第七講黑啟動(dòng)

中國電力的形勢:1.裝機(jī)容量:8.74億千瓦(09年統(tǒng)計(jì))今日，世界第一2.電網(wǎng)公司與發(fā)電公司:國家電網(wǎng)公司、南方電網(wǎng)公司，以及中國華能集團(tuán)、中國大唐集團(tuán)、中國華電集團(tuán)、中國國電集團(tuán)、中國電力投資集團(tuán)五大發(fā)電集團(tuán)公司有沒有可能合成一個(gè)公司？3.大區(qū)電網(wǎng)有:東北、華北、華中、華東、西北、南方6個(gè)區(qū)域電網(wǎng),已經(jīng)實(shí)現(xiàn)除新疆、西藏、海南和臺(tái)灣省外的全國互聯(lián)電網(wǎng)4.與國外電力工業(yè)相比，目前還有很大的差距。

(1)電氣化程度低。我國人均用電量約為世界平均值的1/3。節(jié)約用電是中國人的特點(diǎn).美國用電占世界的80%，是世界上最大耗能國家。

美國好斗爭，沒有方法？

(2)單機(jī)容量小，供電煤耗高。我國平均單機(jī)容量為54MW，平均供電煤耗率為392g/kW，高出世界先進(jìn)水平約60～70g/kW。近幾年已經(jīng)拆毀了小電廠。

(3)電網(wǎng)薄弱，供電牢靠性差。長期以來我國發(fā)、輸、配電工程投資結(jié)構(gòu)不合理，造成城鄉(xiāng)電網(wǎng)薄弱，設(shè)備低效、陳舊，線損高，供電牢靠性比發(fā)達(dá)國家低0.2%左右。發(fā)達(dá)國家達(dá)到99。99%(4)環(huán)境問題突出。我國發(fā)電能源構(gòu)成中，煤電比例大，2002年火力發(fā)電量占發(fā)電總量的80.05%。因我國動(dòng)力用煤灰分高、含硫量大，加之煙氣除塵率低，SO2的排放處于失控狀態(tài)，使得如何有效地限制污染成為電力工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。低炭、排放量？？

大力發(fā)展水電.風(fēng)電.太陽能.清潔能源.核電發(fā)展要求慎重。

我國電網(wǎng)技術(shù)現(xiàn)狀

(1)超高壓溝通輸電技術(shù)得到普遍應(yīng)用。目前我國東北、華北、華東、華中、南方電網(wǎng)已形成500kV電壓等級(jí)的主干輸電網(wǎng)架。西北電網(wǎng)330kV電壓等級(jí)現(xiàn)已無法滿足輸電須要，經(jīng)過論證和可行性探討，已起先建設(shè)高一級(jí)電壓等級(jí)750kV輸變電工程。隨著我國電力工業(yè)的持續(xù)發(fā)展，1000kV以上特高壓輸電也成功了.

(2)直流輸電技術(shù)具有輸電容量大、穩(wěn)定性好、限制敏捷等優(yōu)點(diǎn)，在我國跨大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)中具有廣泛的應(yīng)用前景。除已投入運(yùn)行的葛—南線外，天生橋—廣州、三峽—華東的直流輸電工程也于近期建成投入生產(chǎn)運(yùn)行，其中三峽—華東直流輸送功率將達(dá)到300萬kW，在500kV直流輸電領(lǐng)域居世界首位，對(duì)于加強(qiáng)我國資源優(yōu)化、提高大電網(wǎng)的平安性和經(jīng)濟(jì)性具有重要意義。

(3)敏捷溝通輸電技術(shù)(FACTS)的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)對(duì)溝通輸電功率和潮流的敏捷限制，大幅度提高電力系統(tǒng)的平平穩(wěn)定水平。我國于90年頭以來起先對(duì)FACTS技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的探討和開發(fā)，其中對(duì)500kV超高壓輸電線路可控硅串聯(lián)補(bǔ)償(TCSC)的探討已取得成果，靜止同步補(bǔ)償器(ASVG)的實(shí)際裝置已投入試運(yùn)行。

(4)對(duì)電網(wǎng)互聯(lián)運(yùn)行平安的最大威逼是運(yùn)行穩(wěn)定性的破壞。2001年我國頒布實(shí)施新的《電力系統(tǒng)平平穩(wěn)定導(dǎo)則》，規(guī)定了三級(jí)平平穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，提出建立防止穩(wěn)定破壞的三道防線，用以指導(dǎo)電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行和管理。作為電力工業(yè)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)導(dǎo)則反映了目前我國電網(wǎng)平平穩(wěn)定限制水平。假如黑龍江與云南聯(lián)網(wǎng)，怎樣穩(wěn)定。

(5)針對(duì)全國聯(lián)網(wǎng)初期網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系薄弱，大電源遠(yuǎn)距離輸電問題比較困難，接受技術(shù)先進(jìn)的平安自動(dòng)裝置和穩(wěn)定限制策略，保證互聯(lián)電網(wǎng)的平平穩(wěn)定運(yùn)行。

(6)自動(dòng)化技術(shù)得到了快速發(fā)展，華北、華東、東北、華中、西北電網(wǎng)的調(diào)度中心已接受了現(xiàn)代化能量管理系統(tǒng)(EMS)。繼電愛護(hù)和自動(dòng)裝置全面推動(dòng)微機(jī)化。

(7)農(nóng)村電網(wǎng)經(jīng)過技術(shù)改造，結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化，自動(dòng)化程度進(jìn)一步提高，全國已有一半的縣級(jí)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)達(dá)到好用化要求，六氟化硫和真空斷路器、自動(dòng)重合器、一點(diǎn)多址微波、光纖通信、配電自動(dòng)化與負(fù)荷管理技術(shù)、無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)刃录夹g(shù)在農(nóng)網(wǎng)得到了廣泛應(yīng)用。

(8)電網(wǎng)的數(shù)字化水平大幅提高。電力專用通信網(wǎng)各級(jí)干線電路已全部實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，基本覆蓋了全國36個(gè)網(wǎng)、省公司。以北京為中心連接各主要電網(wǎng)的電力通信、調(diào)度通信網(wǎng)絡(luò)已基本形成。

但是,中國電網(wǎng)太大了.相當(dāng)于二個(gè)歐洲人口。

這個(gè)電網(wǎng)確定比國外電網(wǎng)先進(jìn).

高電壓.大系統(tǒng).自動(dòng)化帶來新問題.

近年來美國、加拿大及歐洲等國電力系統(tǒng)發(fā)生的大停電事故，引起了世界范圍的廣泛關(guān)注。盡管我國沒有出現(xiàn)過類似的大規(guī)模停電事故，但是隨著電網(wǎng)規(guī)模越來越大、結(jié)構(gòu)越來越困難，也使得造成大停電事故的風(fēng)險(xiǎn)更大2011年9月27日?qǐng)?bào)道：1、智利大停電：1600萬民眾兩眼一模黑；緣由：輸電線路振動(dòng)引起線路相------；2、韓國大停電；大停電力其實(shí)是人禍。緣由：電力用不足備。3、日本萬戶停電。緣由：鳥糞與絕緣子連接引起漏電。當(dāng)發(fā)生電網(wǎng)大面積停電或電網(wǎng)全停電事故，系統(tǒng)的復(fù)原過程將變得空前的繁瑣，若沒有任何黑啟動(dòng)措施，運(yùn)行人員的手足無措將導(dǎo)致電網(wǎng)的復(fù)原會(huì)特別緩慢，這將使停電的損失和影響難以估計(jì)。若事先實(shí)行相應(yīng)措施，制定適當(dāng)?shù)膯?dòng)程序，可盡快復(fù)原系統(tǒng)運(yùn)行和大大削減停電時(shí)間因此，在探討不斷提高電網(wǎng)運(yùn)行平安性的同時(shí)，對(duì)于如何在事故后，快速、牢靠地復(fù)原電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，即系統(tǒng)的黑啟動(dòng)問題已成為電力系統(tǒng)探討的一個(gè)熱點(diǎn)問題。1.黑啟動(dòng)的定義是指整個(gè)系統(tǒng)因故障停運(yùn)后(不解除孤立系統(tǒng)仍維持運(yùn)行),不依靠于別的網(wǎng)路的幫助，而通過系統(tǒng)中具有自啟動(dòng)實(shí)力機(jī)組的啟動(dòng)，帶動(dòng)無自啟動(dòng)實(shí)力的機(jī)組，漸漸擴(kuò)大系統(tǒng)復(fù)原范圍，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)原簡潔講:系統(tǒng)黑了以后,按確定程序亮起來.黑啟動(dòng)實(shí)施的必要性當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生大停電事故時(shí)，假如事先有了黑啟動(dòng)方案，就能夠依據(jù)方案快速、牢靠地復(fù)原或重構(gòu)一種新的穩(wěn)定運(yùn)行方式，剛好復(fù)原供電，使損失降低到最小反之，假如沒有任何黑啟動(dòng)措施，將使停電時(shí)間大大延長，甚至在復(fù)原系統(tǒng)時(shí)可能無從下手，不知所措我國制定黑啟動(dòng)方案的必要性我國電網(wǎng)結(jié)構(gòu)比較薄弱，加上裝機(jī)容量不足，供電驚惶，負(fù)荷高峰時(shí)段電力系統(tǒng)往往處于零備用運(yùn)行，電網(wǎng)平安受到極大威逼。應(yīng)預(yù)先通過組織聯(lián)合反事故演習(xí)以及制定電網(wǎng)“黑啟動(dòng)”方案等措施，不斷提高調(diào)度人員和生產(chǎn)一線人員應(yīng)付電網(wǎng)突發(fā)事故的實(shí)力我國黑啟動(dòng)現(xiàn)場試驗(yàn)華北電力調(diào)度局在1999～2000年三次在北京十三陵抽水畜能電廠及周邊電網(wǎng)進(jìn)行了黑啟動(dòng)試驗(yàn)2003年11月云南電網(wǎng)全面模擬了黑啟動(dòng)的整個(gè)復(fù)原過程貴州電網(wǎng)于2004年以烏江和東風(fēng)電廠進(jìn)行黑啟動(dòng)試驗(yàn)江蘇電網(wǎng)于2006年4月以電廠作為黑啟動(dòng)電源進(jìn)行試驗(yàn)網(wǎng)上消息:江蘇電網(wǎng)首次黑啟動(dòng)成功網(wǎng)上消息國內(nèi)首次60萬機(jī)組黑啟動(dòng)在福建成功進(jìn)行2.黑啟動(dòng)電源的選取電網(wǎng)黑啟動(dòng)成功的關(guān)鍵是黑啟動(dòng)電源，從電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和快速復(fù)原的角度考慮，每個(gè)地區(qū)應(yīng)盡可能找到一個(gè)具備黑啟動(dòng)實(shí)力的發(fā)電機(jī)組，具備黑啟動(dòng)實(shí)力的發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)成功后，通過不斷開啟較大的發(fā)電機(jī)組，實(shí)現(xiàn)地區(qū)電網(wǎng)的成功黑啟動(dòng)簡潔講:以小帶大,以少帶多,星星之火,可以燎原.黑啟動(dòng)電源分類

其次類為事故后殘存的機(jī)組或孤島，他們通常為裝有滿負(fù)荷減載裝置的汽輪機(jī)，跳閘后帶自身的廠用電運(yùn)行，或是低頻解列后形成的孤島，另外還有相鄰系統(tǒng)的支援第一類是本身具有黑啟動(dòng)實(shí)力的機(jī)組，通常為水輪機(jī)和具有黑啟動(dòng)實(shí)力的燃?xì)廨啓C(jī)一般狀況下，火電機(jī)組沒有廠用電時(shí)是無法啟動(dòng)的，而燃?xì)廨啓C(jī)和水輪機(jī)對(duì)廠用電的要求較低，所以都是以該類電廠作為黑啟動(dòng)機(jī)組

作為黑啟動(dòng)的起始電源也可以是事故后殘存的機(jī)組,跳閘后帶自身的廠用電運(yùn)行作為最志向的黑啟動(dòng)電源，必需是不用外來電源即能快速自啟動(dòng)的機(jī)組，燃?xì)廨啓C(jī)的啟動(dòng)初期須要外部動(dòng)力把機(jī)組帶至確定的轉(zhuǎn)速才能點(diǎn)火升速，國外較多的燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)用柴油機(jī)作為燃機(jī)的起動(dòng)機(jī)，完全不須要外界電源即能自啟動(dòng)3.黑啟動(dòng)步驟電網(wǎng)發(fā)生瓦解和崩潰事故，廠、站表現(xiàn)為母線失電，首先應(yīng)依據(jù)母線失電的原則進(jìn)行處理。廠、站在由可控狀態(tài)即將進(jìn)入黑狀態(tài)時(shí)，應(yīng)依據(jù)事故狀況預(yù)料可能來電的途徑，對(duì)本廠、站進(jìn)行必要的操作，達(dá)到黑啟動(dòng)等待方式一般在復(fù)原網(wǎng)架的同時(shí)就可以進(jìn)行負(fù)荷的復(fù)原，以削減負(fù)荷的停電時(shí)間電網(wǎng)瓦解后，依據(jù)黑啟動(dòng)方案，依靠外部電源或各地區(qū)內(nèi)具備全冷黑啟動(dòng)實(shí)力的發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)小機(jī)組，然后逐步啟動(dòng)較大的機(jī)組，復(fù)原瓦解的地區(qū)供電網(wǎng)絡(luò)，最終達(dá)到全網(wǎng)正常運(yùn)行黑啟動(dòng)成功后的電網(wǎng)間應(yīng)盡早實(shí)現(xiàn)最高一級(jí)電壓聯(lián)絡(luò)線的互聯(lián)，并限制盡可能小的功率交換，以輸送黑啟動(dòng)所需啟動(dòng)電力為原則，提高系統(tǒng)運(yùn)行的敏捷性和穩(wěn)定性電力系統(tǒng)復(fù)原的總目標(biāo)是在最短的時(shí)間內(nèi)使系統(tǒng)復(fù)原帶負(fù)荷實(shí)力

具體要求有兩種：一是最小化實(shí)現(xiàn)，即用最小的啟動(dòng)功率盡可能多地啟動(dòng)機(jī)組

二是制定嚴(yán)格地操作票,實(shí)現(xiàn)操作步驟最少。復(fù)原過程主要是用系統(tǒng)中的黑啟動(dòng)電源分別向停止運(yùn)行的火力發(fā)電廠供應(yīng)啟動(dòng)電源使它們復(fù)原發(fā)電實(shí)力，重新并入電網(wǎng),并起先形成一個(gè)個(gè)子系統(tǒng)1.黑啟動(dòng)初始階段這一階段將逐步復(fù)原主網(wǎng)的網(wǎng)架，即充電輸電線，同步伐系統(tǒng)，完成網(wǎng)絡(luò)重建且監(jiān)測系統(tǒng)電壓，無功平衡，電壓和頻率動(dòng)態(tài)響應(yīng)，故障清除狀況等2.復(fù)原和建立網(wǎng)架階段3.負(fù)荷復(fù)原階段當(dāng)火電機(jī)組已經(jīng)啟動(dòng)并且有確定的發(fā)電實(shí)力，而且也已建立較為穩(wěn)固的網(wǎng)架以后，系統(tǒng)可供應(yīng)的有功和無功大大增加，便可以漸漸復(fù)原負(fù)荷黑啟動(dòng)規(guī)律

黑啟動(dòng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是機(jī)組能否獲得啟動(dòng)功率及其熱啟動(dòng)實(shí)力。最主要的是系統(tǒng)頻率、電壓和穩(wěn)定問題分析不同類型系統(tǒng)的復(fù)原支配，須要考慮的共同問題有：1.快速復(fù)原廠（站）用電---黑洞2.開關(guān)操作的時(shí)間特性影響----排序3.火電廠機(jī)組啟動(dòng)特性的影響---時(shí)間4.同步發(fā)電機(jī)的自勵(lì)磁問題----自勵(lì)特性5.空載線路、變壓器充電時(shí)的過電壓問題---電容6.原動(dòng)機(jī)突然帶上負(fù)荷時(shí)的頻率響應(yīng)----加力7.負(fù)荷的冷啟動(dòng)效應(yīng)、功率因數(shù)以及負(fù)荷需求的概率特性8.黑啟動(dòng)初期低頻振蕩問題的分析及計(jì)算探討9.系統(tǒng)初步復(fù)原后系統(tǒng)穩(wěn)定問題的分析及計(jì)算探討黑啟動(dòng)原則為確保在最短的時(shí)間內(nèi)順當(dāng)有序地復(fù)原電網(wǎng)，必需充分考慮發(fā)電資源安排和電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，來制定黑啟動(dòng)復(fù)原策略及步驟系統(tǒng)復(fù)原的基本策略有：

串行復(fù)原并行復(fù)原串行復(fù)原

系統(tǒng)完全瓦解后在有牢靠外部互聯(lián)救濟(jì)時(shí)接受串行復(fù)原，其步驟如下：在大多數(shù)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)前對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行充電①對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)評(píng)估，推斷開關(guān)位置和儲(chǔ)能狀況，電廠各機(jī)組處于熱啟動(dòng)還是冷啟動(dòng)狀態(tài)②給高壓線路和超高壓線路充電，避開出現(xiàn)持續(xù)過電壓和諧波共振③給非黑啟動(dòng)機(jī)組供應(yīng)啟動(dòng)電源④發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)帶負(fù)荷⑤負(fù)荷全部復(fù)原供電，系統(tǒng)復(fù)原正常并行復(fù)原系統(tǒng)分成幾個(gè)子系統(tǒng)同時(shí)復(fù)原，然后再同步并列系統(tǒng)完全瓦解或沒有任何外部互聯(lián)救濟(jì)時(shí)，常接受并行復(fù)原，其主要步驟：①評(píng)估系統(tǒng)狀態(tài)②將系統(tǒng)劃分幾個(gè)子系統(tǒng)③向非黑啟動(dòng)機(jī)組供應(yīng)啟動(dòng)電源⑦當(dāng)無功吸取實(shí)力滿足時(shí)，合上各子網(wǎng)路開關(guān)，復(fù)原網(wǎng)架④在發(fā)電機(jī)達(dá)到最小功率要求,但子系統(tǒng)內(nèi)的負(fù)荷沒有全部復(fù)原前，將子系統(tǒng)內(nèi)的發(fā)電廠互聯(lián)⑤子系統(tǒng)同步并帶確定負(fù)荷穩(wěn)定發(fā)電機(jī)組⑥啟動(dòng)超臨界直通爐機(jī)組并網(wǎng)同步運(yùn)行4.黑啟動(dòng)規(guī)定1.直流系統(tǒng)2.電力通信3.繼電愛護(hù)4.平安自動(dòng)裝置5.調(diào)度自動(dòng)化黑啟動(dòng)仿真在探討黑啟動(dòng)問題時(shí)，須要對(duì)電網(wǎng)的操作暫態(tài)過電壓、機(jī)組自勵(lì)磁、系統(tǒng)潮流、穩(wěn)定等進(jìn)行計(jì)算仿真，可以運(yùn)用EMTP暫態(tài)分析程序和BPA穩(wěn)定計(jì)算程序EMTP暫態(tài)分析程序

EMTP是一個(gè)高級(jí)的暫態(tài)分析程序,用于對(duì)電磁暫態(tài)的仿真和諧波分析，能滿足電能質(zhì)量、雷擊愛護(hù)、鐵磁諧振、電力電子等領(lǐng)域的探討分析，可以模擬各種對(duì)稱及不對(duì)稱故障、各種復(fù)故障、發(fā)電機(jī)失磁故障等，其協(xié)助支持程序還可以進(jìn)行變壓器阻抗矩陣、磁飽和、磁滯回線、氧化鋅避雷器、線路參數(shù)等計(jì)算BPA穩(wěn)定計(jì)算程序BPA電力系統(tǒng)分析程序包括潮流計(jì)算程序和穩(wěn)定計(jì)算程序負(fù)荷靜特性模型、自動(dòng)電壓限制、網(wǎng)絡(luò)等值、系統(tǒng)事故分析等其主要的功能有：5.黑啟動(dòng)關(guān)鍵問題由于輸電線路具有分布電容，特殊是500kV的超高壓線路，其分布電容可能使得作為黑啟動(dòng)電源的發(fā)電機(jī)產(chǎn)生自勵(lì)磁現(xiàn)象，從而使發(fā)電機(jī)端