大停電事故是現(xiàn)代社會的災(zāi)難,。2012年印度大停電,、2006年歐洲大停電,、2003年美加大停電帶來的教訓(xùn)仍然令人印象深刻。但在2016年9月28日,，澳大利亞南澳州發(fā)生了一起大停電事故,，給當(dāng)?shù)厝嗣裆睢⒔?jīng)濟發(fā)展都帶來了巨大影響,。
現(xiàn)如今，即使是在落后國家也很少發(fā)生因為惡劣天氣導(dǎo)致省級電網(wǎng)一片黑暗的事故,。為什么會發(fā)生如此嚴(yán)重的事件,？此次南澳全州停電事件非常值得反思。
事件回放
南澳大利亞州（South Australia）簡稱南澳州,，位于澳大利亞中南部,，總面積約104.3萬平方公里，占澳大利亞大陸總面積的1/8,，是唯一與澳大利亞大陸上所有州都接壤的一個州,。
事故發(fā)生當(dāng)天，南澳州全州用電負荷為1895兆瓦,，其中風(fēng)力發(fā)電883兆瓦,，燃氣發(fā)電330兆瓦，維州通過兩條電力聯(lián)絡(luò)線Heywood送入613兆瓦,，一起為南澳85萬用戶提供電力供應(yīng),。極端惡劣天氣使南澳電網(wǎng)在88秒之內(nèi)遭受5次系統(tǒng)故障，導(dǎo)致州內(nèi)275千伏,、132千伏線路倒塔20座,，共4條275千伏輸電線路和1條132千伏輸電線路跳閘停運，共發(fā)生大幅度電壓擾動6次,，引發(fā)9座風(fēng)電廠共計445兆瓦的風(fēng)力發(fā)電脫網(wǎng),。風(fēng)電場出力突然大幅度損失使得與維州相連的一條聯(lián)絡(luò)線Heywood嚴(yán)重過載跳閘。南澳洲此時剩余發(fā)電容量不足以應(yīng)對瞬間900兆瓦電力供應(yīng)減少,，突然大規(guī)模的出力損失超出低頻減載裝置反應(yīng)速度,，低頻減載保護未及時啟動切負荷，在首次輸電線路故障發(fā)生僅2分鐘后,，系統(tǒng)頻率崩潰,，南澳電網(wǎng)全停。事故發(fā)生后,，在AEMO（Australia Energy Market Operator）指導(dǎo)下,，位于托倫斯島（Torrensisland）的電廠首先啟動，逐步恢復(fù)部分負荷和輸電系統(tǒng),，然后通過Heywood聯(lián)絡(luò)線恢復(fù)大部分電力供應(yīng),。經(jīng)過十幾小時的搶修,，80～90%的用戶恢復(fù)供電。
成因分析一：
能源結(jié)構(gòu)調(diào)整帶來挑戰(zhàn)
近年來,，南澳州大力發(fā)展可再生能源替代傳統(tǒng)的化石能源發(fā)電,，這對維持全州電力安全穩(wěn)定供應(yīng)提出了很大挑戰(zhàn)。另外,，由于分布式太陽能光伏系統(tǒng)和家庭電池儲能裝置日益普及,，用戶從電網(wǎng)獲取電量逐漸減少。截至2016年5月,，南澳已經(jīng)關(guān)停所有常規(guī)燃煤機組,，僅剩燃氣機組發(fā)電。根據(jù)南澳輸電公司預(yù)測,，未來三年,，南澳電力基荷期貨價格為100澳元/兆瓦時，而同期的新州和維州的價格則在55～65澳元/兆瓦時之間,。在同一個電力市場內(nèi),，根據(jù)經(jīng)濟規(guī)律，南澳必定會通過與東部州的聯(lián)絡(luò)線（與西部和北部及南部聯(lián)網(wǎng)距離更遠）輸送盡可能多的電力,。在某些極端時段下,，南澳用電需求較小，可再生能源出力較大,，南澳州從州際聯(lián)絡(luò)線受入負荷較大時,，南澳電網(wǎng)自身慣性容量一定不足（即常規(guī)電源開機不足），一旦發(fā)生南澳電網(wǎng)故障或者州級聯(lián)絡(luò)線故障,，必然增大系統(tǒng)崩潰的可能性,。
從1998年到2013年，澳大利亞電力市場交易逐步實現(xiàn)市場化,，南澳是澳洲電力變革的先行兵,，計劃在2025年前率先達到可再生能源占比50%的目標(biāo)。南澳電網(wǎng)作為?。ㄖ荩┘夒娋W(wǎng),，目前可再生能源占比在世界上名列前茅。但大規(guī)?？稍偕茉吹牟⒕W(wǎng)接入并沒有充分考慮到電網(wǎng)安全問題,，或者即使已經(jīng)意識到了安全隱患，也沒有足夠的機制或者有效的動力來解決問題,。一旦遇到惡劣天氣,，電網(wǎng)發(fā)生多重故障時，很難保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行,。
成因分析二：
網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱
南澳電網(wǎng)是典型的受端電網(wǎng),，除因環(huán)保因素考慮停用燃煤電廠外,，州內(nèi)用電主要靠可再生能源和天然氣發(fā)電平衡，其中風(fēng)力發(fā)電總量占比更是高達近40%,。其外部受入電力僅靠單一通道上的兩條275千伏線路,，兩條線路經(jīng)常處于重載運行的狀態(tài)。在9月28日的這種極端天氣情況下,，因風(fēng)機未能經(jīng)受住連續(xù)的系統(tǒng)故障而大量甩負荷甚至脫網(wǎng),，造成南澳對外聯(lián)絡(luò)線路過載而引發(fā)連鎖跳閘，最后導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰,。本次大停電引發(fā)了相關(guān)企業(yè)用戶和民眾的強烈不滿,，一方面，南澳電價比其他州高出了50%以上,，另一方面是用電可靠性遠低于其他州。
事實上,，南澳電網(wǎng)孤網(wǎng)運行在歷史上已經(jīng)發(fā)生過10次,，但監(jiān)管機構(gòu)為不推高電價上升，嚴(yán)格核算輸配電公司的基建投資,、運行維護和投資回報（對每個輸配電公司,，每5年作為一個監(jiān)管期，發(fā)布一次監(jiān)管收入）,，致使電網(wǎng)建設(shè)嚴(yán)重滯后,，80%的輸電線路運行超過40年，輸變設(shè)備嚴(yán)重老化,，很難承受重大自然災(zāi)害的襲擊,。如果南澳電網(wǎng)能夠加快建設(shè)新的對外聯(lián)絡(luò)線路，發(fā)生此類事故的概率將大大降低,。
事故給我們帶來哪些啟示
電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱往往是發(fā)生大停電事故的根本原因,。堅強的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是抵御電網(wǎng)故障，防止大面積停電事故發(fā)生的物質(zhì)基礎(chǔ),。分析本次事故的原因,，電力系統(tǒng)應(yīng)從“源-網(wǎng)-荷”多個層級提升系統(tǒng)防御大停電的能力。
第一,，需加強電源端管理工作,。加強機組的并網(wǎng)管理，尤其是機組的勵磁,、調(diào)速,、一次調(diào)頻等配置和性能。針對風(fēng)電場,，應(yīng)對其高頻,、低頻,、過電壓、低電壓等性能進行明確規(guī)定,，尤其是提升風(fēng)機的低電壓穿越能力,，確保風(fēng)機在端電壓降低到一定值的情況下不脫離電網(wǎng)還能繼續(xù)運行，在系統(tǒng)受到大的擾動時減少對系統(tǒng)的進一步?jīng)_擊,。
第二,，要強化電網(wǎng)防控手段建設(shè)。部署系統(tǒng)風(fēng)險辨識和在線預(yù)警系統(tǒng),。歷次大停電事故表明,，大停電事故往往是由于極端天氣誘發(fā)，外部風(fēng)險可能帶來的系統(tǒng)風(fēng)險未得到有效預(yù)警,、未及時采取措施的情況下發(fā)生的,。
第三，要補充加強三道防線建設(shè),。第一道防線的技術(shù)措施主要是繼電保護（包括重合閘,、電氣制動等）；第二道防線主要是按穩(wěn)定判據(jù)決定切機,、切負荷以及連鎖切機,、切負荷等；第三道防線主要是低頻,、低壓減負荷,、振蕩解列等。
第四,，提升負荷控制能力,。隨著特高壓直流輸電通道的逐步投入運行，對現(xiàn)有依靠同步發(fā)電機調(diào)節(jié)大功率缺失的電網(wǎng)調(diào)度運行方式提出一定挑戰(zhàn),，需要輔助以負荷調(diào)節(jié)控制手段,。
另外，還要重視黑啟動預(yù)案編制和演練,。作為電力系統(tǒng)安全措施的最后一條,，必須制定適合本網(wǎng)情況的黑啟動應(yīng)急預(yù)案，在黑啟動過程中,，應(yīng)按照負荷的重要等級,，并考慮電網(wǎng)的穩(wěn)定及恢復(fù)速度有序恢復(fù)。
點評
其實,，早在2014年,，AEMO的報告就指出，依靠大量風(fēng)電來代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃煤機組維持整個州的電力供應(yīng)存在系統(tǒng)崩潰的風(fēng)險。今年8月份,，AEMO再次警告,，現(xiàn)有的應(yīng)急頻率調(diào)控方案已經(jīng)不足以應(yīng)對停電風(fēng)險。但當(dāng)?shù)卣碗娏Σ块T太多依賴可再生能源所帶來的經(jīng)濟效益,，因此并未采取及時有效的措施避免大停電事故的發(fā)生,。推進節(jié)能減排，落實聯(lián)合國氣候變化大會的承諾,，大規(guī)模發(fā)展可再生能源是大勢所趨,；依靠電網(wǎng)實現(xiàn)電力資源在更大范圍的優(yōu)化配置也是適應(yīng)市場經(jīng)濟規(guī)律的體現(xiàn)。聯(lián)系國內(nèi)外實際,，就是要建立一個公平,、開放、透明的電力交易市場,。開放電力市場并非意味著電價下降,，電力市場交易工作應(yīng)主動適應(yīng)市場化的要求，保障交易機構(gòu)發(fā)揮出應(yīng)有的作用,，努力擴大市場化交易規(guī)模,，提升市場服務(wù)水平，促進能源資源大范圍優(yōu)化配置,，加強交易技術(shù)支撐平臺建設(shè)和應(yīng)用。