浅谈电力系统可靠性

浅谈电力系统可靠性

随着电力工业引入市场机制，市场条件下的电力系统可靠性和系统运营经济性之间的矛盾便逐渐显现出来，如何在电力市场的运营过程中保证系统运行的可靠性已成为研究的热点。本文简单论述了电力系统的可靠性以及在电力市场环境下电力系统可靠性的发展、所面临的问题、挑战等。

标签：电力系统可靠性发展挑战

1 基本概念

1.1 可靠性可靠性是指元件、设备、系统等在规定的条件下和预定的时间内完成其额定功能的概率。

1.2 电力系统可靠性电力系统可靠性包括两方面的内容：即充裕度和安全性。前者是指电力系统有足够的发电容量和足够的输电容量，在任何时候都能满足用户的峰荷要求，表征了电网的稳态性能，后者是指电力系统在事故状态下的安全性和避免连锁反应而不会引起失控和大面积停电的能力，表征了电力系统的动态性能。

2 电力系统可靠性的重要性

向用户提供源源不断、质量合格的电能是电力系统的主要任务。因为电力系统设备很复杂，包括发电机、变压器、输电线路、断路器等一次设备及与之配套的二次设备，这些设备都可能发生不同类型的故障，从而影响电力系统正常运行和对用户的正常供电。如果电力系统发生故障，将对电力企业、用户和国民经济，都会造成不同程度的经济损失。社会现代化速度越来越快，生产和生活对电源的依赖性也越来越强，停电造成的损失以及给人们带来的不便也将日益显现。因此，要求电力系统应有很高的可靠性。

3 电力市场环境下的可靠性

现如今人们普遍思索的问题是怎样揭示电力系统可靠性背后所隐含的经济意义。一些新的研究成果有：怎样将客户的可靠性需求货币化、如何评价发输电系统的可靠性以及新的适应电力市场需求的可靠性指标怎样设定等。这些研究仍面临一个普遍问题：即使人们已经认识到可靠性是一种稀缺的资源，并感觉到其背后所蕴涵的经济意义，但在对可靠性的价值研究时，却往往摆脱不了对可靠性进行“收费”的思想。我们应当在市场的环境中使电力系统的可靠性发挥作用。为此就要去探索如何利用市场的供给需求机制实现统一可靠性和经济性的目的。有些资料中提到了可靠性价值的概念，但并没有就在市场条件下的可靠性的供给和需求关系以及这种关系对系统可靠性带来的影响展开讨论，而这些也正是电力市场环境下可靠性研究面临的新挑战。

4 可靠性面临的挑战

4.1 市场环境下如何进行设备检修在传统电力系统中，设备预防性检修计划由系统进行统一安排，如某一台设备是否需要检修、是大修还是小修都得按规定执行，并且在确定检修计划时不做任何经济性的考虑。而市场环境下设备检修的安排方法不会对电网运行造成大的影响。因此，整个系统只有一个检修计划。

在市场环境下，各公司根据自己的判断进行设备预防性检修，不仅各公司有各自的计划，而且不同类型的公司的计划编制原则也将不尽相同。比如，电力采办公司的计划不会考虑一次能源的价格，而电力公司的计划可能就要考虑一次能源的价格。所以，必须研究新的、适合不同类型公司的设备预防性检修计划的原理，并开发相应的软件。

4.2 电力市场可靠性与电价电力市场中的电力交易的导向当然是利润最大化，于是就不可避免地出现系统中某些输电价格较低的线路或某些电能价格较低的发电机周围的线路往往承载着较重的负荷的情况，增加了发生阻塞的机会。传统的消除输电阻塞的方法在电力市场中已经渐渐落伍，必须利用电价这一杠杆来对市场各成员进行协调。可靠性是制定电价的重要依据之一，电价的制定与可靠性分析是密不可分的。

4.3 輔助服务应该重视辅助服务是电力市场经济最重要的特征之一，关系到电力系统的安全运行与可靠性。对电力系统而言，辅助服务包括电网频率控制、机组旋转备用、机组运行备用(非旋转备用)、无功备用和电压控制、电网能量不平衡的消除、有功网损补偿、机组设备事故后的恢复、机组对系统的安全控制、发电再计划(校正计划)；此外还有大面积停电启动、损耗补偿、动态调度、备用支持、负荷跟踪等。传统的电力系统管理中，辅助服务问题一直没有引起足够的重视。在电力市场环境下，必须重视并且管理这些服务，同时给予合理的经济补偿，使辅助服务的供应者能够得到应有的报酬。

4.4 稳定系统的协调性对于任何系统来说，稳定性都是至关重要的，尤其是作为民生与国家之本的电力系统。安全稳定紧急控制系统在电力市场环境下需要协调的问题。电力系统承受不正常活动时保持运行稳定性并且防止事故扩大紧急控制是主要作用。为保持供电的持续性，切机、切负荷、系统解列是针对措施。

在电力市场环境下，不同公司的利益会因为这些措施的实施受到影响，因此，电网公司必须事先与其他公司就切机、切负荷等达成协议，以便在系统运行的稳定性受到威胁时能够按协议采取措施。当然，具体到实际中到底采取何种方式，应在详细的经济分析基础上做出决定。总之，电力市场下，可靠性必须满足各方利益。

5 电力规划设计中的安全可靠性

电气主接线的设计在发电厂的规划设计中占有重要地位。在传统的电力系统中，电气主接线方案的确定是通过对几种可能的方案进行技术、经济比较，并根

据所设计的电源在系统中的地位，确定出从整个系统角度而言认为是最为合适的方案。并且，在对方案进行技术、经济比较时，两者是相互独立的。在电力市场环境下，这种设计思想将遭遇挑战，因为这时电厂是独立的经济实体。在确定其电气主接线方案时，不可能从系统的利益考虑问题，一个方案是否可行，完全取决于该方案是否有利于该电厂的经济利益。因此，在电力市场环境下，电厂在确定电气主接线的方案时尽管也会对各种可能的方案进行比较，但此时的比较将既不同于前述的技术比较，也不同于前述的经济比较，而是从经济的角度对各类方案进行整体的技术经济比较，即既要考虑各类设备的投资、维修费用，也要考虑各方案的运行可靠性及由此可能导致的停电损失，并在此基础上得出综合的经济的方案。

6 如何使电力可靠性促进经济性

随着电力市场改革的不断深人新的需求源源不断地涌现出来，我们在探索可靠性与经济性之间如何协调发展这个问题做了大量的工作，但还是应看到在未来的电力市场中，电能可靠性应该成为市场交易的一个方面。

6.1 加入市场机制，提高可靠性传统的模式使交易双方都处于被动状态。通过行政指令迫使电力企业增加投资、保证系统可靠性，这样的做法对用户征收可靠性费用的透明度不高。如果通过市场机制引导用户和发电厂商以及供电商，可靠性的保证就可以过渡到自然和谐的方式，这样更加有利于系统可靠性的提高。

6.2 针对不同客户，提供不同服务对于不同的发电厂商提供的电能可靠性不同，对他们的付费也应该有所区别。这就需要建立一种交易模式，联系电能的供给需求与可靠性，通过市场的供给需求理论来使系统可靠性的提高。

6.3 制定可靠性指标，指导市场行为可靠性是一个抽象的概念，要把它具体化，增强可靠性评估的可操作性，就需要提出一些新的适合市场需要的可靠性指标，以指导客户和发电厂商的市场行为。随着研究的不断深人，还应该制定更加适合市场交易的可靠性指标。在电力市场中进行与可靠性相关的交易时，不同的市场成员为了获得自身最大利益，将采取不同的策略，市场成员如何决策合理的可靠性水平也将成为未来可靠性问题研究的重点。

参考文献：

[1]《电力可靠性是电力建设的重要任务》.张新民.《电力建设》.2004年01期.

[2]《电力可靠性主要指标》.王慧.《中国电力企业管理》.2008年07期.