如何降低电网可靠性成本？

城市供电可靠性是指城市供电系统对用户持续供电的能力。城市供电中断，不但会造成巨大的经济损失，而且会影响人民的生活和社会的安定。随着经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高，用户对城市配电系统供电可靠性的要求也越来越高。城市配电系统供电可靠性高既是电力用户的需要，也是供电企业自身发展的目标。供电可靠性的发展历程大体分为3个阶段，如图6-4所示。

图6-4 供电可靠性发展阶段

1）低可靠性水平阶段：低可靠性水平阶段是供电可靠性发展的初级阶段。此阶段供电可靠率一般在99%以下，对应的用户平均停电时间一般在87.6h以上，并且每年的供电可靠率指标波动很大。

2）迅速发展阶段：供电可靠性水平迅速增长，供电可靠率一般在99%以上，对应的停电时间一般在87.6h以下。供电可靠性指标的总体发展趋势是螺旋式上升，每年的供电可靠率指标有一定的波动，但其波动范围要比第1阶段小。

3）高可靠性水平阶段：供电可靠性水平已增加到很高，供电可靠率指标一般在99.99%以上，对应的用户平均停电时间一般在0.876h（约53min）以下。每年的供电可靠率指标较稳定，只有很小的波动，其波动范围比第1阶段和第2阶段都要小。

目前美、英、法、日等发达国家的供电可靠性水平均较高，尤其是日本东京的可靠性水平最高。图6-5给出了日本东京电力公司1982～1995年供电可靠率指标变化趋势情况。从图6-4和图6-5可知，日本东京电力公司1986年以后的供电可靠率都在99.99%以上，对应的用户平均停电时间基本上在0.876h（约53min）以下。也就是说，日本东京电力公司供电可靠率在1986年以前处于可靠性发展阶段中的第2阶段，1986年以后即进入了第3阶段。

图6-5 东京电力公司历年供电可靠率变化趋势

经过多年的发展，我国城市供电可靠性水平逐步提高。图6-6给出了我国城市电网1991～2006年10kV用户平均供电可靠率指标变化趋势。从图6-4和图6-6可知，1992年以后我国城市供电可靠率达到了99%以上。也就是说1992年以前我国处于可靠性发展阶段中的第1阶段，1992年以后即进入了第2阶段，正在向第3阶段靠近。目前我国城市配电网供电可靠率平均在99.9%以下（对应的用户平均停电时间在8.76h以上），少数城市在99.9%以上。

图6-6 我国城市电网平均供电可靠率变化趋势

同时，随着风电等新能源较大规模接入配电网中，很大程度上会影响系统的供电可靠性，相关研究表明：随着并入风机容量的增大，系统的可靠性参数依次增大，系统的可靠性下降。这是由于风电机组的出力随着风速的变化而变化，虽然减少的常规机组容量已用风电代替，但是风电机组大多数时间都不能满负荷出力，所以系统的可靠性不断下降。在系统备用容量一定的情况下，用风电机组代替部分常规发电机组，则对上海地区的分析结果如图6-7和图6-8所示。(www.xing528.com)

通过以上分析可知：目前我国城市的供电可靠性跟发达国家城市相比还有一定的差距，特别在目前我国大规模发展新能源的趋势下，采取各种控制手段来提高电网供电可靠性也成为催生智能电网的一个重要因素，也是电网发展的重要任务。

图6-7 随电网中风电容量变化的缺电时间概率LOLP曲线

图6-8 随电网中风电容量变化的平均缺电量EENS曲线

电网可靠性成本可定义为供电部门为使电网达到一定供电可靠性水平而需增加的投资成本，也包括运行成本可靠性效益，可定义为因电网达到一定供电可靠性水平而使用户获得的效益。由于某一供电可靠性水平下的社会、经济效益较难估算，因此过去对可靠性效益只作间接的定性评估，这样将难以进行可靠性优化。为便于衡量和计算，本节将可靠性效益用缺电成本，亦即由于电力供给不足或中断引起用户缺电、停电而造成的经济损失来表示。显然，在单位缺电成本不变的情况下，缺电成本越低，可靠性效益越高。这样，就可以把可靠性成本与可靠性效益统一在电网的经济性上衡量。储能装置应用在配电网中可以提高电网供电可靠性，相应地也就节省了电网为达到相同的供电可靠性而所需做出的投资，我们可以通过缺电损失评价率来对储能装置减少地区停电损失的效益E₅进行评估，显然这也可以间接反映储能装置节省的电网可靠性成本。

式中 E_RCE———储能装置的剩余电量期望值（MW·h），即发生停电时，储能装

置的剩余电量可以减少用户相应数量的电量不足期望值，根据6-4节中的分析，E_RCE可取；

A_s———系统平均每年停电率；

R_IEA———用户停电损失评价率[万元/（MW·h）]，这视储能装置安装点的用户的用电性质而定，在不确定储能装置安装点的情况下，可取该地区单位电量的GDP产值。