2003年美加电厂大停电事故
1121160123
1 电力需求预测严重偏低，发输电设施没有增长，造成严重缺 电。
2 严重扭曲与短视地解除电力管制方案。 3 放松管制的结果是管制更深。 4 居民环保意识增强，强烈反对建设新电厂。 5 电力市场设计不健全。 6 在电力供应不足的情况下过早地引入竞争机制。
这个错误使得供电吃紧时加州的 三大综合电力公司需要以高额的 批发价向发电商买电，却只能以 低价格售给用户，而当供电吃紧 成为长期持续现象时，三大综合 电力公司的巨额亏损便不可避免。
3.放松管制的结果是管制更深
加州电力改革原先的构想是想使三大民营综 合电力公司免受主管机关管制的束缚，并引进竞 争法提高生产率和降低电价，但由于自由化措施 不当，结果反而使主管机关介入得更深。尤其在 4年的过渡期间，对三大电力公司所加的管制包 括强制搁浅成本的回收，强制三大电力公司必须 在电力库内交易，以及对于用户的过度保护，各 公用电业公司不得在两年内辞退发电部门职工， 以及不得减少对低收入用户及公共福利与环保部 门的补贴规定等。
4.居民环保意识增强，
强烈反对建设新电厂。
除了电力改革措施不当之外，加州居民环保意 识增强，强烈反对建设新电厂，也是形成这次电力 危机的原因之一。兴建电厂在全世界各地都会遇到 当地居民反对，但加州居民反对建电厂已达到荒谬 的地步，凡事都要投票。此外，加州的环保法规是 美国各州中标准较高的，导致电厂建造成本提高， 对新加入的投资者缺乏吸引力，再加上狂热的绿色 主义、官僚主义、管制措施的不确定性，致使十年 来未建成一座大型电厂，加州的电力备用率下降为 1.5%。
各种电能市场林立，市场间协 调与监督困难，而且没有建立 起健全的市场监督机制，因此 无法防止电力企业使用不正当 的竞争手段，其中尤以辅助服 务市场的问题最为突出。
加州在电力供应不足的情况下 引入竞争机制，给电力企业以 炒作的空间。加州的电力管制 者天真地相信市场机制可以解 决一切问题，因此针对各种电 能及电力品质等商品，都设立 了竞争性的市场，包括电能数 量，辅助服务、电能平衡、输 电容量、备用容量、进出口电 能、绿色电能及衍生性电能契 约等市场。在基本的供给短缺 下，这些市场反而造成了电力 企业炒作的机会。加州的措施 违反了自由竟争的基本原则-必须有充足的供给才能引进竞 争的基本原则。
1.发电与输电 美国能源部前部长比尔理查森
能力的不均衡
对美国有线新闻网络曾说， “我们是世界上最强大的国家，
自1990年以来，美国的电力需求量 猛增了25%，年发电量增长7000亿度。 独立发电商使发电能力大大增强， 与此同时，每年的输电网络建设开 支却减少了30%。固有电网老化严
却只有第三世界的电网”。由
于种种原因，加州自电力体制 改革以来，10年ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ有建设新的 发电站。在缺电和电价上涨的
形势下，加州也没有吸引到滚 滚而来电力投资。
重，数字化管理明显落后。
政府符合消费者利益团体对优惠 电价的坚持，规定零售电价必须 冻结且逐年调降。
政府为了符合电力企业的既得利 益，以及补偿因冻结零售电价而 导致电力企业可能的亏损，而允 许三大综合电力企业以优厚价格 的方式，回收其搁浅成本，从而 阻碍了新的电力企业进入市场。
大停电事故及其教训
简要经过和原因分析 ：
伦敦大停电事件 ：
➢ 2003年8月28日下午英国伦敦经历了16年来第1次大停电。英国国家电网公司所属的伦敦南 部电力传输系统出现故障，导致该系统从18:20至18:57电力供应中断。停电影响了EDF能源 公司的410000个用户，事故主要发生在伦敦南部地区，停电共损失负荷724MW，约为当时 整个伦敦负荷的20%。
➢ 英国国家电网公司在事故后进行了调查，故障出现的原因是在2001年更换老设备时安装了一 个不正确的保护继电器，致使自动保护设备误启动，而切除Hurst变电所的变压器不是造成 本次事件的直接原因，它使伦敦电力供应量瞬间减少了五分之一。由于电力缺额过大造成了 这次大停电。
北欧大停电事件 ：
➢ 2003 年9月23 日北欧电网中的瑞典中部和南部电网及丹麦的东部电网发生大面积停电，停 电区包括瑞典首都斯德哥尔摩，重要城市马尔及丹麦首都哥本哈根。瑞典东部奥斯卡斯汉姆 核电厂3号机(1135MW)及西部林哈尔斯核电厂3号机(920MW)及4号机(885MW)停运。
可吸取的教训：
❖ 元件的故障或扰动，在局部系统内部采取措施来消除影响，不使其扩散到局部系统外； ❖ 区域系统之间输电断面上的故障，切除故障元件后尽量保持输电断面的完整性； ❖ 反应元件运行异常的保护应与系统的安全自动装置协调动作，保证网络连接的强壮性，尽量
满足输电能力与输电需求的平衡，切不可独立、无序乱动； ❖ 互联系统失稳后，应按功率尽可能平衡的原则有序解列，避免大面积停电，并有利快速恢复。
巴西大停电事件 ：
美加814大停电原因、过程、危害、启示
美加8.14大停电电力实09马剑2003年8月14日，美国中西部、东北部及加拿大安大略省遭受了大面积停电事件。
事故开始于美国东部时间16时左右，在美国部分地区，电力供应在4日后仍未恢复，而在全部电力供应恢复之前，安大略省部分地区的停电持续了一个多星期。
一、事件全过程1、事故的发展过程[1]：事件发生前，停电地区中西部正值高温天气，电网负荷很大。
潮流方向是从印第安纳州和俄亥俄州南部通过密歇根州和俄亥俄州北部向底特律地区送电，并通过底特律地区送往加拿大的安达略省。
14时左右,俄亥俄北部属FE电网公司的Eastlake5号机组（597MW）跳闸。
15时05分，俄亥俄南北联络断面上送克里夫兰的一条345千伏线路跳闸，其输送的功率转移到相邻的345kV线路（Hanna–Juniper）上。
15时32分，俄亥俄另一条南北联络线Ohio Hanna—Juniper345千伏线路因对树放电跳闸，这是因为上一事件引起该线路长时间过热并下垂，从而接触线下树木。
当时由于警报系统失灵没能及时报警并通知运行人员，15:32该线路因短路故障而跳闸，使得克利夫兰失去第二回电源线，系统电压降低。
[2] 15时41分，俄亥俄又有两条南北联络线相继跳闸，克里夫兰地区出现严重低电压。
16时06分，俄亥俄南北联络断面又有一条345千伏线路跳闸。
此时潮流反向从底特律地区向俄亥俄州北部送电。
16时09分，俄亥俄南北联络最后两条345千伏联络线跳闸。
俄亥俄州南北联络断面全部断开，潮流发生大范围转移，通过印第安纳州经密歇根州与底特律地区向俄亥俄州北部送电。
大约30-45秒后，因电压下降，密歇根州中部电网大约180万千瓦机组相继跳闸，密歇根州中部电网电压开始崩溃。
16时10分，底特律地区电压全面快速崩溃，在8秒钟之内约30条密歇根州和底特律间的联络线跳闸，潮流再次发生大范围转移，从俄亥俄州南部经宾西法尼亚、纽约州、安达略、底特律向克里夫兰送电。
_美加8_14大停电_初步分析与各方评论
美国东部夏令时间 (ED T ) 2003 年 8 月 14 日 16: 11 (北京时间 15 日 4: 11) , 美国、加拿大发生 北美历史上规模最大的停电事故, 停电区域涉及 美国俄亥俄州、密歇根州、纽约州等 8 个州以及加 拿大魁北克省、安大略省 2 个省。据北美电力可靠 性协会 (N ERC ) 统计, 此次停电事故累计损失负 荷 61 800 MW 。超过 5 000 多万人的生活受到影 响。据美国经济专家预测, 此次美国历史上规模最 大的停电事故所造成的经济损失可能高达 300 亿 美元 d。 事故区域在 16 日 11: 00 (即事故发生后 的 42 h 49 m in) 基本恢复供电。到目前为止, 有关 各方均未公布事故发生的原因及事故原始资料。 我们根据收集的有关资料, 对停电做了初步的分 析, 并介绍了以美国为主的各界对此次停电事故 的评论和反思。
损失情况见表 1。
表 1 事故发生的电网及负荷损失情况 MW
N ERC 2002年夏季 装机 分区 最大负荷 容量
电 网
损失 负荷
MAAC
52 570
64 000
PJM 电 网 ( 宾 西 法 尼 亚 州、新泽西州)
4 200
ECA R 96 330 N PCC 101 150 合计损失负荷
中 西 部 电 网 M idw est 13 000
电线路 (Sta r2Sou th Can ton 345 kV 输电线路和 流达到 2 800 MW , 事故波及安大略和纽约电网,
T idd2Can ton Con t ro l 345 kV 输电线) 跳闸;
纽约电网切断与安大略电网的连接以自保, 但电
16: 06, 向北部俄亥俄电网供电的 1 条输电线 网很快崩溃, 由此自 16: 11 爆发了大面积停电事
美加大停电
这三个电力系统在电气上互相独立，通过少数几条输送容
量较小的直流相连。在每个系统内，扰动和可靠性事件在
整个系统内几乎同时感受到，这种相互依赖要求在系统的 使用者之间有很好的协调，以保证系统的可靠性。 当系统转为支持竞争性批发市场时，保证系统安全的协调 行动的持续需要就成为公共机构面临的主要挑战。这也促
•由于空调负荷的影响，整个系统负荷较大，但仍属正常的范畴。 •通过FE控制区的潮流很大，但完全在系统可以承受的范围内 •频率质量比近期的历史差，但仍然在规定的安全运行范围之内 •几台关键的发电机组处于检修状态，日计划中已经考虑了这几台 发电机以及某些输电设备的停运，经过分析，他们认为系统仍然 可以安全运行。
民众尽量少开空调、洗衣机和电视，尽可能避开 高峰时间做饭。电力公司在恢复供电期间采取轮 流停电的方式以尽可能减少对公众生活的影响。 经过29小时后，到15日美国东部时间21：03，
纽约市的电力供应全面恢复。但直到21日加拿
大安大略省的电力供应还未彻底恢复稳定。
美国输电网现状
美国境内有三大主要互联电力系统：东部互联系统
千万。美国八个州以及加拿大的安大略省的电力
中断,至少有包括508台发电机组的266个发电厂
关闭。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。
布什要求调查、国会要求汇报
胡锦涛、温家宝批示要求：高度重视，防患于未然
美国东部时间下午4:11到4:15，首先在克利 夫兰，托莱多、纽约市、奥尔巴尼、底特律以 及新泽西州的部分地区报告发生停电，然后蔓 延到纽约市的五个区以及长岛与威契斯特郡、
事故发展过程
交流输电线路长度（英里） 230KV 76762 345KV 49250 500KV 26038 765KV 2453 交流小计 154503 直流输电线路长度（英里） 250-300KV 930 400KV 450KV 500KV 直流小计 852 192 1333 3307
美国大停电介绍
2.4 停 电原 因
• 9月12日，由美 国和加拿大专 家组成 的联合调查 小组 ，对 不久前 北美发生 的大停 电 原 因作 出初 步调查报告 ，认 为这次事故的原 因可能是 电压变化 、输 电线故 障 和发 电厂 停 电等 问题共 同造成 的，而且在输 电网全面崩 溃之前 ，问题 已经存 在 了几 个小时 。
而后又说是尼 亚加 拉地区 电厂 的火灾才是元 凶，最后 又认定是因闪 电击 中美 国
纽约 州北部一家 电厂 引起 火灾造成 的。但是 ，美 国方 面则称 ，是加拿大输 电线
路故 障导致 了这次停 电事 故 。
• 8月15日，白宫宣布美 国和加拿大将组织一个特别调 查委 员会 ，负责此次停 电事故 的原因调 查及提 出相应对策 。该委 员会 由美 国能源秘书斯宾塞 ·亚伯拉罕和 加拿 大资 源 部长赫勃 ·哈利瓦尔担任主席 。现在调查人 员 已经逐渐把 目光集 中在俄 亥 俄州北部 三 条输 电线路上 ，这三 条线路 的故障可能就 是造成北 美大停 电的根源 。
2.3 供 电恢 复
• 在这次停电期间，电力公司对尽快恢复供电做出了很大努力。政府也要求民众予 以 配合，号召民众尽量少开空调、洗衣机和 电视，尽可能避开高峰时间做饭。电力公 司 在恢复供 电期 间采取轮流 停 电的方式 以尽可能减少对公众生活 的影响。经过 29d"时 ， 到 l5日美 国东部 时间2l：O3，纽约市 的电力供应全面恢 复。但直到21日 加拿 大安大略 省 的 电力供应还未彻底恢 复稳定 。
• 四是要做好 电网事故预 案和“黑启动”方案 。大 电网运 行时因各种原 因导致事故 扩 大 ，不可能绝对避免 ，做好 电网事故发生后 的处理方案 和 电网一旦崩溃后尽 快
恢复 的 “黑启动”方案十分重要 。
大停电事故资料
向北出宾夕法尼亚通过纽约、安大略到密歇根的冲击 潮流的结果是，4s后这四条线路相继跳开，将纽约与宾夕 法尼亚分离。 这种情况下，东部互联电网的北部（它仍包括密歇根 东部、俄亥俄北部迅速减小的负荷）仍通过2个位置（1.在 东部，通过纽约与新泽西的联络线；2.在西部，通过安大 略、马尼托巴、明尼苏达之间的230 kV线路）与互联电网 其它部分相连。很大的潮流通过纽约与新泽西联络线向北 移。
12:05:44 – 1:31:34 PM 发电机切机
1)
2) 3)
12:05:44 – Conesville＃5 (额定值375 MW) 1:14:04 – Greenwood ＃1 (额定值785 MW) 1:31:34 – Eastlake ＃5 (额定值597 MW)
Conesville电厂位于俄亥俄州中央；
Fostoria Central-Galion线路形成从俄亥俄中部到北部通道 的一部分，此路径由于4:08:58 Galion-Muskingum-Ohio Central 线路跳闸以及4:09:06 East Lima-Fostoria Central线路跳闸而阻 塞。 靠近宾夕法尼亚边界，位于Erie湖南岸的Perry 1核电站机 组，以及靠近Cleveland 的Avon Lake电厂＃9机组几乎在同一 时间跳开。当连接Cleveland和Toledo地区的Beaver-Davis Besse 345 kV线路跳开后，使Cleveland地区与东部互联电网分离。 Cleveland地区最初由于低频减载动作而自动甩负荷，最终由 于线路跳开而甩负荷。
线路是从俄亥俄州西南 部至俄亥俄州北部输电 通道的一部分， 由于线路经过部分地区 发生灌木着火而导致线 路断开（着火产生的过 热空气使线路上方空气 电离而发生导线短路）。
美加814大停电介绍以及启示
2：事故连锁效应阶段
从8月14日下午12：15开始，FE（第一能源公司）和AEP（美国 电力公司）的控制区内发生了一系列的突发事件，这些时间最终导致 了东北部电网的大停电，按照一些重要事件的发生顺序，事故的演变 过程可以分成以下几个阶段。
（1）第一阶段；12：05到14：04，其间有两个重要事件发生
图1 美加大停电地理区域
二：“8.14”大停电的后果
• 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；
• 西部电网包括美国西部、加拿大的两个省以及墨西哥北部地区， 区内是WECC（西部电力协调委员会）协作区。
• 得克 三大联合电力网非同步运行，相互之间通过背靠背直流系统联 络。
• “8.14”大停电主要发生在北美大联合电力系统，其是世界上 最大的联合系统，到2007年总装机容量超过13亿kw，覆盖美国、 加拿大和墨西哥的一部分，由4个同步电网组成：东部电网、 西部电网、德克萨斯电网和魁北克电网。
图6 俄亥俄州部分地图
图7 事故中心潮流的大致分布 图8 事故中心潮流的数值及其流向
“8.14”大停电的发生过程
一：事故累积阶段 电网运行状况逐步恶化的累积效应是大面积停电的前奏，影响电网运
美加大停电简介.pdf
18.14美加大停电
的经过和启示
内容摘要
1.基本情况
2.事故起始及发展过程
3.事故过程中的分析
4.事故原因初步分析
5.北美可靠性委员会采取措施细节
6.美加大停电的启示
1.基本情况
美国东部时间2003年8月14日16时11分（北京时间8月15日4时11分）开始，美国和加拿大东北部联合电网发生大面积停电事故。
美国发生事故的电网，总装机容量为6.59亿千瓦。
在事故发生的最初3分钟内，就有21个电厂停止运行。
此后共造成约100个发电厂，其中包括22个核电站被迫停止运行。
停电范围约240万平方公里，美国8个州约70万平方公里受影响的居民人数共计5千万，加拿大两省约170万平方公里的地区受影响人口达1000万。
1.
1.基本情况(续)
¾PJM互联电网：400万千瓦（宾州-新泽西-马里兰联合电力系统）
¾中西部ISO：1850万千瓦
¾魁北克水电：10万千瓦
¾安大略IMO：2100万千瓦
¾新英格兰ISO ：250万千瓦
¾纽约ISO：2440万千瓦
1.。
814大停电原因及分析
美加“8.14大停电”原因及分析北美电力可靠性委员会（NERC）对有关8.14大停电原因的报告以及有关方面的资料清晰地给出了此次事故的起因和发展过程，现简述如下。
从2003年8月14日下午美国东部时间（EDT，下述均为此时间）15时06分开始，美国俄亥俄州的主要电力公司第一能源公司（First Energy Corp.，以下简记为FE）的控制区内发生了一系列的突发事件。
这些事件的累计效应最终导致了大面积停电。
其影响范围包括美国的俄亥俄州、密执安州、宾夕法尼亚州、纽约州、佛蒙特州、马萨诸塞州、康涅狄格州、新泽西州和加拿大的安大略省、魁北克省，损失负荷达61.8 Gw，影响了近5千万人口的用电。
事故演变过程可分为如下几个阶段:（1）事故发生前的阶段。
图1中，各系统之间靠345kV和138kV线路构成一个交直流混联的巨大电网，其总体潮流为自南向北传送。
属于事故源头的第一能源(FE)系统因负荷高，受入大量有功，系统负荷约为12.635GW，受电约2.575GW(占总负荷的21%)，导致大量消耗无功。
尽管此时系统仍然处于正常的运行状态，但无功不足导致系统电压降低。
其中FE管辖的俄亥俄州的克力夫兰-阿克伦（Cleveland-Akron）地区为故障首发地点。
在事故前，供给该地区有功及无功的重要电源：机组戴维斯-贝斯机组（Davis-Besse）和东湖4号机（Eastlake4）已经停运。
在13∶31东湖5号机（Eastlake5）的停运，进一步耗尽了克力夫兰-阿克伦地区的无功功率，使该系统电压进一步降低。
（2）短路引起的线路开断阶段。
15∶05俄亥俄州的一条345kV（Chamberlin-Harding）输电线路在触树短路后跳闸（线路开断前潮流仅为正常裕量的43.5%），致使由南部向克力夫兰-阿克伦地区送电的另外3条345kV线路（Hanna-Juniper、Star-South Canton和Sammis-Star，如图2所示）的负荷加重（其中Hanna-Juniper线路上增加的负荷最多，同时向该地区送电的138kV线路的潮流也随之增加，如图3所示。
美加发生大面积停电事故演示_市电力公司_
FirstEnergy公司的设备经常出现故障，造成经常性的停 电，许多用户因此购买柴油发电机自给。2002年的输电 线路检修费用是1999年来最低的。
谢 谢 !
大宗电力交易量增长了4倍（过去12年里） ——EPRI
电网建设没有与经济和负荷增长保持协调发展
50亿美元/年降为20亿美元/年（1975年～）——EEI 电力负荷增长30％，高压输电线路容量仅增长15％（过去10年） ——EPRI
各方对事故的评论与反思
妨碍电网建设的多个因素
北美输电网的收益仍然处于政府严格监管下， 并设定了输电费用的上限，回报率低。各公司 可以使用彼此的网络。电力公司缺乏加大投资 以更新设备的动力。 输电网建设的选址和环保问题是影响输电网建 设的另一个重要原因。
各方对事故的评论与反思
电力管理体制和市场监管 输电网建设 运行调度 设备
各方对事故的评论与反思
电力管理体制和市场监管
对放松管制的改革引起争议
1992年美国启动了对公用事业的放松管制
北美没有制定强制性系统运行规则并负责互 联系统安全的机构
NERC无权强制实施可靠性标准，并惩处违规行为。
16：09 克里夫兰地区停电， 俄亥俄州北部电网 崩溃
16：16 新泽西有核电站 跳闸
大停电事故的初步定性分析
潮流大范围转移导致的快速电压崩溃 大量线路相继跳闸以及局部系统和大网 解列后因频率和电压崩溃导致局部系统 全停。
魁北克电网
密 歇 根 电 网
安大略电网 IMO 纽约州电网 NYISO
底特律电网 ITC