英国大停电事故分析:新能源大量替代传统火电

时间: 2019-08-18

  当地时间2019年8月9日下午5点左右,英国发生大规模停电事故。大停电起源于英格兰的中东部地区及东北部海域,最终造成英格兰与威尔士大部分地区停电。

  本次大停电集中在英格兰与威尔士地区,约有100万人受到停电影响。停电发生后,英国包括伦敦在内的部分重要城市出现地铁与城际火车停运、道路交通信号中断等现象;市民被困在铁路或者地铁中,居民正常生活受到影响;部分医院由于备用电源不足无法进行医事服务。停电发生后约1.5小时,英国国家电网宣布电力基本得到恢复。

  这是自2003年“伦敦大停电”以来,英国发生的规模最大、影响人口最多的停电事故。

  截至2016年底,英国电力系统的总装机容量为98GW,其中燃气发电占比最高,达到了46%。1996-2017年间,英国电网中各类电源装机比例变化见图1。近五年来,风力发电与太阳能发电在英国电力结构中的比例快速攀升,而燃煤发电比例逐年下降。

  英国电力系统按地理分布可划为三大系统:英格兰和威尔士系统,苏格兰系统和北爱尔兰系统。其中,英格兰和威尔士输电系统由国家电网公司(National Grids)拥有并经营,本次发生大停电的正是该输电系统。该系统现有大约4474英里长的架空输电线英里长的地下电缆线kV及以上线 英国电网的主网架

  事故发生前,英格兰与威尔士电网的总负荷约25351MW。位于贝德福德郡的Little Barford小巴德福燃气电站出力730MW,占全网总负荷的2.88%。整个电网内的风电总出力约为8800MW,占全网总负荷的34.71%。霍恩海上风电场出力目前还不能确定,推测约为900MW,占全网负荷的3.55%。

  第一阶段,时间16:58,Little Barford小巴德福燃气电站突然停机。由于某种未知的扰动,Little Barford小巴德福燃气电站正确停机。电厂发电机未受损害,但损失了发电730MW。英国电网燃气发电总出力如图4所示。燃气电站停机后,系统频率开始下降。

  图 4 事故第一阶段中燃气发电出力损失730MW(图片来自英国国家电网公司)

  第二阶段,时间17:00,霍恩海上风电出力突降。在系统频率出现下降后,霍恩海上风电出力突降900MW左右,如图5所示。本文推测可能其原因可能是风机耐受低频能力不足。在系统频率下降时,风机大量脱网,从而导致风电场出力骤降。

  图 5 事故第二阶段中风力发电出力骤降900MW(图片来自英国国家电网公司)

  第三阶段,低频减载动作,切除部分负荷导致停电事故。系统在两分钟之内连续损失燃气发电与风力发电总计1630MW,约占总发电的6.43%。系统频率大幅下降,最低达到48.9Hz,超过了系统允许的频率波动范围。天线宝宝心水论坛,低频减载启动,在全网范围内切除部分负荷,诸多地区出现停电。与此同时,抽蓄电站快速增加出力约1000MW弥补了部分功率缺额,如图6所示,阻止了系统进一步恶化。

  在切除了部分负荷以及增加了抽蓄机组出力之后,主网剩余部分得以保全,最终没有出现全网崩溃。

  (2)确保风电机组涉网性能达标。在系统出现频率/电压扰动之后,霍恩海上风电机组出力骤降导致系统频率进一步恶化。在风电大发期间,风电机组耐受异常电压/频率的能力会极大影响电网在故障期间的频率特性。为了防止故障期间风电机组脱网及出力骤降导致事故扩大,应该核查风电机组涉网性能,加快性能改造和检测认证。

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