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1、电力系统电源规划可靠性研究2021/9/211u1.1 任务依据任务依据l电力部于1998年6月1日起颁布试行的电力发展规划编制原则后续工作的要求l电力可靠性管理中心赴美进行电力可靠性管理考察的建议l由国家电力公司计划投资部，电力可靠性管理中心和电力规划设计总院研究决定，共同开展我国电源规划(发电系统)可靠性研究工作1 1 前言前言2021/9/2121.2 组织方式l此项工作由国家电力公司计划投资部、电力可靠性管理中心、电力规划设计总院共同组织开展，由电力规划设计总院负责课题组的具体工作l课题组以规划院、西安交通大学、西北院的专家为主开展工作，各设计院参加阶段性工作。2021/9/2131.
2、3 研究目的l我国电力系统规划一直采用确定性分析方法来确定装机规模l本课题旨在结合国内各主要电网的具体情况，开展用概率性方法评估发电可靠性的研究，并与传统的备用裕度法进行校核。l目的是为尽早提出适应我国国情的电源规划可靠性准则，修改有关的规程、规定，指导和规范电源规划工作奠定基础。从而使电源规划更为科学、合理，更好地适应市场经济条件下电力建设的需要。2021/9/2142 2基本原理及计算软件基本原理及计算软件2.1 2.1 发电系统可靠性评估方法发电系统可靠性评估方法l国外采用的可靠性规划准则基本分两大类：确定性准则和概率性准则l确定性指标通常有两种表示方法：百分备用指标和最大机组备用指标，
3、该指标是从运行经验中总结出的一种定性量度。确定性准则没有考虑机组容量大小和强迫停运率大小等不同对可靠性有显著影响的差别。l概率性指标是考虑到发电机组故障的随机性，通过概率统计的方法确定的指标。2021/9/215在国外最为常用的指标有：(1)电力不足期望值LOLE，该指标又可分 为LOLE(D)或LOLE(H)，(2)电量不足期望值EENS(3)系统分钟数 SM(System Minute)(4)还有F&D指标，即故障频率及持续时间指标 这其中以电力不足期望值LOLE指标应用最为广泛，一般多数国家采用的标准为LOLE0.1-1天范围内2021/9/216表21 国外电力公司发电可靠性标准202
4、1/9/2172.2计算软件计算软件u采用西安交通大学开发的发电系统可靠性评估软件包REGEN进行计算。2021/9/2183 基本数据2021/9/2193.2 强迫停运率强迫停运率u机组等效强迫停运率EFOR指标由电力可靠性管理中心提供，u本次计算按以下原则考虑:w采用等效强迫停运率EFOR，它考虑了机组非计划降出力部分wEFOR统计范围为机组状态15类，而公布EFOR统计范围为13类w统计时段选择，1997年为实际值，2000年为五年统计加权平均值2021/9/2110通过分析比较，可得以下规律：(1)水电机组的EFOR值比火电机组低(2)大容量火电机组（30、50和60万kW机组）的E
5、FOR值比低容量（10、12.5、20万kW机组）的为高。(3)国内5年统计平均值比1997年平均值高。(4)北美5年统计平均值比我国高。(5)北美大机组与小机组EFOR指标的差异远小 于我国相对应机组的差异。注：具体数值见表3.33.52021/9/21113.3各网等效强迫停运率各网等效强迫停运率u我国电网的EFOR指标普遍偏小，而且各网差异较大,下表给出了各网EFOR加权平均值。u2000年福建、东北电网在4%以下；山东、华中、川渝、华东电网的在4%5%之间；西北、华北电网在7%8.1%之间。2021/9/21123.3各网等效强迫停运率各网等效强迫停运率u由于目前各网均有一定比例的小机
6、组，随着小机组的逐步退役，及大容量机组的不断投入，我国电网的EFOR将有进一步增大的趋势2021/9/21134.1 可靠性计算基本结果可靠性计算基本结果u1997年可靠性指标计算结果2021/9/21144.1 可靠性计算基本结果可靠性计算基本结果u2000年预测可靠性指标计算结果2021/9/2115由上表可看出：u八大网除1997年川渝、2000年山东、川渝LOLE(H)大于0.2(h/a)和LOLE(D)1(d/a)，其余各网指标都比较好。u主要原因：(1)、电力需求趋于缓和，电网装机裕度偏大 (2)、各网EFOR偏低。2021/9/21164.2 各网LOLE灵敏度分析u八大网200
7、0年不同LOLE时的备用率(%)计算结果2021/9/21174.3 计算结果分析计算结果分析(1)、EFOR对可靠性的影响uEFOR对各网的装机备用影响很大。u为了进一步分析LOLE、EFOR及备用三者之间的相互关系，我们以LOLD为2d/a，绘出2000年EFOR备用率关系曲线，见图41：2021/9/2118(1)、EFOR对可靠性的影响2021/9/2119由图可看出：u当加权EFOR每增加一个百分点，对应东北、华北、华东、华中、西北电网装机备用大约需增长1.71.9个百分点；山东、福建、川渝装机备用大约需增长2.33.0个百分点。u当加权EFOR值取4%8%时：华东电网的装机备用，在
8、15%以下；华北、西北、东北、电网的装机备用在15%25%之间；山东电网的装机备用在20%30%之间。华中、川渝电网的装机备用在25%35%之间；福建电网的装机备用在4050%之间。2021/9/2120(2)、系统规模对可靠性的影响在相同LOLE、相同EFOR水平下，系统规模大小，对可靠性有显著影响，规模大，备用小。以EFOR7，LOLE(D)为2d/a为例：u华东、华北、东北、华中四网，装机容量3000万kW，相应备用率范围为13.5330.36；u西北、山东、川渝三网装机容量在10002000万kW间，相应备用率范围在20.6733.81%；u福建电网装机容量50%，对应EFOR为7%、
9、LOLE为2d/a的水平，所需备用相对很高31.06%、33.81%；u华中、西北两网水电比重3040，对应EFOR为7%、LOLE为2d/a的水平，所需备用为30.36、20.67%。2021/9/2122(3)、电源结构对可靠性的影响u西北水电调节性能好，故其枯季空闲容量小，备用相对小；u以火电系统为主的系统，相应水平下的备用均比火电系统小，备用最大的山东系统为27，其它电网在13.5323.69之间。2021/9/2123(4)、负荷曲线对可靠性水平的影响由于本程序采用等备用原则进行生产模拟，负荷曲线的形状将直接影响机组最大负荷月的检修安排，进而影响其可靠性水平。2021/9/2124
10、表44 2000年检修安排基本结果 单位：万kW 2021/9/2125(4)、负荷曲线对可靠性水平的影响u从表44中可看出：各网的平均月检修容量除华中外均在8%12%范围内；u华东、东北季不均衡系数最小，故两电网最大负荷月的检修装机为零；u山东电网的季不均衡系数较大，故最大负荷月检修装机较大。u机组的检修情况直接影响系统的可靠性水平，华东电网由于最大负荷月机组检修容量为零，故其在满足一定的可靠性水平下，系统备用小。2021/9/2126(4)、负荷曲线对可靠性水平的影响将华东电网2000年负荷特性曲线用1997年代替，比较负荷曲线变化对可靠性指标的影响。由于1997年的负荷曲线较2000年平
11、缓，两负荷曲线下，最大负荷月的检修装机相差130万kW，从而对系统可靠性带来了显著影响。2021/9/2127(5)、检修水平对可靠性水平的影响2021/9/21285我国发电可靠性指标的探讨我国发电可靠性指标的探讨u我国目前概率型可靠性研究正处于起步阶段，结合我国电网目前的现状及运行水平，我们认为我国的可靠性标准首先应参照国际标准，并考虑我国国情制定。u由于LOLE(D)是一个偏保守的指标，容易平稳过渡。而且做为世界上最大的电力系统北美系统也普遍采用以天为标准的LOLE(D)指标，u本文认为采用LOLE(D)指标是合适的。2021/9/21295我国发电可靠性指标的探讨我国发电可靠性指标的探
12、讨u参照国外标准，12个国家里有8个国家LOLE(D)在0.10.4d/a范围内，有3个国家在1.52.5d/a范围内，一个国家为6d/a的统计。做为发展中国家，我们认为我国设定的标准应适中，在12d/a内比较合适。u另外从表42可看出，当LOLE(D)为12d/a时，EFOR取各网基本方案时，除福建网外，各网的装机备用基本在10.68%30之间，当EFOR为7%时，各网的装机备用大都在13.53%36.15%之间。2021/9/21305我国发电可靠性指标的探讨我国发电可靠性指标的探讨u考虑到我国技术规程规定：系统的总备用容量不得低于系统最大发电负荷的20，我们认为目前由于各网的装机备用未扣
13、除机组受阻及空闲容量，因此各LOLE(D)等于1d/a及2d/a时装机备用水平与规程规定的装机备用有可比性。u通过以上分析，推荐我国LOLE(D)的标准取1d/a2d/a。2021/9/21316 6 主要研究结论和建议如下主要研究结论和建议如下：u6.1 结论结论u(1)、采用概率性可靠性分析方法，对具有相同可靠性水平（LOLE(D)2d/a）的不同电网，对装机备用容量的要求可能从10%48.9%，差距在四倍以上。可见传统的2030%确定装机备用方法显然太过于粗放了。2021/9/21326.1 结论结论u(2)、目前，我国8个电网1997年现状及2000年的规划装机备用水平，反应出水电比重
14、大的系统，装机备用基本均在3045之间，以火电为主的系统装机备用基本均在2030之间。与其对应的可靠性指标LOLE(H)一般小于1h/a，LOLE(D)大多小于1d/a,这表明各网装机普遍有裕度，有些网的裕度偏大。2021/9/21336.1 结论结论u(3)、参照国际上的可靠性标准，结合我国目前电网的运行现状水平，本报告推荐我国的可靠性标准为LOLE(D)为1d/a2d/a，与此对应各网所需要的备用水平如下：2021/9/21346.1 结论结论u(4)、对8个电网的分析中可以看出，下列因素都对发电系统可靠性有直接影响：l发电机组EFOR值是影响发电系统可靠性水平的一个十分重要的指标，从灵敏
15、度分析结果看，EFOR每增加一个百分点，将要求系统的装机备用率增加23个百分点左右，对一个3000万kW的电网而言，就意味着增加6090万kW装机，约3045亿投资。因此提高基建、生产管理水平，降低EFOR值，具有十分明显的经济效益。2021/9/21356.1 结论结论l根据各网的负荷特性曲线合理安排机组的检修计划是提高发电系统可靠性的重要措施。而且提高机组的计划检修水平，缩短机组大小修时间，适当提高检修间隔，逐步开展采用状态检修的方法，也是提高可靠性的重要措施之一。2021/9/21366.1 结论结论l电源结构的不同对系统的强迫停运综合水平有显著影响。对于有能源限制的电厂如水电、油机，由
16、于水量及油源的限制，使得这种类型的机组在一定情况会出现一定的空闲容量，因此，在同一备用水平下，不同的电源结构，系统的可靠性水平不一样。l在同一备用水平下，系统规模不同，可靠性水平不同。2021/9/21376.2下一步工作建议下一步工作建议u(1)、可靠性指标的确定与相关指标的准确性密切相关，必须要进一步加强各网的基础数据统计、预测和管理工作。u(2)、我国公布的EFOR指标在统计时段上与北美电网的定义有所不同，我国将机组非计划停运按其紧迫程度划分为五类。第一、二、三类分别是指立即停运、在六小时内停运和在72小时必须停运者；第四类为可延迟至72小时后，但需在下次计划停运前停运者；第五类为因故超
17、过计划停运时间的延长停运。目前我国的强迫停运率定义为前三类的总和。2021/9/2138 而北美将强迫停运分为3类，分别对应为立即 停运、在六小时停运、及在下个周末前立即停运的机组。因此北美的强迫停运率统计时段有可能包含在168小时前必须停运机组，与我国相比，其统计的时段长。虽然本次报告中各网强迫停运率取五类统计指标，而末取各网公布的3类指标，但各电网EFOR值普遍远小于北美电网的EFOR，这与目前我国整体管理水平、设备制造水平、检修水平等不如北美电网的情况不相符，因此迫切要分析其中的原因。我国的EFOR要尽快与国际接轨，EFOR的统计要采取技术措施确保数据的准确性。2021/9/21396.26.2下一步工作建议下一步工作建议u(3)、由于在可靠性计算中，各网的检修是根据等备用原则安排，这对有些网而言检修安排的可能比较理想化，另外在计算时也没有考虑负荷备用，因此各网在选择装机水平时可根据各网情况适当加大一些。u(4)、为使可靠性工作真正落到实处，各网必须把可靠性工作真正重视起来，结合各电网实际情况，在规划工作中开展可靠性分析计算工作，逐步从采用确定型方法向采用确定型及概率型方法，到最终采用概率型方法过渡。2021/9/2140发电系统可靠性研究报告u 谢谢 谢谢 大大 家家！2021/9/2141