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到底应该称为「弹性」还是「韧性」?

日期:2021-09-10    来源:输配电世界

国际电力网

2021
09/10
10:10
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关键词: 美国电力 电力系统 分布式发电 分布式储能

极端天气对电力系统的影响越来越严重,最近的Ida飓风造成美国中东部大范围停电,关于「弹性」电力系统又成为一个热点的话题。

飓风Ida造成美国路易斯安那州的配电设施损坏。图片来源:abcnews.go.com

2016年2月,美国电力科学研究院EPRI总结了电力系统在新形势下需要应对的三个挑战,即:弹性、灵活性和联通性。最近国内有提出「韧性电网」的概念,认为在狭义上韧性=弹性,广义上韧性又增加了感知力、协同力和学习力。

尽管概念上层出不穷,甚至英文翻译上“韧性”仍然使用了resilience, resiliency等词汇,但我们还是要区分一下弹性和韧性的不同。

最本质的一点是:“弹性”讲的是快速恢复的能力。中文当中“韧性”则是指“通过形变达到不损坏的目的”。在电力系统中,通过感知、协同等增强“韧性”是对系统的强化,这一点大家都会认同。但是,对具体的电网需求来讲,弹性更明确,即:快速恢复。弹性的概念应该包含对系统的强化,而不是相反。

电力系统为了应对可能的灾害,使用很多预防措施,在发生紧急状况下能够帮助系统快速恢复。其措施包括在发电侧,构建可快速恢复的燃料供应体系(存储、运输等)以及电网互联(多路径、多回路);在输电领域,建立智能调度、智能电网以及大规模储能;在配用电侧,采用分布式发电分布式储能等措施,可以保证在电网发生故障时快速恢复。

国内对于构建弹性电网也有非常丰富的实践经验。同样是应对台风和热带风暴,沿海的某些岛屿供电会采用预防性停电措施(PSPS),防止积水造成触电或设备损坏;目前在建的一些综合能源项目,通过增加分布式发电和储能,不仅优化了电力消费,同时在系统故障期间提供了自我供电保障;国网四川则在配电侧通过主动停电预防山火。

我们还是希望能够简化一些概念,使得这些概念成体系又确切为好。以下内容摘自美国电科院发布的《电力系统弹性:机遇与挑战》白皮书,供参考。

电力系统弹性:挑战与机遇

今天电力工业受到天然气价格、负荷增长、能源政策以及分布式发电渗透和需求响应等因素的广泛影响,美国电力科学研究院(EPRI) 及其成员确定当前的电力系统需要更多的「弹性」、「灵活性」和「广泛互联」。[这三者构成了新型电力系统的基石。]

在“无悔”策略下,电力系统的三个属性。The Three Attributes of the Power System in a “No Regrets” Strategy. 来源:EPRI

在电力系统中,「弹性」是指通过强化电力系统以抵御“会产生严重后果”但“发生频率较低”的事件,并从中快速恢复的能力。最近的极端天气事件——包括美国的卡特里娜飓风和桑迪飓风以及日本的东北地震和海啸——已经证明了“恢复能力”的必要性。其他对「弹性」构成威胁的高影响、低频“自然”事件包括龙卷风、野火和严重的地磁扰动 (GMD)。历史上,极端天气始终伴随着电力系统,直到最近人们才对增强「弹性」的必要性有了更充分的认识。

过去十年中,电力系统中所发生的一些事件和表现出的趋势(发展迅速和影响广泛)塑造了增强「弹性」的需求。2013 年发生的西海岸变电站高压变压器的人为破坏行为将[公用事业的]注意力集中在增强物理安全性和「弹性」的必要性上。在电网中广泛部署的通信设备引发了对网络攻击的担忧,而潜在的网络和/或物理攻击协同也日益受到关注。如果系统发生诸如天然气管道基础设施破坏等严重后果事件,对目前依赖天然气发电的电网就会产生严重影响。同样,最近日益增长的风能和太阳能发电可能会造成在其他严重事件的干扰下,使得电网的表现更为脆弱。

电力系统服务中断将对社区造成巨大影响,无论是住宅、小型企业还是大型公司。全社会的数字化(例如,智能手机、平板电脑和社交网络)增加了消费者对电力的依赖,降低了客户对停电,即使是短暂停电的容忍度,增加了公用事业公司提高电力系统「弹性」的压力。

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