北美电力系统2002—2012 年可靠性评估报告介绍2004-3-17 中宏数据库摘 要：2003年12月北美电力可靠性协会（NERC）公布了 2003〜2012年北美电力 系统可靠性评估报告，内容有5部分：今后10年（含2003年）电力供需及输电可靠性情 况；对影响未来可靠性的关键问题进行讨论；各地区对可靠性的评估关键词：电力系统；可靠性评估；负荷预测；美国1 、高峰负荷增长情况美国今后10年高峰负荷年均增长率将为1.9%，加拿大为1.1%在过去10年，美 国的这一数字为2.4%（夏季），加拿大为1.4%（冬季）而美国的发电能力在未来10年内 预计增加14%（与2002年比），年均增长率为1.4%当然，由于当今电力市场有诸多不 确定因素，这一数字可能有变此外，各地区的发展也不平衡今后新增发电机组主要 是燃气机，今后用电量的增长，美国的基本值将为每年增加 1.8%，高值为2.3%，低值 为 1.4%加拿大的相应数据为 1.3%，2.8%及—0.4%由此看出无论用电量的增长或高 峰负荷的增长都将高于新增发电容量的增长因此发电容量的裕度将不断减少，这对电 力系统可靠运行不利但从另一方面看，美国前几十年都将发电容量的裕度定在很高的 水平上，这符合长远和整体利益。
因此在今后5 年内，美国电力系统的发电备用裕度总 体上仍可维持在 20%以上美国的输电建设近年一直迟后于电源建设，这一趋势还将继续下去预计今后10 年美国230kV及以上的输电线路只能增加6.5%,年均增长率仅为0.65%在今后10年 输电线路的增长中，预计后5年的增加量比前5年要少1倍可见，现在反复出现的输 电限制,未来将更为严重和广泛为使输电线能继续在允许的安全极限内运行可以采取 2项措施：一是市场运营人员使用当地微增定价法确定电价（LMP），用经济激励机制影 响电力调度，缓解过载线路的压力；另一措施是采用输电负载卸减法（TLR），逐步卸除 电力负荷在美国东部地区的电力可靠性协调员往往采取第2项措施，以保持电网可靠 性TLR法也能影响电力调度美国将输电负载卸减事件按严重程度分为5级记录在 案的5级卸负荷在1997年仅为几次，至2003年1 1月14日已升至50余次2 影响可靠性的关键问题本报告对可靠性的评估由NERC的10个成员单位进行，并向NERC提出报告，而NERC 只对影响电力系统可靠性的一些共性问题进行讨论2.1 电源问题电力改革前，特许经营公用电业的电力公司必须满足本营业区内电力用户的需求， 这是一项责任。
放松管制后，对电源建设的投资是一项经济活动，投资人不承担满足某 地电力用户需求这一责任投资人分析电力市场提供的种种信号，进行投资决策，这些 信号不仅是电力需求量，更重要的是看经济上的激励因素，燃料价格的稳定性及将电力 由电源点送到用户处须解决的技术、经济和法律等各种问题在北美大陆各地的开放性 电源开发市场已遇到了许多不同的问题，造成有些地区新电源富裕，有些地区新电源不 足，总体上看，新电源少于新需求电力公司由于安全等级下降，贷款困难，影响了新 项目的投资及对现有设施的维修，进而也影响了电力系统的可靠性2.2 输电问题如前所述，近年美国输电建设落后于发电建设，2001年41.8GW的发电容量尚有 39亿美元的输电投资，而到2002年57.7GW的发电容量仅有38亿美元的输电投资报 告中列举了新建输电项目遇到的各类困难，并指出实施一个输电项目的关键在于管理当 局的批准2.3 电力系统问题及其评述2.3.1 发电和输电计划的协调问题目前北美地区正采取不同措施，以确保有足够的发电和输电能力满足负荷需求，其 中有传统的垂直一体化的公用电力公司实施的方法，也有依靠市场力量实施的或主要依 靠法规实施的方法。
垂直一体化的公用电力公司按管理机关的要求在特许经营的地域内 建电厂，满足用户需求而另一些电力企业如PJM公司(PJM为宾夕法尼亚、新泽西及 马里兰3州的互联电力系统)、纽约电力联营组织及新英格兰电力联营组织等，都以区 域为基础协调资源的计划工作电力改革后，对同一电厂的出线和输电线路的研究是独 立进行的，与电源建设的研究在时间上可能相差几个月，也可能相差几年电厂可能最 终不建，这使输电服务的研究更困难此时对输电的投资会趋向迟后于发电建设，从而 形成发电、输电匹配不佳区域输电组织(RTO)或独立系统运营者组织(ISO)，作为运行 控制机构，应提出发、输电资源必须有充裕性(adequacy)的要求，并协调发输电计划2.3.2 短路电流问题 当前接入输电系统的电厂增加，使短路电流显著增大计算表明，有些系统中超高压变电站的短路电流可达80—100kA但是只有有限的厂商目前能提供切断115kV和230kV63kA以上故障电流的断路器，目前还没研制出切断500kV63kA以上故障电流及 在任何电压等级上切断80kA以上故障电流的设备为了限制短路电流有时只能改造变 电站接线，而这往往会影响整个输电系统在发生事故时的性能。
另一方面，对现有变电 站的母线和接地系统做重大改造是十分困难的，有时甚至是根本不可能的此外，当短 路电流大于63kA时，许多硬件，如电缆、线夹、阻燃工作服及作业距离也要考虑耐受 63kA以上电流的问题2.3.3 频率摆动问题近年通过观察和实测发现系统频率摆动对系统失去电源更敏感，而不是更迟钝过 去10年内，频率改变0.1Hz所需要的发电量变化平均每年减少70MW，其原因还不清 楚随着技术的进步，如依据现代电厂的模块结构，运行人员可以随负荷变化启停机组， 而不像传统发电机组，即使出力不满时也都维持运转在用户方面，一些重工业如炼铝、 轧钢厂的减少，降低了电力系统的惯性此外，为适应环保的要求，发电机组的调节装 置并不像过去那样紧随系统频率变化而动作，只有发生大的偏移时才进行调节有证据 表明，欧洲多年来允许频率变化±0.5Hz,并未损害系统运行北美电力可靠性协会频率 摆动工作组也得出同样的结论，并于2002年向运行委员会提出了报告但是对不同地 点发电机组间的相角问题及发展大直流输电系统将出现什么问题还需进一步研究，以避 免在大的互联系统中出现频率摆动问题2.3.4 环保问题若按环保要求传统的矿物燃料发电厂大量退役，则相应的输电线路也将部分失效， 且新建输电线路将遇到征地、筹资等诸多困难。
兴建天然气发电厂时输气管路建设同样 也有诸多难题需要解决新的环保标准将促使电力工业提高污染排放标准，并采用更先 进的污染控制技术，改进运行方式，改进发电能源构成，加快老机组退役，而与此同时 必须保持电力系统有足够的容量裕度，保证系统可靠运行3 北美各地区的可靠性评估北美各地区的可靠性水平参差不齐，各有特色沿伊利湖的电力环流经常妨碍密歇 根系统稳定地从安大略省进口电力，为此正在安装相角调节器(PAR)，希望藉此改善美、 加间电力转送能力德洲电力系统一直比较成功地保持稳定运行若发现利用市场机制不能有效控制稳 定运行时，就临时采取“命令和控制手段(commandandcontroltools)”德洲约有60%的发 电容量使用天然气做燃料2003 年 2月下旬因天然气供应减少曾影响发电出力，为此曾 启动第一步紧急缩减电力供应计划(EECP)为防止类似情况再现，将鼓励油/气双用发 电佛罗里达系统协调委员会(FRCC)和大西洋中区委员会(MAAC)的发电和输电容量 预计都能满足备用裕度标准MAAC的特点是包含PJM 一个系统，而PJM直属联邦能 源管理委员会管辖PJM与邻近地区的调度机构密切协调，交换信息，能实时评估输电 网的运行可靠性。
大陆中部联合电力系统(MAPP)的发电容量低于应有的备用裕度，但在今后10年内 预计不会发生容量短缺各电力公司宣称将新增2700MW机组，其中多数为燃气蒸汽发电MAPP的输电 系统将满足可靠性要求，预计在电力市场中能有较高的利用率，同时保持安全极限加 州电力工业的改建工作使未来发电容量的充裕度增加许多不定因素在 2003 年－2010 年仅计划增加7100MW，而其中5900MW是在2003年一2007年期间增加的，此时的容 量裕度为13%在2008年一2012年期间计划增加的容量仅1200MW，相应的容量裕度 仅7.7%(不计由其它地区进口的电力)作者：徐永禧 来源：《国际电力》2004年第1 期)。