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复盘2008年冰灾 中国的电力系统学到了什么?

日期:2021-03-01    来源:南方能源观察  作者:江伟欢

国际电力网

2021
03/01
09:40
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关键词: 电力系统 输电线路 国家电网

中国人民谁也没想到翘首以盼的奥运年竟然是以一场历史罕见的冰雪灾害拉开序幕。

2008年1月中旬开始,全国出现了持续时间达22-25天的大范围低温雨雪冰冻天气过程。长时间低温加上持续降水形成的冻雨,给输变电设备带来大面积覆冰。由于冰冻强度大,输电线路的覆冰厚度大大超过设计标准,普遍达到设计标准的2至6倍,有些区域甚至达到8倍以上。不仅如此,此次覆冰范围更广,以往覆冰灾害多发生在海拔较高的地区,而当时湖南、江西在海拔60米以上就出现了严重覆冰现象,远超出了以往重冰区的设防范围。

2008年,因线路覆冰而被拉倒的输电铁塔(资料图)

覆冰造成了多处电力线路冰闪跳闸、倒塔断线的事故,电网设备受损严重。根据当年抢修电网指挥部提供的数据,浙江、安徽、福建、河南、湖南、湖北、江西、四川、重庆、广东、广西、云南和贵州共13个省份的电力系统运行受到影响,其中,贵州、湖南、江西等地灾情最为严重。贵州500千伏主网架基本瘫痪,湖南500千伏电网除湘北、湘西外基本全停,江西电网损毁严重。[1]

再加上当时全国电煤库存持续下降,1月27日全国直供电厂电煤库存约2107万吨,平均可用天数不到8天,个别省份甚至低于3天,全国存煤低于警戒线的电厂总装机容量超过9000万千瓦,缺煤停机最多时达4240万千瓦。电力供需形势严峻,部分地区供电被迫中断,全国停电县(市)多达170个,停电范围覆盖全国3330多万户约1.1亿人口,湖南郴州和贵州的部分地区停电天数超过了10天。

2008年2月5日,电力工程人员在湖南郴州一座被冰雪压塌的输电塔下抢修电网

冰灾发生后,我国发挥制度优越性,党中央和国务院迅速组织各个层面的抢险救灾,国家电网公司和南方电网公司第一时间响应。国家电网调集3万余人,调配56.6亿元设备物资、3500多台发电设备支援冰雪灾害地区;南方电网投入1.9亿元,紧急购买5469台柴油发电机(车),及时有序地分发到各受灾县、镇、村。南网甚至主动提出由其垫付燃油补贴费用,让广东燃油机组顶峰发电,不惜一切代价抗冰保电。

经过40余天的艰苦奋战,3月8日,国家电网、南方电网系统受灾电网全面恢复正常运行。这场历史罕见的冰灾过后,“如何提高电力系统抗灾能力”迅速提上国家议事日程。

抢修电网指挥部召开总结会议,要求从加强电力发展规划入手,更加注重电源布局和电网结构的合理性。长期以来,我国的电网规划和建设在很大程度上是围绕电源来做的,作为与电源相配套的“送出工程”、“配套工程”来安排,以建设和运行费用最小为目标。2002年3月1日电改5号文发布,开始在电力市场引入竞争机制,电力一体化模式被打破,厂网分离后,电源投入大幅度增加。从2002至2006年,电源年投资额由747亿元增加到3122亿元,年均增长高达43%,而同期电网投资从1578亿元增加到2106亿元,年均增长仅为8%。[2] 电源规划在布局、规模、结构上与电网规划不够协调,电网结构特别是受端系统的规划和建设相对滞后,网架薄弱,抵御自然灾害能力不强。而且为了避让城市和村庄,一些高电压等级的输电线路,特别是500千伏线路建在了高海拔的崇山峻岭之间,自然环境恶劣、维护困难,加重了覆冰对这些线路的影响。

在此后的十多年里,国家电网和南方电网一直在采取各种措施,提升电网防冰等级,研究融冰方法,制定相关应急预案。2008年至今,南方电网累计完成2100条10千伏以上输配电线路抗冰加固,中重冰区的输电线路抗冰能力普遍达到30年至50年一遇水平。国网和南网除了对现有线路进行高标准改造、对新建输变电工程提高设计标准外,还开展了数十项针对防冰减灾的课题研究,科学绘制冰区划分图,建设覆冰在线监测系统,研制包括直流融冰、喷火无人机、激光大炮等高科技融冰方式。特别是现在占据融冰主力地位的直流融冰技术,就是国网和南网在2008年冰灾过后紧急启动的重点攻关项目。同年底,由国内自主设计、自主制造、自主研发的世界首套容量最大的固定式直流融冰装置顺利通过试验并成功应用,全面提升了电网抗灾能力。

可以说,我们不断地从一次又一次的冰灾、台风中吸取教训,不断提升供电可靠性。而2月遭遇寒潮导致大停电的美国得克萨斯州,似乎仍在重蹈十年前的覆辙。2011年得州就曾因寒潮导致电荒,联邦能源监管委员会FERC和北美电力可靠性公司NERC围绕2011年寒潮停电事件的调查报告提出了包括制定统一的最低过冬标准、提升设备御寒能力等各种改进建议,但2021年的这次大停电显示,这些建议并没有得到足够重视。

近年来全球气候变暖,极端天气灾害频发,电力系统的安全风险也变得越来越高。我国在不断提高电力设备建设、改造标准的同时,需要对工程造价、电网投资及电价影响测算清楚,找到安全性与经济性的平衡点,以供决策时参考。


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