗為相似。但是,印度國體和政體所決定的松散的電力管理體制、激進的市場化改革模式和落后的電力基礎設施與我國存在著很大差別。因此,深刻研究汲取印度大停電事故教訓、認真總結我國電力改革發(fā)展的成功經(jīng)驗,對保障我國電力安全可靠供應有著十分重要的意義。
?。ㄒ唬┏浞职l(fā)揮我國特有的體制優(yōu)勢,保障電網(wǎng)安全可靠運行
長期以來,我國一直實行垂直一體化的電力管理體制,對保障電網(wǎng)安全發(fā)揮了重要作用,這是聯(lián)邦制國家想做而無法做到的。我國改革開放后,為了促進電力工業(yè)的快速發(fā)展,先后進行了“集資辦電、多家辦電”的電力投資體制改革、“政企分開”的管理體制改革和“網(wǎng)廠分開”市場化改革。在歷次電力改革中,都始終保持了“電網(wǎng)和調度一體化垂直管理”這一體制優(yōu)勢,而沒有采取那種“分拆式”的激進改革模式。正因如此,在改革推動電力快速發(fā)展的同時,電網(wǎng)事故大幅下降、安全水平大幅提升。我國電力改革發(fā)展的成功實踐證明,“電網(wǎng)和調度一體化垂直管理” 體系符合電力系統(tǒng)固有的特殊規(guī)律,對保障電網(wǎng)安全至關重要,必須堅持不動搖。
?。ǘ﹫猿蛛娋W(wǎng)與電源統(tǒng)一規(guī)劃協(xié)調發(fā)展,保障電力安全可靠供應
首先應堅持電力發(fā)展適度超前經(jīng)濟發(fā)展、電網(wǎng)發(fā)展適度超前電源發(fā)展、資源開發(fā)利用與環(huán)境保護協(xié)調發(fā)展基本規(guī)律;第二應堅持電網(wǎng)管理“四統(tǒng)一”原則。既統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設、統(tǒng)一調度、統(tǒng)一管理。堅強合理的電網(wǎng)結構,完善可靠控制保護、自動化系統(tǒng)和嚴格科學的管理方式是保障電網(wǎng)安全的三個必備條件,而這三者都必須通過實施嚴格“四統(tǒng)一”管理才能實現(xiàn);第三應加快發(fā)展特高壓電網(wǎng)。隨著我國大型水電、風電和火電基地不斷向西南、西北延伸,與中東部負荷中心相距越來越遠(2000公里以上),如何確保這些大型能源基地的電力全額送出、安全消納,國際上沒有現(xiàn)成的經(jīng)驗,國內早期形成的區(qū)域發(fā)用電就地平衡、直流聯(lián)網(wǎng)調劑余缺的傳統(tǒng)方式不能滿足如此遠距離、大功率輸電和安全消納的要求。為此,國家電網(wǎng)公司在特高壓交直流示范工程取得圓滿成功的基礎上,經(jīng)過科學論證,提出了依靠特高壓直流技術實現(xiàn)遠距離、大功率、高效率輸電,依靠特高壓交流電網(wǎng)保障安全可靠消納的“三華”特高壓交直流電網(wǎng)規(guī)劃建設方案。這一方案既可以確保來自西南、西北能源基地的特高壓直流輸電安全可靠消納,還可以保障山西、陜西、蒙西、錫盟等能源基地的煤電和風電直接接入“三華”特高壓同步電網(wǎng)消納,極大緩解交通運輸壓力和東部地區(qū)環(huán)保壓力;其抵御事故能力之強、安全性之高、經(jīng)濟性之好是其它任何異步方案不能與之相比的,再輔以高度自動化的現(xiàn)代監(jiān)控系統(tǒng)和實施嚴格的科學管理,完全可以保障不會發(fā)生類似印度的大停電事故,是我國電網(wǎng)發(fā)展的必然選擇,應加快建設;第四應進一步理順電力價格體系,建立煤電聯(lián)動價格機制和規(guī)范合理的輸配電價機制,確保電力良性發(fā)展。
(三)堅持《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則》,建立健全“三道防線”
《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則》是總結國內外電力系統(tǒng)長期安全運行經(jīng)驗提煉出的電力系統(tǒng)規(guī)劃建設和安全運行強制性標準,在我國近30年電網(wǎng)運行發(fā)展和運行中發(fā)揮了很好的作用,導則提出的保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定“三道防線”在防止電網(wǎng)大面積停電事故中,發(fā)揮了重要作用。應不斷修改完善《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則》,進一步強化電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定“三道防線”,從技術上確保不發(fā)生電網(wǎng)大面積停電事故。
?。ㄋ模└倪M電力應急管理,完善社會應急處置機制
我國社會經(jīng)濟活動對電力依賴程度遠遠高于印度,迫切需要不斷完善全社會電力應急處置機制,增強社會公眾應急能力;制定強制性管理規(guī)定,要求重要電力用戶必須合理配置應急電源,應急自救能力;定期開展多部門聯(lián)動的應急演練,不斷提高應急處置實戰(zhàn)能力。