国外电力系统发展简介

浅谈国内外电力系统发展的情况和趋势

摘要：电力系统产业以及科技发展日新月异，本文综述了国内外在电力工业、电力专家系统、供电稳定性以及控制系统的发展情况以及未来的发展趋势。
关键词：电力工业? 控制系统? 供电稳定性
????1 当今及以后电力工业的发展
????目前世界各国都在未来电力工业的发展，首先关心的是非再生一次能源和发电技术。欧盟出于环境保护的考虑，在哥本哈根气候峰会要求CO2排放量到2020年比1990年减少30%，所以很多国家倾向于天然气发电，但天然气成本较高，储量有限，不可能取代燃煤，大功率的燃气轮机(10-15万kW)作为大的电力系统中的高峰负荷机组最有竞争力，设有注水装置或干式低NO2燃烧器的机组可减步排放的污染。目前较多注意联合循环的燃气轮机，火力发电厂中烧煤和烧油仍占很大比例。烧煤电厂的技术改造受到各国重视，如松煤发电厂的烟气处理、循环流化床、加压流化床燃烧等。煤的气化可取代不足的天然气井满足环境要求，但投资费用很高。对核能发电有安全的顾虑，意大利就曾停止了部分核电厂的建设，前苏联切尔诺贝利核电厂发生事故后，也部分关闭和改造。随着安全保护措施的提高，核电仍有很多国家优先考虑，法国的发电量中有70%以上为核电，并正在发展一种法德方案的欧洲压水堆(EPR)。意大利将重新考虑发展核电，到2020年计划达到2500万kW，其次关心的是节能措施，热电联供可节省一次能源，减少环境污染。建议将热电联供纳入电力工业的规划，以免影响全系统出力的优化，电价政策可促使合理用电，改变系统负荷曲线，有效地利用装机容量，减少对电力工业的压力，达到节电目的。如意失利对可切断负荷实行优惠电价，从上世纪80年代就开始对工业和民用负荷实行每天和每年间的不同时间不同电价制，以调节负荷，同时在输配电系绕中实行功率的地区平衡，采用合理的无功功率补偿装置和低损耗的变压器，均可降低线损。在再生能源方面，当前仍以水电为主。但一些发达国家的水力资源己濒临殆尽，水电在整个电力工业中的比重越来越小。太阳能、风能和潮汐能到2020年还只能占很小比例。电力系统间的跨地区和跨国互联将进一步得到重视和发展。
????2 电力工业中的竞争和协调
????近年来，西方国家纷纷实行以市场经济为基础的电力公司间的竞争机制以改变目前由国家垄断或地区专卖为主的经营体制。如英国从上世纪九十年代初实行电力工业私有化以后，除核电公司由国家管理外，大部分发电厂和电力局改为私营的电力公司和发电公司，并使发电、输电、配电和对最终用户供电独立分开经营。所有生产的电都卖给全国电网公司，用户根据公布的电价安排用电时间。竞争的出现将影响电力系统的协调规划和运行，如管理不善，会对供电可靠性和经济性产生负作用。为保证运行的可靠性，要求遵守共同规章，进行协调的发展规划，并在不同竞争对手间共享有关规划和运行的信息。竞争的结果增加了系统运行中的不确定性和风险，但协调则可分担此风险。
????3 专家系统在电力系统规划和运行中的实际应用
????早在上世纪八十年代，电力系统分析和技术专业委员会就开始重视这项应用，并成立工作小组开展调查和分析。主要内容是：专家系统应用对象的选择、实际应用中的经验(可信度、开发阶段、知识的获取、性能、计算需要量、用户接受情况和教训)、与系统规划和运行环境(数据处理环境、数据库、用户界面、现有应用软件和控制过程)的结合、代价和效益比、维护和管理、以及应用对象的考虑等调查，已实际应用的专家系统达数十种，绝大多数用于运行中的故障诊断、系统恢复控制、警报处理、安全评价和控制等。分析认为，专家系统已开始为用户接受，一定程度上为电力系统增加了新的计算机功能。困难在于知识的获取和证实、及软硬件工具。代价／效益分析非常重要，但对系统成果的评价尚无标准。应用对象主要是各类调度员的决策支持和培训系统、以及工程设计工具等。专家系统并非代替工程师、而是将他们从繁重的管理中解放出来，以便集中精力搞决策。在开发专家系统方面，应注意开发评估代价／效益的分析方怯、软件的有效性和试验，而且要与其他常规计算工具相结合。
????4 电力系统的电压稳定性?
????在过去的几十年，全世界电压崩溃事故屡屡发生，事故持续时间最长到几十小时，有的波及大部分系统，造成大面积停电。为此，近年来各国发表了大量论文，内容涉及电压稳定性分析和评价方法、反映接近电压崩溃程度的稳定性指标的确定、以及预防崩溃的措施，但是目前虽己提出不少电压稳定性指标，并进行了测试，但仍需继续研究，以得出功能好、计算快的应用指标。系统规划中，可将稳定性指标与常规计算方法结合，以确定无功补偿装置的位置。在实时运行中，用此指标自动操作不一定合适，但可供校正控制时决策考虑，包括闭锁带负荷调整变压器的分接头、甩负荷和电容器切换等。电压崩溃中负荷的行为非常重要。为此需要发展负荷特性识别技术，以求得负荷对电压和频率的灵敏度。目前电压稳定性问题已进行了广泛调查，内容包括：电压稳定性和崩溃的定义和特性、有关现象和机理、各元件的特性和建模、稳定性的分析和仿真方法、以及稳定性对元件参数的灵敏度等，此外，也有一些测试方法，可对稳定性指标进行计算和比较。
????5 电力系统控制系统的更新换代
????随着电力系统的不断扩大和运行要求的不断提高，对控制系统提出了一系列新的要求，要求有处理紧急和恢复状态的功能，另外，要求控制系统向其他部门开放，相互交换各种信息，特别是与运行规划部门甚至整个系统的信息管理系统相联，这就要求对原有控制系统的软硬件更新或改造，同时更新远动通信网，开发高速、大容量的远动系统。美国人提出了一种基于分布结构的控制系统设计新方法，该方法可以实现从传统设计的系统升级到现代的控制系统，这一进程为部分和逐步更新控制系统提供了可行性，这种系统大量使用操作系统、数据管理(SOL)、局域网的通信规约或人机联系管理等领域新的市场标准，为了满足更新换代的要求，保证发展的重要准则是：要有定义界面清楚的模块结构，硬件也要模块化，数据库可扩充，使用灵活；人机联系能方便对话，特别是使用全图形。