“5·13”臺灣大停電事故分析及啟示

                          信息來源:南方電網報  發布時間2021-05-25

                            事故負荷變化曲線示意圖

                           

                            電力安全事關國計民生。在電力發展史上,全世界范圍發生過多起大停電事故,均造成了巨大損失和嚴重影響。本次“5·13”臺灣大停電事故,暴露出一些問題值得我們關注,對于我們電力安全和能源安全具有警示意義。本文初步分析了臺灣大停電事故的原因,基于目前所掌握事故信息,提出對我們電力發展的相關啟示。

                            5月13日,臺電用電最高負荷3656萬千瓦,最大供電能力約4000萬千瓦,系統備用容量約366萬千瓦,備用率10%(含事故備用、負荷備用)。

                            本次大停電事故最大造成350萬千瓦負荷損失,總受影響用戶逾1319萬戶次,為臺灣歷史第二大規模停電事故。臺灣史上最大規模停電事故發生在2017年8月15日,當時損失約420萬千瓦負荷。

                            “5·13”臺灣大停電事故原因初步分析

                            誤操作引起機組脫網 導致系統頻率驟降

                            根據臺電說明,興達電廠正在擴建3臺天然氣機組共計390萬千瓦,計劃于近期并網。高雄路北變電站為配套興達電廠新建機組接入已完成設備安裝,5月13日進行竣工檢查與測試。當測試進行時,臺電原應需開啟編號3542斷路器,因誤操作編號3541斷路器,造成路北變電站母線產生接地故障,系統電壓驟降,導致附近的興達電廠出現4臺機組保護動作跳機(分廠運行),無法正常送出電力,有效電力供應瞬間減少約220萬千瓦,系統頻率瞬間降低,低頻減載動作切除約100萬千瓦負荷。

                            事故發生后系統備用調用不足 導致后續輪流限電

                            事故發生時刻臺灣用電最高負荷3656萬千瓦,最大供電能力約4000萬千瓦,系統備用容量約366萬千瓦,備用率10%,電廠4臺機組脫網損失220萬千瓦有效電力供應,系統備用大于電力損失,正常來說不應進一步擴大為事故限電。但根據臺電說明,事故發生時正值下午,光伏出力因日落逐漸減少,且近期水情不佳影響水力發電,為避免影響民生用水,導致抽水蓄能也無法全力即時救援供電。臺電評估短時間內無法立即復電,為保障系統安全,自下午3時起執行緊急分區輪流停電,最大限電達到350萬千瓦。

                            “5·13”臺灣大停電事故的相關啟示

                            重視系統一次調頻問題

                            本次事故反映出臺電一次調頻備用容量不足問題,在系統發生單一電源故障時,無法滿足頻率穩定要求,導致低頻減載裝置動作應急切除部分負荷。如“8·15”臺灣大停電以及“8·9”英國大停電時,單個或多個電廠機組全停事故,均反映出同樣問題。為適應高比例新能源接入系統,我們應遵循《電力系統安全穩定導則》(GB38755—2019)規定,要求35千伏及以上電壓等級的風力發電、光伏發電均具備一次調頻能力,規范新能源機組參與一次調頻技術標準和并網管理辦法,新并網新能源場站應開展一次調頻試驗。針對大規模海上風電并網,應研究配置合理比例的儲能裝置,增強一次調頻能力,發揮應有的頻率調節作用。

                            保障電力安全可靠供應

                            近年來臺灣新能源發展加快,近五年新增裝機約500萬千瓦,占新增電源比重約65%。截至2020年底,光伏裝機576.8萬千瓦,風電裝機93.7萬千瓦,預計2025年光伏將達到2000萬千瓦,風電將達到670萬千瓦。風電、光伏“靠天吃飯”特征明顯,在目前技術條件下主要提供電量替代效益,電力支撐能力不足,影響供電可靠性,加大電網供需失衡風險。本次事故發生時正值下午,光伏出力因日落逐漸減少,當系統損失220萬千瓦有效電力供應時,光伏出力不升反降,無法提供緊急電力支援,加劇了事故狀態下系統供需矛盾。因此,為促進新能源科學協調發展,系統中應保留一定規模煤電機組,作為兜底保障電源,增強應急備用能力,保障系統安全可靠供電。

                            關注系統備用管理

                            本次事故凸顯了系統備用管理的重要性,事故發生后,臺電為避免影響民生用水,導致抽水蓄能電站無法全力即時救援供電,系統備用調用不足導致后續輪流限電。因此,有必要考慮重新審視現行備用運行要求,嚴格執行備用管理規定,嚴守應急備用底線,督促發電企業認真落實機組備用容量,確保系統需要時可靠調用,保證電網安全穩定運行。在特殊情況如節假日、臺風、強降雨等惡劣天氣影響下,關注新能源發電波動性、間歇性和隨機性對系統備用的影響,進一步加強備用管理及運行控制。

                            優化海島型電力系統的電源發展路線

                            臺灣電源及負荷中心主要集中分布于西部沿海地區,其中興達電廠裝機容量432.595萬千瓦,占全省裝機比重達8.7%。海南與臺灣同屬海島型電力系統,系統規模較小,基礎相對較差。海南昌江核電二期3、4號機組單機容量120萬千瓦,計劃分別于2025年和2026年建成投產,投產初期最大單機容量占全網負荷比重大,低谷時段占比超過30%,最大負荷時段占比超10%,“大機小網”問題突出,增大了系統安全風險及調峰壓力。因此,有必要優化海島型電力系統的電源發展路線:安全穩妥發展核電,優先考慮小堆、微堆技術試點應用;分散發展新能源及調峰氣電,促進分區電力平衡;著力提升防風抗災水平,提高電源調峰調頻、備用及黑啟動能力。

                            曹毅 黃豫 梁宇 覃蕓 劉平 袁康龍

                            (作者均供職于南網能源院)

                            ■ 延伸閱讀

                            臺灣電力系統基本情況

                            臺灣電力系統為海島型電力系統,未與大陸主網聯網。近年來受臺灣經濟發展放緩影響,負荷增長不大,電源投資建設較少。臺灣電力公司作為臺灣四大公營事業之一,按照垂直一體化機制,負責臺灣發、輸、配、售等環節電力運營與管理。

                            2020年臺電統調最大負荷為3802萬千瓦,用電量約2400億千瓦時;臺電電源總裝機規模4977萬千瓦,其中,煤電占29.5%、氣電占35.8%、燃油占3.2%、核電占7.8%、抽蓄占5.2%、可再生能源占18.5%。臺灣發電資源及負荷中心均分布在臺灣西部沿海區域,主網網架由南至北,呈帶狀分布,最高電壓等級為345千伏。

                            本次事故的興達發電廠位于臺灣高雄市,隸屬于臺電,廠區面積135公頃,裝機容量僅次于臺中發電廠及大潭發電廠,居臺灣第三位。2020年裝機容量432.595萬千瓦,占總裝機比重8.7%;年發電量約246億千瓦時,占全島總發電量10.6%。

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