Page 93 - 电力与能源2021年第八期
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田   鑫, 等: 美国能源部电网现代化度量分析及对我国电网发展的启示                                4 9
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              平台。它将为用户提供韧性、 可靠、 安全、 经济、 灵                          可靠性性能指标的建立主要涵盖以下3个方面。
              活和可持续的电力, 并满足其任何时间、 任何地                              ( 1 ) 配电系统可靠性;
              点、 任何方式的多样化需求。                                       ( 2 ) 互联输电系统可靠性;
                  2020年, GMLC 发布了电网现代化度量分析                         ( 3 ) 概率输电规划。
              报告 ( Grid Modernization Metrics Anal y sis , 简 称  2.3  加强面对更多电网威胁的安全性( Securit y           )
              GMMA ), 对美国电网现代化的内涵特征进行了更                            安全性是通过物理手段降低关键基础设施风
              为细致的分析, 阐述了6个关键特征( 韧性、 可靠性、                      险的能力或防御网络入侵、 攻击等措施以及自然、
              安全性、 经济性、 灵活性、 可持续性) 及其度量指标。                     人为灾害。美国 GridMetrics研究团队主要侧重
                                                               于物理手段的性能指标制定, 该性能指标的目的
              2  电网现代化内涵及度量分析
                                                               是使电力公司、 监管者和利益相关者能够评估电
                   美国 MYPP 指出,“ 电气化” 进程作为 20 世                 力公司的物理安全状况或准备情况。
              纪最伟大的工程成果, 已为国家的发展作出了巨                          2.4  维持电网经济效益的经济性( Affordabilit y           )
              大贡献。然而 20 世纪的电网结构已无法适应当                              经济性是指电网以不超出客户购买意愿或支
              前的发展需求。传统电网的架构主要基于大规模                            付能力的价格提供电力服务的能力。美国 Grid
              远距离终端用户的发电设备、 垂直化的控制方式、                          Metrics研究团队的初始工作重点侧重于居民用
              有限容量的储能设备以及被动负荷。而现代化的                            电, 经济性指标主要分为以下 8 个方面。
              电网必须更加灵活、 鲁棒、 敏捷            [ 3-5 ] 。现代化电网           ( 1 ) 家庭用电负担;
              需要具备的能力有: 动态优化电网运行及资源的                               ( 2 ) 家庭用电负担能力缺口;
              能力; 快速检测并缓解扰动的能力; 接纳百万级以                             ( 3 ) 家庭用电负担能力缺口指数;
              上智能设备的能力; 整合源荷双侧电源及需求响                               ( 4 ) 家庭用电负担能力人口指数;
              应的能力; 允许用户侧参与电力市场的能力; 抵御                             ( 5 ) 年均用户成本;
              物理及网络攻击的保护能力等。为适应现代社会                                ( 6 ) 用户平均成本指数;
              的发展需要, 现代化电网需满足以下特性。                                 ( 7 ) 商业用电边际收益产品;
              2.1  更强的应对各种灾害的电网韧性( Resilience )                    ( 8 ) 工业边际收益产品。
                   韧性是指适应条件变化、 抵御并从破坏中快                       2.5  应对多时间尺度不确定运行状态的灵活性
              速恢复的能力, 包括抵御并从蓄意攻击、 事故或自                         ( Flexibilit y )
              然发生的威胁或事件中恢复的能力。采用以下两                                灵活性是指电网对未来的不确定性响应的能
              种方法确定韧性评价指标。                                     力。这两种时间尺度可解释为电网灵活性的不同
                   ( 1 ) 基于多标准决策分析方法的电网韧性指                     角度: 从运行角度出发, 灵活性依赖于现有电网对
              标: 该指标主要从电网灾害处置的准备、 缓解、 响                        已知或无法预料的变化适应的敏捷性, 例如电网
              应、 恢复 4 个阶段分别提出相应的韧性指标, 从电                       对由于可再生能源发电预测误差带来的负荷突变
              网具备的能力方面进行评价。                                    的应对能力; 从规划角度出发, 灵活性依赖于改变
                   ( 2 ) 基于性能分析方法的电网韧性指标: 该指                   电网网架结构来应对政策和新规的变化, 以及技
              标主要根据特定电力中断事件下可能导致的后果                            术突破等。
              对指标进行界定, 从电网供电效果方面进行评价,                         2.6  包含高比例清洁能源的可持续性( Sustainabilit y        )
              适合用于成本效益分析和规划分析。                                     可持续性是指电网在尽量减小对人类健康及
              2.2  提升电网日常运行可靠性( Reliabilit y         )         自然环境的影响前提下为用户提供电力服务的能
                   可靠性是指电网在运行状态面对常规不确定                         力。可持续性通常包含环境、 社会以及经济三大
              性冲击时向用户维持输电服务的能力。对于配电                            支柱。目前美国 GridMetrics研究团队只针对环
              系统, 可靠性的衡量主要关注用户用电需求无法                           境方面进行了指标分析, 其相关性能指标体系主
              得到保质、 保量满足时的电力中断情况。对于发                           要关注以下 2 个方面。
              输电系统, 可靠性的衡量时间尺度分别侧重于运行                              ( 1 ) 发电产生的温室气体排放;
              时间尺度( 当前或近期) 和规划时间尺度( 长期)。                           ( 2 ) 发电容量的水资源依赖性。
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