隨著(zhù)我國用電負荷提高，跨區域、大容量、遠距離特高壓直流輸電工程集中投產(chǎn)，電力系統形態(tài)及運行特性發(fā)生了重大變化，電力系統安全面臨著(zhù)諸多新問(wèn)題，如電源電網(wǎng)發(fā)展規劃不協(xié)調、交直流電網(wǎng)發(fā)展不協(xié)調、新能源大規模集中并網(wǎng)帶來(lái)不穩定性、自然災害和外力破壞頻發(fā)，發(fā)生大面積停電事故的風(fēng)險加大等。

近年來(lái)，特高壓直流工程集中投產(chǎn)，已建在建達16回，與此相對應的特高壓交流工程建設相對滯后，已建在建僅8回，且多為輸電工程，特高壓交流尚未成網(wǎng)，難以發(fā)揮作用，依靠現有的500千伏主網(wǎng)架無(wú)法承受特高壓直流故障帶來(lái)的巨大功率沖擊。

華北—華中兩大電網(wǎng)僅通過(guò)1000千伏長(cháng)南單線(xiàn)聯(lián)系，電網(wǎng)結構薄弱，不能滿(mǎn)足±800千伏哈鄭直流安全穩定運行要求。長(cháng)南線(xiàn)南送500萬(wàn)千瓦。哈鄭直滿(mǎn)流率運行方式下，哈鄭直流單極、雙極閉鎖故障，都會(huì )突破長(cháng)南線(xiàn)靜穩極限650萬(wàn)千瓦，導致電網(wǎng)失穩，震蕩解列裝置動(dòng)作后，頻率跌至49.3赫茲至48.5赫茲以下，低頻減載切除991萬(wàn)千瓦負荷后才能保住電網(wǎng)穩定。為避免直流單、雙極閉鎖故障后電網(wǎng)失穩，分別需要聯(lián)切河南200萬(wàn)千瓦和540萬(wàn)千瓦負荷，否則將造成較大電網(wǎng)事故。

在交流電網(wǎng)得不到配套加強的情況下，±800千伏酒湖直流投運后，華北—華中電網(wǎng)安全穩定問(wèn)題進(jìn)一步突出。酒泉—湖南特高壓直流工程2015年5月獲得核準并開(kāi)工建設，計劃2018年建成投運。酒湖和哈鄭直流工程輸電走廊相同，沿線(xiàn)災害較多，增加了直流兩極及以上故障的概率?？紤]一回直流單極閉鎖、另一回直流雙極閉鎖或兩回直流同時(shí)雙極閉鎖，華中電網(wǎng)失去的直流功率將達到1200萬(wàn)千瓦或1600萬(wàn)千瓦，均會(huì )導電網(wǎng)失穩、長(cháng)南線(xiàn)振蕩解列后，華中電網(wǎng)低頻減載置動(dòng)作，將切除荷1032萬(wàn)千瓦，勢必造成重大電網(wǎng)事故。

華東電網(wǎng)現已饋入直流10回，其中特高壓直流6回，最大額定功率800萬(wàn)千瓦。仿真計算表明，華東電網(wǎng)234條500萬(wàn)千伏線(xiàn)路任一回故障，均可能導致華東電網(wǎng)8回以上直流同時(shí)換相失敗，如果故障不能快速切除，將導致多回直流閉鎖，華東電網(wǎng)出現大量功率缺額，造成系統頻率大幅下降，嚴重時(shí)低頻減載動(dòng)作，系統損失大量負荷，可能引發(fā)較大電網(wǎng)事故。

考慮已核準在建的錫盟—泰州(額定功率1000萬(wàn)千瓦)、晉北—南京(額定功率800萬(wàn)千瓦)準東—皖南(額定功率1200萬(wàn)千瓦)特高壓直流工程。2019年華東電網(wǎng)饋入直流將達到13回。屆時(shí)，電網(wǎng)頻率穩定問(wèn)題將更加突出，可能引發(fā)大停電事故。

廣東電網(wǎng)現已饋入直流8回，其中特高壓直流2回，額定功率500萬(wàn)千瓦。廣東境內羅洞、北郊、花都、增城、穗東等55條500千伏交流線(xiàn)路任一回故障，均可能導致南方電網(wǎng)7回以上直流同時(shí)換相失敗，若故障不能快速切除，將導致多回直流閉鎖，廣東電網(wǎng)與主網(wǎng)解列，損失負荷將超過(guò)30%。

隨著(zhù)用電負荷、裝機容量的大幅提高，特高壓、配電網(wǎng)“兩頭”薄弱，500千伏電網(wǎng)越來(lái)越密集，短路電流超標問(wèn)題日益顯現，京津唐、長(cháng)三角、珠三角和三峽地區的問(wèn)題最為突出。2003年以來(lái)，我國已經(jīng)開(kāi)始應對500千伏樞紐變電站短路電流超標問(wèn)題。傳統的控制短路電流措施主要是采取線(xiàn)路拉停、出串和主變中壓側開(kāi)斷等，這些措施使電網(wǎng)結構完整性遭到破壞，安全隱患增加。2019年，在傳統措施基礎上，國家電網(wǎng)公司仍有45處廠(chǎng)站短路電流超標。

“十三五”末期，廣東電網(wǎng)傳統限制短路電流手段將無(wú)法滿(mǎn)足要求，可能被迫開(kāi)斷廣東內環(huán)網(wǎng)，屆時(shí)廣東電網(wǎng)承載多直流饋入的穩定問(wèn)題將進(jìn)一步突顯。

特高壓電網(wǎng)建設初期，500千伏電網(wǎng)暫不具備解環(huán)運行條件，存在高低壓電磁環(huán)網(wǎng)運行的情況。若發(fā)生線(xiàn)路故障，可能會(huì )出現因潮流轉移、阻抗增大造成系統熱穩定、動(dòng)穩定破壞的問(wèn)題。

例如，1000千伏長(cháng)南荊交流輸電線(xiàn)路建成后，南陽(yáng)地區形成1000/500千伏電磁環(huán)網(wǎng)，500千伏白河至南陽(yáng)南線(xiàn)路N-2若發(fā)生故障后，約26%潮流將轉移至白河主變，受白河主變熱穩定約束，鄂豫送外斷面極限將從500萬(wàn)千瓦下降至350萬(wàn)千瓦。

國家電網(wǎng)在運的所有特高壓直流均配置相應的安控系統，哈鄭直流安控系統最大調制直流200萬(wàn)千瓦、切負荷120萬(wàn)千瓦，18個(gè)切負荷子站涉及河南8個(gè)地市。西南三大特高壓直流安控配置的最大切機總量達2100萬(wàn)千瓦(單一直流最大切機800萬(wàn)千瓦)。華東頻率協(xié)控系統最大需要同時(shí)控制8回直流、7個(gè)抽蓄廠(chǎng)和253個(gè)切負荷子站，動(dòng)作容量大，一旦發(fā)生裝置拒動(dòng)或誤動(dòng)，將對電網(wǎng)產(chǎn)生巨大沖擊。

云南電網(wǎng)與主網(wǎng)異步聯(lián)網(wǎng)運行后，云南電網(wǎng)頻率穩定問(wèn)題突出。云南外送直流功率達到2400萬(wàn)千瓦，若普僑、楚穗、牛從任一直流出現雙極閉鎖、大容量電廠(chǎng)送出線(xiàn)路跳閘以及多回直流持續換相失敗等故障，均將導致云南電網(wǎng)頻率大幅變化，頻率穩定問(wèn)題需要通過(guò)直流FLC(頻率限制控制器)、穩控切機、機組一次調頻、AGC(自動(dòng)發(fā)電控制)以及第三道防線(xiàn)高頻切機、低頻減載等多種控制措施協(xié)調解決，一旦控制措施配合失調，可能導致云南電網(wǎng)頻率持續大幅上升或下降，甚至導致頻率崩潰，引發(fā)大停電事故。

常規火電機組深度調峰、啟停調峰，機組健康水平下降。為滿(mǎn)足用電負荷變化和新能源出力波動(dòng)等情況，常規火電機組負荷頻繁大幅變化。近年來(lái)，機組深度調峰、頻繁啟停造成的設備銹蝕、閥門(mén)卡澀、管道穿孔泄漏、水質(zhì)惡化、電氣設備絕緣降低、環(huán)保設備劣化頻繁發(fā)生，已構成燃煤電廠(chǎng)重大安全隱患，嚴重影響機組壽命。

供熱機組快速增長(cháng)導致調節能力不斷下降，系統運行更加困難。供熱機組可用調峰幅度僅為額定容量的15%~25%，遠低于常規燃煤機組的50%調峰。供熱機組占比大，調峰困難，導致清潔能源消納矛盾進(jìn)一步惡化。華北、東北、西北供熱機組裝機占火電裝機比例分別為70%、70%、47%，靈活調節電源比重不足3%，“十二五”以來(lái)，東北電網(wǎng)新投產(chǎn)火電1690萬(wàn)千瓦，其中供熱機組1027萬(wàn)千瓦，占新投產(chǎn)火電的61%。2015年春節期間，東北電網(wǎng)最小負荷低于供熱機組最小開(kāi)機方式下的出力，共安排9座供熱電廠(chǎng)單機供熱運行，一旦停機，將影響供熱安全。

企業(yè)自備電廠(chǎng)快速發(fā)展，進(jìn)一步加大系統調峰壓力。自備電廠(chǎng)多隸屬高耗能企業(yè)，不參與系統調峰，在電力需求放緩的情況下，自備電廠(chǎng)發(fā)電量的增長(cháng)造成公用電廠(chǎng)和新能源被迫進(jìn)一步壓減出力參與調峰。截至2018年12月底，東北電網(wǎng)自備電廠(chǎng)裝機總容量1385萬(wàn)千瓦，遼寧、黑龍江自備電占本省火電裝機比例超過(guò)12%；吉林自備電廠(chǎng)利用小時(shí)數比全省火電平均利用小時(shí)數高近1000小時(shí)。近年，新疆、寧夏等省區自備電廠(chǎng)裝機快速增長(cháng)，造成風(fēng)電等新能源被迫壓減出力參與調峰。

新能源機組基本不具備一次調頻能力，系統頻率穩定問(wèn)題突出。由于新能源機組基本不具備一次調頻能力，系統有效轉動(dòng)慣量小，頻率調節能力持續下降，在大功率缺失情況下，極易誘發(fā)全網(wǎng)頻率問(wèn)題。東北電網(wǎng)負荷5500萬(wàn)千瓦，在伊穆直流閉鎖缺失300萬(wàn)千瓦功率情況下，若網(wǎng)內風(fēng)電出力達到1000萬(wàn)千瓦，將引發(fā)低頻減載動(dòng)作，損失負荷300萬(wàn)千瓦。預計2019年云南電網(wǎng)風(fēng)電裝機將超1400萬(wàn)千瓦，而云南最高負荷僅1800萬(wàn)千瓦左右，給云南調頻造成較大困難。

新能源機組頻率、電壓耐受能力差，若出現大規模脫網(wǎng)可能引發(fā)嚴重的連鎖性故障。風(fēng)電機組高壓穿越及高頻耐受能力不如火電，存在系統故障或波動(dòng)時(shí)，風(fēng)機大面積脫網(wǎng)的風(fēng)險。常規火電機組頻率、電壓耐受能力上限分別為51.5Hz和1.3p.u.，風(fēng)機上限分別為50.2Hz和1.p.u.。仿真計算表明，目前西北電網(wǎng)有30條交流線(xiàn)路任一回N-1故障，會(huì )導致直流換流站近區電壓下降，引起直流連鎖反應，造成電網(wǎng)頻率越限、電壓短時(shí)沖高，造成風(fēng)機脫網(wǎng)，引起低頻減載動(dòng)作，切除負荷。

新能源機組產(chǎn)生次同步諧波，系統次同步振蕩風(fēng)險加大。新能源機組產(chǎn)生的次同步諧波與系統固有頻率耦合時(shí)，一旦發(fā)生振蕩，容易導致火電機組跳閘，對電網(wǎng)運行造成威脅。2015年1月1日，新疆哈密山北地區風(fēng)電機組持續產(chǎn)生次同步波，對鄭直流安全運行造成影響，花園電廠(chǎng)機組軸系次同步振保護動(dòng)作，導致3臺66萬(wàn)千瓦機組相繼跳閘，如果保護拒動(dòng)，將導致發(fā)電機設備損壞。

技術(shù)措施難以落實(shí)，系統抗擾動(dòng)能力下降，在傳統電力系統中，發(fā)電廠(chǎng)并網(wǎng)運行管理和輔助服務(wù)，為系統安全穩定運行提供了有力保障，電力改革“廠(chǎng)網(wǎng)分離”后，網(wǎng)源協(xié)調管理明顯弱化。部分發(fā)電機組控制系統與涉網(wǎng)保護不匹配，發(fā)電機大修及改造后不進(jìn)行參數測試，發(fā)電機組勵磁系統改造，軟件升級及參數修改后不進(jìn)行試驗；較多數量的自備電廠(chǎng)不投運AVC設備，無(wú)考核管理手段等。

管理不規范，一次調頻能力不足。在一次調頻管理方面，華北區域僅對機組一次調頻投入情況、正確動(dòng)作率、響應速率進(jìn)行考核，無(wú)法全面反映并網(wǎng)電廠(chǎng)一次調頻性能；華東采用月度平均值進(jìn)行考核，無(wú)法有效反映系統大擾動(dòng)情況下機組一次調頻響應能力不足的問(wèn)題。2015年9月19日，錦蘇直流雙極閉鎖，華東頻率跌至49.56赫茲，據統計，事故期間華東主力機組中，僅有20%的機組一次調頻響應性能滿(mǎn)足標準要求，其余80%均不合格機組甚至出現反調特性。

電力系統安全事關(guān)人民生產(chǎn)生活穩定和經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展。安全生產(chǎn)責任進(jìn)一步落實(shí)，安全生產(chǎn)監督檢査進(jìn)一步深入，突發(fā)事件應對和重大活動(dòng)保電能力進(jìn)一步提高。在國外大面積停電事故頻發(fā)的情況下，我國保持了電網(wǎng)安全穩定運行。針對如上安全隱患，提出如下建議，供國家、行業(yè)、電網(wǎng)公司、電力企業(yè)參考。

（一）加快發(fā)展交流特高壓電網(wǎng)，消除電網(wǎng)重大安全風(fēng)險

首先，重點(diǎn)建設華北—華中聯(lián)網(wǎng)加強工程，解決電網(wǎng)安全燃眉之急。國際上現有高壓直流輸電技術(shù)均依托交流電網(wǎng)實(shí)現換相，交流成網(wǎng)，直流依托交流電網(wǎng)才能安全運行，這是由交、直流輸電自身的功能特點(diǎn)決定的。只有交流網(wǎng)架強度達到一定水平，才能承受特高壓直流故障擾動(dòng)帶來(lái)的巨大功率沖擊。為滿(mǎn)足±800千伏哈鄭、酒湖直流安全穩定運行要求，需要建設蒙西一湘南和錫盟一贛州特高壓交流工程。

其次，組織開(kāi)展我國同步電網(wǎng)格局研究，先期實(shí)現華東、華北區域內特高壓交流環(huán)網(wǎng)運行，推動(dòng)實(shí)施區域間聯(lián)網(wǎng)工程。交流電網(wǎng)規模與直流容量相匹配，才能承受大容量、多饋入直流閉鎖帶來(lái)的頻率沖擊。交流同步電網(wǎng)規模越大，共同響應支援的元件就越多，抵御各類(lèi)嚴重故障沖擊的能力就越強。我國特高壓已經(jīng)步入大規模建設新階段，亟需對我國未來(lái)電網(wǎng)發(fā)展目標和總體格局進(jìn)行前瞻性、系統性設計，形成目標清晰、布局科學(xué)、結構合理、便于實(shí)施的中長(cháng)期網(wǎng)架規劃，避免大量重復建設和技術(shù)改造。

最后，加快主網(wǎng)架建設，降低對安控系統的過(guò)度依賴(lài)。盡快形成主網(wǎng)架，減少電網(wǎng)過(guò)渡時(shí)間，按照分層分區原則，合理消除電磁環(huán)網(wǎng)結構，有效控制短路電流水平，減輕電網(wǎng)安全對安控系統的過(guò)度依賴(lài)。

（二）加強統一規劃、強化監督管理，提升系統安全運行水平

統籌各類(lèi)電源規劃，制定相關(guān)支持政策和激勵機制。加快抽水蓄能和燃氣等調峰電站建設，從嚴控制燃煤機組新建規模，有序發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)。嚴格控制自備電廠(chǎng)建設，擴大火電靈活性改造規模；建立健全常規電源為新能源調峰的輔助服務(wù)補償機制和市場(chǎng)機制，制定自備電廠(chǎng)管理辦法，鼓勵自備電廠(chǎng)參與系統調峰明確收費政策。

加大產(chǎn)學(xué)研科技攻關(guān)力度，提高新能源機組涉網(wǎng)性能。加大科技攻關(guān)力度，切實(shí)提高機組涉網(wǎng)性能；深入開(kāi)展風(fēng)電場(chǎng)地區次同步振蕩機理研究，研發(fā)先進(jìn)抑制設備。

加強網(wǎng)源協(xié)調管理，強化技術(shù)監督和指導。完善《發(fā)電廠(chǎng)并網(wǎng)運行管理實(shí)施細則》和《并網(wǎng)發(fā)電廠(chǎng)輔助服務(wù)管理實(shí)施細則》，明確責任主體，組織開(kāi)展發(fā)電機組并網(wǎng)安全性評價(jià)工作，充分發(fā)揮行業(yè)組織和中介機構的作用，強化技術(shù)監督和指導，對不滿(mǎn)足標準的機組限期整改。

（三）盡快修訂《電力法》，切實(shí)加強電力標準化工作

加快《電力法》修改進(jìn)程，實(shí)現《電力法》與其他法律的有效銜接；修改完善《可再生能源法》，細化法律條文，提升法律的可操作性。

組織專(zhuān)門(mén)力量，系統梳理電力配套規章和制度，統籌考慮相關(guān)配套條例的制定、修改問(wèn)題，確保各項制度的銜接。

盡快完善電力標準體系，組織專(zhuān)業(yè)隊伍，對現有國家行業(yè)標準進(jìn)行全面清理，妥善處理好標準內容沖突問(wèn)題，加快制定針對新領(lǐng)域的技術(shù)標準。

來(lái)源：能源雜志