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中国遇上美国得州寒潮会不会悲剧?答案来了

本文经授权转载自:共青团中央ID:gqtzy2014
近日,由于遭遇寒潮和暴风雪袭击,美国得克萨斯州电价飙升,甚至出现了大面积停电的情况。


美国总统拜登已于19日宣布得克萨斯州存在重大灾难,批准得州宣布重大灾难状态。

疫情加极寒,居民处境“雪上加霜”,甚至有美国主持人表示:我们登得了火星,却救不了得州……


美国为什么老是停电?说几个被忽视的深层次问题。

电力供应结构失衡


彭博社展示的得州电网负荷与电网频率曲线图,足以让全世界的电力从业者惊出一身冷汗。

2月14日晚,得州电网的负荷急剧攀升,到了15日凌晨,负荷却断崖式下降。与之相呼应的是电网频率在15日凌晨出现了较大波动。得州电网只能快速实施大面积非计划停电,也就是“拉闸限电”。随后几日,由于大面积停电,得州电网负荷一直保持比平日还低的水平。
用电激增时,如果发电厂能及时增加供给,这条蓝色曲线也能保持平稳。但雪上加霜的是,得州的发电厂掉链子了。
首先出问题的是该州的风电。在风力强盛的夏季,得州风电甚至可以供给60%左右的电量。但在本轮寒潮中,许多风机叶片结冰,致使产能腰斩,约4000万千瓦机组无法正常运转。

其次是天然气。在风电被“冻”掉一半的时候,得州发电的绝对主力天然气发电也被“冻住”了——因天然气管道运输冻结,导致天然气供应短缺。
最后,因发电稳定而经常充当“压舱石”的煤电在得州的占比已经降至13.8%得州州长格雷格·阿伯特就表示:受极端天气和极端温度影响,许多使用煤炭、天然气或风力发电的电厂无法正常运转。

没有统一电力调度、没有真正意义上的国家电网


在互联的大电网中,像得州这样的一个“省级电网”出现了供应问题,并非没有办法挽救。因为,可以通过国家一级的电力调度来及时调剂余缺、相互支援。
但不幸的是,这在美国很难实现,在得州更难实现。

首先,得州电网是一个孤立电网,即所谓的“独立性供电组织”(ISO)。早在1996年,得州电力可靠性委员会就成为全美第一个独立系统调度机构。得州电网和外州没有交流互联,作为能源重镇,得州的外来电比例甚至仅为最大负荷的1.7%,真正处于“自给自足”的状态。

其次,没有真正意义上的国家电网,没有自上而下的统一电力调度。所以,面对“省级电网”大停电,即便是总统也只能宣布该州进入紧急状态,而无电可救。这一点,在2020年的加州大停电中已经暴露无遗。缺乏统一调度的电力市场,让加州千金难买一度电——高温高负荷下,邻近各州也表示“没有余粮”,不愿意卖电。

美国得州这场“灾难”同样引发很多国内网友的关注。在知乎上,有这样一篇帖子,如果中国遇上得州寒潮,会不会悲剧?

国家电网的小伙伴们表示,中国德州电网很坚强。



今年1月初,中国德州遭遇寒潮国网德州供电公司第一时间启动寒潮天气应急预案特巡线路设备保供电全力保障电网安全稳定运行无一户家庭停电
德州电网已经实现连续8年除夕夜台区“零停电”即使是德州电网突然缺电了也不要紧
而经过电力央企数十年的建设,在特高压电网互联互通的“超级加持”下,中国德州,有“全国一张网”的强大后援!
最后,也是最重要的德州电网不会在缺电时涨价!为保障居民用电我国居民电价已经连续15年未改!在疫情防控中也出台欠费不停电等暖心措施!

遭遇寒潮不悲剧,靠的不仅仅是“抵抗力超强”,更是“基本功深厚”。
新中国电力工业经历了由弱变强、由落后变先进的发展历程,取得举世瞩目的巨大成就,从安全运行水平低的电网,发展成为世界安全运行水平最高的电网之一,电力供应进入高可靠性水平阶段,形成了“全国一张网”。
来看一组彪悍的数据
·发电量和发电装机容量双双位列世界第一·用电量增长1900倍;·人均用电量增长630倍;·电网线路长度增长290倍;·通电率达100%;……

这张网,还在不断变大、变强!


中央企业先后攻克“特高压输电”“柔性直流输电”等顶尖技术,“独步武林”,启动“西电东送”“北电南输”战略工程——
1989年,第一条±500千伏葛沪直流输电线路将相距约2000千米的四川与上海联系到一起,拉开了跨区联网的序幕。
2010年6月18日,南方电网创造世界纪录,±800kV云南至广东直流工程投运,是全球首个±800kV直流输电工程。
2018年10月2日,国家电网创造世界纪录,±1100kV新疆至安徽直流工程投运,是全球首个±1100kV直流输电工程。

这张网,正在走向世界!


只“自给自足”并不是中国的目标,公开报道显示,国家电网刚刚收购了智利第一大配电公司CGE96%的股权。截至目前,国家电网已在菲律宾、巴西、葡萄牙、澳大利亚、意大利、希腊、阿曼、智利等多个国家投资运营了十几个大型项目且全都实现了盈利,国家电网近年来跟很多国家的合作体现了中国的国际担当。

这张网,为人民群众创造幸福生活!


今年春节期间,央企电力工作人员坚守在生产运行岗位,奔忙在变电站、线路特巡特护现场,确保电网设备安全稳定运行和电力可靠供应。
数据显示·国家电网运行平稳,全国日均发电量同比增长1.73%。·南方电网全网统调发受电量145.59亿千瓦时,西电东送电量15.17亿千瓦时,较去年春节同期分别增长13.01%、25.13%。
有小伙伴可能会问,遇到寒潮我们的应对的办法是什么呢?答案是:我们针对抗冰保电的手段很充足、技术很先进!

2008年1月,一场大范围、长时间雨雪冰冻灾害席卷全国。受冰冻灾害影响,国家电网供电区域内9个省的电网设施出现不同程度的损坏。

冰灾过后,国家电网公司出台一系列举措提高电网抗冰能力,科技减灾提上日程。经过冰灾的考验,如今,国家电网已经成为防冰灾的高手。
2014年1月10日,国家电网公司“电网大范围冰冻灾害预防与治理关键技术及成套装备”项目获得2013年度国家科学技术进步奖一等奖。
由国网湖南防灾中心研发的结冰预测预警系统,能自动计算未来3天道路结冰情况。目前,该系统已覆盖国家电网经营区26个省(市、自治区),覆冰过程预测准确率达到98%。

除了精准预测、监测,国家电网目前还有了高科技直流融冰技术护体,使电网防冰冻“内力”大增。
这种直流融冰技术通过对输电线路施加直流电压等方式使导线发热自行融冰,可以有效避免线路因结冰而倒杆断线。简单形容,就是哪里覆冰融哪里,so easy!

有了这些科技“内力”,这些年国家电网再未发生大规模覆冰现象,电网成功应对了近50次不同程度的冰冻灾害。

就在这个知乎提问的下方,中国南方电网的回答获得了最多赞同。

每年遇到寒潮,南方电网都会抗冰保电,确保万家灯火。

当寒潮席卷而来,当冰雪洒满大地,南方电网工作人员攀上冰雪之巅,不看冰封之城,不赏雪国风光,逆行而上,护线卫电。

南方电网在回答中指出:在持续低温阴雨天气下,空气中的过冷水滴(雨滴、雾滴)碰撞到近地面温度低于0℃的物体表面而迅速冻结,冰逐渐形成覆盖物体表面的具有不透明或半透明分层结构的冰壳。这种现象,贵州当地形象地称为“凝冻”。
对于电网来说,凝冻会导致线路和设备覆冰。同一基电塔,同一个视角,冬天凝冻的场景↓↓↓

凝冻不仅仅是一个地方现象,在西南地区以及云贵高原周边的四川、重庆、云南、湖南、广西等省的山区也常常出现,甚至在湖北、江西、安徽、浙江及福建等省的山区都时有出现。
输电线路覆冰会导致冰闪、短路、断线、甚至倒塔等问题进而引发电力系统故障。
2008年,因线路覆冰而被拉倒的输电铁塔。(资料图)

如何抗冰保电?除了工作人员的不辞劳苦艰苦工作外,更离不开黑科技!以前,观冰主要靠人眼,今天,无人机、在线监测装置等运筹帷幄;以前,融冰全靠人力敲打;今天,普及“直流融冰”决胜千里之外。

天眼观冰


可精淮测量线路覆冰厚度的观冰无人机(陈海 摄)
自2008年冰灾以来,南方电网公司通过大力实施线路抗冰加固工程、使用直流融冰技术、建设覆冰监测预警系统等措施,大幅提高电网防冰抗冰能力。

直流融冰


通过对输电线路施加直流电压并在输电线路末端进行短路,使导线发热对输电线路进行融冰。

原理简单,但考虑到电网的实际情况,输电线路非常长,大电网运行非常复杂……其背后是大量的科研、开发、应用,可谓科技含量十足。


“一键式顺控直流融冰”,工作人员只需要点击鼠标,线路覆冰就融掉了!


来源:南方电网

激光大炮


同是清障小能手的“激光大炮”,也是“融冰神器”。8分钟内成功切除了12厘米厚的冰层。(图中的激光清障仪现在已经有第五代了,个头更小威力更强)

激光雷达



图中是南方电网广东电网机巡作业中心的员工马斯维,背着激光雷达进行线路扫描观测。仅用10分钟就完成了3档561米的覆冰导地线、铁塔和地形地貌采集。

通过背包式激光雷达设备发射出的密集激光点进行空间精准位置测量,就可输出整段线路厘米级的精细模型,也就是数字化的输电线路,对灾害预测具有很好的指导意义。
背包式激光雷达扫描效果图。该技术也是2018年初就应用了。
据国资委网站报道,在2018年,中国南方电网就曾发文,采用科技利器破解融冰难题:


报道指出,南方电网在国内率先尝试喷火无人机对高压线路地线进行除冰作业,取得了初步突破,在5分钟内通过8次喷火加速了地线重冰区冰层融化,对探索非接触性地线融冰技术积累了经验。
杨挺 摄
我们电力系统有这么一句话:“‘社会发展电力先行,安全第一’,这里说的安全并不是我们平常认识的‘小安全’或者说人身安全,而是电网的稳定性,是多层次的‘大安全’。”
相比于停电的灾难,特高压等中国电力技术和万千央企工作者的保障,才是真正的“德”,万家灯火、其乐融融的幸福生活,才是真正的“得”。
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