关于8.14美加大停电的思考 一一第一次课堂讨论 一、组内成员介绍： 组长：孙丰杰5120309288 组员：陈苏斌5120309291 蔡佳铭512030983 周子奇5120309278 王聪5120309279 二、讨论内容摘要 1、美国电力系统简介：缺乏统一标准；多等级、多级点。 2、大停电事故分析：分为四个阶段：多种因素导致 3、对照我国国情：中美电力系统对比：我国类似大停电的大停电事 故等等。 4、启示与思考：智能电网；统一标准等等 三、美国电力系统简介 在美国境内有三大联合系统，即东部联合电网、西部电网和德克 萨斯联合电网。（东部互联电网的东北部分（占该互联系统大约10% 的负荷)在8月14日的大停电中受到影响，其它两个互联电网未受 影响。) 美国电网由于历史条件和发展历史不同（以私营为主），其电压标 准很不一样：
关于 8.14 美加大停电的思考 ——第一次课堂讨论 一、组内成员介绍： 组长：孙丰杰 5120309288 组员：陈苏斌 5120309291 蔡佳铭 512030983 周子奇 5120309278 王 聪 5120309279 二、讨论内容摘要 1、美国电力系统简介：缺乏统一标准；多等级、多级点。 2、大停电事故分析：分为四个阶段；多种因素导致 3、对照我国国情：中美电力系统对比；我国类似大停电的大停电事 故等等。 4、启示与思考：智能电网；统一标准等等 三、美国电力系统简介 在美国境内有三大联合系统，即东部联合电网、西部电网和德克 萨斯联合电网。（东部互联电网的东北部分（占该互联系统大约 10% 的负荷）在 8 月 14 日的大停电中受到影响，其它两个互联电网未受 影响。） 美国电网由于历史条件和发展历史不同（以私营为主），其电压标 准很不一样：
(1)东部输电网500、230、138、69、26kv,配电网13和4kv; (2)中部输电网765、345、138、79、34kv,配电网12和4kv; (3)德克萨斯输电网345、138、69、25kv: (4)765kv的特高压(UHV)输电线是美国的最高电压等级： (5)直流输电多为400和450kv,少部分采用500kv: 这样美国的电网实质上是多级电压和多点联络，电网的保护和控制无 法统一配置和整定；同时，交错的电网会很形成电磁环网，容易使 潮流在无任何预警地发生转移，造成连锁性的停电。 NPCC RCC Western Interconnection ERCOT Interconnection
（1）东部输电网 500、230、138、69、26kv，配电网 13 和 4kv； （2）中部输电网 765、345、138、79、34kv，配电网 12 和 4kv； （3）德克萨斯输电网 345、138、69、25kv； （4）765kv 的特高压（UHV）输电线是美国的最高电压等级； （5）直流输电多为 400 和 450kv，少部分采用 500kv； 这样美国的电网实质上是多级电压和多点联络，电网的保护和控制无 法统一配置和整定； 同时，交错的电网会很形成电磁环网，容易使 潮流在无任何预警地发生转移，造成连锁性的停电
Figure 2.6.NERC Regions and Control Areas MAIN MAAC ECAR SERC FRCC SPP Dynamically Controlled Generation ERCOT As of September 1.2003 美国电网十大地区性委员会及其所辖范围 四、大停电事故分析 大停电经过了四个阶段，简要介绍如下： 1、预备期(12：05~3：06) ·高温大负荷 ·又有电厂退出 ·造成供不应求 ·部分线路过载 2、发展期(3：06~4：06) ·从单条线路开断开始 ·多条线路相继开断 ·潮流在网络中窜动 ·历时1个小时
美国电网十大地区性委员会及其所辖范围 四、大停电事故分析 大停电经过了四个阶段，简要介绍如下： 1、预备期 (12:05～3:06) ·高温大负荷 ·又有电厂退出 ·造成供不应求 ·部分线路过载 2、发展期 (3:06～4:06) ·从单条线路开断开始 ·多条线路相继开断 ·潮流在网络中窜动 ·历时 1 个小时
3、爆发期(4：06~4：12) ·加拿大电网与美国东部电网之间发生振荡，造成线路、电站进一步 停运 ·4:11pm发生“雪崩”，造成大停电 ·共290多个电厂、34000英里线路停运 4、恢复期(4：12~次日晚) ·逐步“黑启动” ·直至完全恢复供电 这是北美历史上最大范围的停电，受影响的人估计在加拿大有一千万 (三分之一的人口)在美国有四千万。美国部分地区的供电在两天的 时间内都未能恢复，在全部电力供应恢复前，安大略省的部分地区经 历了历时一周以上的轮流停电。此次大停电造成了严重的经济损失和 安全事故： 1、“8.14”大停电造成美国东北部和加拿大东部机场瘫痪、公共交 通瘫痪、航班延迟、成千上万的人被困在地铁、电梯、火车和高 速公路上，超过5000万人的失去电力供应，停电时间29h后才完全 恢复电力； 2、“8.14”大停电给美国经济带来严重影响，据美国经济专家预测， 此次美国历史规模最大的停电事故，所造成的经济损失可能多达300 亿美元d,而据纽约市政厅估计，此次停电造成纽约市财政减收7.5 亿美元，税收减少4000万美元；而加拿大方面，其经济损失也高
3、爆发期(4:06～4:12) ·加拿大电网与美国东部电网之间发生振荡，造成线路、电站进一步 停运 ·4:11pm 发生“雪崩”，造成大停电 ·共 290 多个电厂、34000 英里线路停运 4、恢复期(4:12～次日晚) •逐步“黑启动” •直至完全恢复供电 这是北美历史上最大范围的停电，受影响的人估计在加拿大有一千万 （三分之一的人口）在美国有四千万。美国部分地区的供电在两天的 时间内都未能恢复，在全部电力供应恢复前，安大略省的部分地区经 历了历时一周以上的轮流停电。此次大停电造成了严重的经济损失和 安全事故： 1、“8.14”大停电造成美国东北部和加拿大东部机场瘫痪 、公共交 通瘫痪 、航班延迟 、成千上万的人被困在地铁 、电梯 、火车和高 速公路上，超过 5000 万人的失去电力供应，停电时间 29h 后才完全 恢复电力 ； 2、“8.14”大停电给美国经济带来严重影响 ，据美国经济专家预测 ， 此次美国历史规模最大的停电事故，所造成的经济损失可能多达 300 亿美元/d，而据纽约市政厅估计 ，此次停电造成纽约市财政减收 7.5 亿美元 ，税收减少 4000 万美元 ；而加拿大方面，其经济损失也高
达23亿加元： 3、“8.14”大停电中共损失6180w负荷，263座电厂531台发电机 停运（包括10座核电站19台核电机组），几十条高压输电线停运。 停电时纽约地区的卫里照片 WCD..AUCUSY 13.9131 FM 未停电时纽约地区的卫里照片
达 23 亿加元； 3、“8.14”大停电中共损失 6180kw 负荷，263 座电厂 531 台发电机 停运（包括 10 座核电站 19 台核电机组），几十条高压输电线停运
4:10:45PM ON ac MN IA Legend OH IN OGenerator Trlps Before 16:10:45 OGenerator Trips After 16:10:44 MO KY 系统完全崩溃后停止运行的机组 对大停电事故的原因进行分析： 1、从调度员角度分析美加大停电 ·当时俄亥俄州电力部门采取了将故障电网和全国电网相分离的做 法，希望以此保证全国供电不受影响，但实际上上述操作反而弄巧成 拙，加速了停电故障在东北部地区的传播速度。 ·第一能源公司承认当电流紊乱时，控制室应亮起红色警报。但这个 警报功能在事故中根本未被触发。 这表明了存在着的以下问题： ·调度人员处理突发事故的能力较弱 ·各级调度、相邻电网之间协调不足 ·自动化系统的设计和维护存在严重缺陷 ·调度中心管理问题
系统完全崩溃后停止运行的机组 对大停电事故的原因进行分析： 1、从调度员角度分析美加大停电 ·当时俄亥俄州电力部门采取了将故障电网和全国电网相分离的做 法，希望以此保证全国供电不受影响，但实际上上述操作反而弄巧成 拙，加速了停电故障在东北部地区的传播速度。 ·第一能源公司承认当电流紊乱时，控制室应亮起红色警报。但这个 警报功能在事故中根本未 被触发。 这表明了存在着的以下问题： ·调度人员处理突发事故的能力较弱 ·各级调度、相邻电网之间协调不足 ·自动化系统的设计和维护存在严重缺陷 ·调度中心管理问题
2、大停电根本原因 ·电网严重老化，设施落后、设备不足 ·信息交流不畅，导致停电面积加大 ·保护控制不完善 ·没有统一调度指挥，丧失了处理事故的时机 五、对照我国国情 近年来，伴随着中国电力发展步伐不断加快，中国电网也得到迅 速发展，电网系统运行电压等级不断提高，网络规模也不断扩大，全 国已经形成了东北电网、华北电网、华中电网、华东电网、西北电网 和南方电网6个跨省的大型区域电网，并基本形成了完整的长距离输 电电网网架。 弃达电 西北电雨 华比电网 华中电网 华东边网 南方电网 中国： 数据显示，2010年全国电力建设完成投资7,051亿元人民币，其 中电源投资3,634亿元人民币，占51.5%；电网投资3,410亿元人民 币，占48.4%
2、大停电根本原因 ·电网严重老化，设施落后、设备不足 ·信息交流不畅，导致停电面积加大 ·保护控制不完善 ·没有统一调度指挥，丧失了处理事故的时机 五、对照我国国情 近年来，伴随着中国电力发展步伐不断加快，中国电网也得到迅 速发展，电网系统运行电压等级不断提高，网络规模也不断扩大，全 国已经形成了东北电网、华北电网、华中电网、华东电网、西北电网 和南方电网 6 个跨省的大型区域电网，并基本形成了完整的长距离输 电电网网架。 中国： 数据显示，2010 年全国电力建设完成投资 7,051 亿元人民币，其 中电源投资 3,634 亿元人民币，占 51.5%；电网投资 3,410 亿元人民 币，占 48.4%
电力：新增装机容量9118万千瓦，总装机容量达到9.62亿千瓦（美 国为10亿千瓦)，同比增长10.07%； 发电量：42065亿度，同比增长13.2%，占世界总发电量的22%，首 次超越美国（美国2010年约为41100亿度），跃居世界第一； 美国： 作为世界上最大的能源消费国，美国一直非常重视能源供应问 题。它修建了大批发电站，却忽视了输电系统的基本建设，因为这是 一个不赚钱的部门。美国的输电网络大多建于二战结束后的那一时 期，几十年来未能随着电力消费市场需求的增长进行有效的调整和发 展，有关的基础设施现已严重老化。 美国现行电网管理是采用分散管理模式。美国电网的运行和规划分别 由100多个输电商来承担，而现在的电网必须支持跨地区的电力市 场和复杂多样的交易方式，在这种分散的管理模式下，电网的稳定和 高效很难保证。 不仅如此，由于联邦政府和州政府对电力市场都有一定的管理权 限，在这种体制下很难形成一个协调一致的市场管理政策，双方在电 力改革和改造过程中存在很大裂痕，很难步调一致，尽管州政府已许 可在电力零售市场进行完全的自由准入竞争，但联邦政府却没有跟上 步伐，相关能源法案在国会争吵不休，两党之间矛盾重重，各利益集 团分歧严重
电力：新增装机容量 9118 万千瓦，总装机容量达到 9.62 亿千瓦（美 国为 10 亿千瓦），同比增长 10．07％； 发电量：42065 亿度，同比增长 13.2%，占世界总发电量的 22%，首 次超越美国（美国 2010 年约为 41100 亿度），跃居世界第一； 美国: 作为世界上最大的能源消费国，美国一直非常重视能源供应问 题。它修建了大批发电站，却忽视了输电系统的基本建设，因为这是 一个不赚钱的部门。美国的输电网络大多建于二战结束后的那一时 期，几十年来未能随着电力消费市场需求的增长进行有效的调整和发 展，有关的基础设施现已严重老化。 美国现行电网管理是采用分散管理模式。美国电网的运行和规划分别 由１００多个输电商来承担，而现在的电网必须支持跨地区的电力市 场和复杂多样的交易方式，在这种分散的管理模式下，电网的稳定和 高效很难保证。 不仅如此，由于联邦政府和州政府对电力市场都有一定的管理权 限，在这种体制下很难形成一个协调一致的市场管理政策，双方在电 力改革和改造过程中存在很大裂痕，很难步调一致，尽管州政府已许 可在电力零售市场进行完全的自由准入竞争，但联邦政府却没有跟上 步伐，相关能源法案在国会争吵不休，两党之间矛盾重重，各利益集 团分歧严重
原则上，取消对电力行业的管制规定本应该使用自由市场的行为准则 来形成合理的价格，并调节电力生产和需求。但是结果证明，电力与 普通商品不同。电力不能大量储存，电力系统需要大量备用发电容量 和传输能力，以满足像8月份的炎热天气这样的用电高峰时期的需 求。电力系统还需要有大量的规划和协调，同时它还需要采取鼓励措 施来促使人们对传输线路进行维修和更新。 值得警醒的是，我国电力系统尽管发展迅速，但是也存在着一定 的安全隐患：中国电网结构宠大、自由、复杂和负荷转移难以控制的 交流网。如下图所示的华中电网事故 : 2006年7月1日 华中电网事牧 东北 负荷损失一总负荷的4.3% AC →2808 HVDC 500kV 西北 华北 Back-to-back HVDC360MW 失步振荡 后解例 AC500kV 华东 表授篇后經 =500kV HVDC 1200MW 华中 226KY市▣ 以 HVDC HVDC 3000MW 3000MW 华南 六、启示与思考 因此，对比中美两国，对于我们来说： ·吸取国外大停电教训，搞好我国电力安全生产工作 ·要做好电力发展规划，加强电网建设 ·电网运行要有足够的备用容量
原则上，取消对电力行业的管制规定本应该使用自由市场的行为准则 来形成合理的价格，并调节电力生产和需求。但是结果证明，电力与 普通商品不同。电力不能大量储存，电力系统需要大量备用发电容量 和传输能力，以满足像 8 月份的炎热天气这样的用电高峰时期的需 求。电力系统还需要有大量的规划和协调，同时它还需要采取鼓励措 施来促使人们对传输线路进行维修和更新。 值得警醒的是，我国电力系统尽管发展迅速，但是也存在着一定 的安全隐患：中国电网结构宠大、自由、复杂和负荷转移难以控制的 交 流 网 。 如 下 图 所 示 的 华 中 电 网 事 故 ： 六、启示与思考 因此，对比中美两国，对于我们来说： ·吸取国外大停电教训，搞好我国电力安全生产工作 ·要做好电力发展规划，加强电网建设 ·电网运行要有足够的备用容量
·要加强继电保护和安全自动装置的优化配置 ·要做好电网事故预案和“黑启动”方案 ·在我国进行电力市场改革时，要充分考虑电力系统的特点，避免可 能对电网安全带来的负面影响；同时，明确并落实电力系统安全的责 任。 一是要做好电力发展规划，加强电网建设。美国电网装机容量大， 电网覆盖面广，但多次发生大面积停电事故。其主要原因是美国电 网缺乏统一规划，致使其电网结构复杂，电压等级重叠交错，电磁 环网多，高峰负荷时极易发生线路过载；故障发生后，也很难较快 采取恰当的解列措施。再加上近些年美国推行电力市场化改革，电网 投资减少，电网发展相对滞后，更加剧了这一状况。我们要汲取美 国电网的教训，根据我国社会经济发展的需要，做好电源和电网的优 化规划布局，建设容量充足、结构合理、运作灵活、安全稳定的 电网。 二是电网运行要有足够的备用容量。这次事故与历史上曾发生的一些 事故一样，生在电网大负荷运行时期，由于电源备用不足，致使电 网运行处于高度紧张状态。一旦电网发生故障，大电源退出，都会 使电网因电源供应不足，产生连锁反应，导致事故扩大。当前我国 部分地区供电形势紧张，电网运行处于备用不足或无备用的状态，因 此要十分注意采取各种有效施，增加备用容量，保障电网的安全稳定 运行
·要加强继电保护和安全自动装置的优化配置 ·要做好电网事故预案和“黑启动”方案 ·在我国进行电力市场改革时，要充分考虑电力系统的特点，避免可 能对电网安全带来的负面影响；同时，明确并落实电力系统安全的责 任。 一 是要做好电力发展规划，加强电网建设。美国电网装机容量大 ， 电网覆盖面广，但多次发生大面积停电事故 。其主要原因是美国电 网缺乏统一规划 ，致使其电网结构复杂，电压等级重叠交错，电磁 环网多， 高峰负荷时极易发生线路过载 ；故障发生后，也很难较快 采取恰当的解列措施。再加上近些年美国推行电力市场化改革，电网 投资减少，电网发展相对滞后，更加剧了这一状况 。我们要汲取美 国电网的教训，根据我国社会经济发展的需要，做好电源和电网的优 化规划布局，建设容量充足 、结构合理 、 运作灵活 、安全稳定的 电网。 二是电网运行要有足够的备用容量。这次事故与历史上曾发生的一些 事故一样 ，生在电网大负荷运行时期，由于电源备用不足，致使电 网运行处于高度紧张状态。 一旦电网发生故障，大电源退出，都会 使电网因电源供应不足，产生连锁反应， 导致事故扩大。当前我国 部分地区供电形势紧张，电网运行处于备用不足或无备用的状态，因 此要十分注意采取各种有效施，增加备用容量，保障电网的安全稳定 运行
