5.0电力系统规划进程与问题(翻译)

电力系统规划进程与问题 M.亨德森，高级会员，IEEE，P.黄，会员，IEEE和J.普拉斯，会员，IEEE

摘要--ISO新英格兰公司（ISO-NE）是一个不以营利为目的而是负责新英格兰大容量发电和输电系统可靠运行的公司。它还负责管理该地区的电力批发市场并管理区域大电网的整体规划。规划过程是开放透明的，包括对各地区相关人员的咨询，尤其是规划咨询委员会（PAC）的成员。 每一年，ISO-NE准备了全面的区域系统计划（RSP）。这10年的计划包括未来负荷预测（即对电能的需求并用兆瓦表示，MW）以及通过增加供给或需求侧的能源传输来使系统能够“按计划”满足负荷。每个计划专注于全系统的需求，和特定领域的需要，保证了系统的可靠性，并且符合国家与地区规划标准、准则和程序。每个计划还包括可以改善市场设计和系统经济性能的信息。此外，这些计划概述了与周边系统ISO-NE的短期和长期规划的协调，以及一些倡议和其他行动的协调是ISO-NE，传输业主（TOS），其他市场参与者，状态官员，决策者，以及其他区域利益攸关方可以采取，以满足系统的需要。在ISO新英格兰区域系统计划包括作为燃料的多样性，可用性和产能的地区的需要讨论和燃料的使用可能对环境造成的影响。 本文概述了规划过程、各类技术分析、新出现的政策问题将会影响到在新英格兰电力系统规划。 关键词—系统规划，资源规划，输电规划，可用的容量分析，燃料的多样性，可再生能源资源，环境法规，利益相关者。 1、引言 在开放的系统环境里电力系统规划已经变得非常复杂。根据系统的需求，市场和监管发布决策和政策，发电方和需求方根据对自己未来系统状况和市场的预测自主决定配置资源。输电规划必须考虑电力未来发展规模，它可可能会有很大的变化并且比预期最初构建系统时所做预测有很大的不同。考虑到这些所有的不确定因素，仍然需要通过解决传统技术规划问题来规划系统的可靠性、经济性和环境可接受的工作状态。这包括负荷预测和对资源供应、环境排放限制、传输网络容量限制的充分且经济的评估。还必须考虑到市场与能源和环境政策的作用。 ISO-NE负责6个州的区域系统规划，包括缅因州，新罕布什尔州，佛蒙特州，马萨诸塞州，罗得岛州和康涅狄格。该规划提供给开发商的信息，包括数量，类型和所需资源的位置。通过鼓励所需资源整合的市场和对设备市场的额外经济补助，整个系统规划保证了将来系统的可靠性和经济性。 该区域规划的过程是透明的、连续的。相关人员会议对所有感兴趣的各方是开放的，工作范围、假设和结果草案都可以在会议上进行讨论。这个过程包括在所有输电项目的生命周期里都必须满足的一种传输方案。 2、规划过程 2005年2月1日，ISO开始作为一个区域输电组织运营，拥有该地区输电系统日常运作的更广泛的权力，并拥有更大的独立性，以更好地管理该地区的电力系统和有竞争力的批发电力市场。ISO与监管机构和电力系统规划过程和问题的相关各方，包括市场参与者密切合作，以履行其职能。不以营利为目的的状态和ISO-NE独立于所有市场参与者，包括传输业主，是要保证系统扩展计划有一个公平且公正的待遇。 规划符合所有国家、地区和ISO-NE可靠性标准。作为区域输电组织ISO-NE通过一种公开的利益相关者的过程的来与规划咨询委员会（PAC）进行年度规划工作。该委员会是由电力市场参与者、政府实体、顾问和相关各方的代表构成。PAC审查工作、学习、假设、规划研究成果的范围。ISO基于获得的意见修改假设和分析。随着PAC和传输业主技术援助的投入，ISO对新英格兰大电力系统作为一个统一整体的可靠性和适应性进行分析和规划。这也确保了对该系统的一部分，包括新互连发电单元进行修改，将不会对系统的另一部分产生不利影响。 该系统计划的第一个目的是给是否决定投资此项目的市场参与者提供信息，其中包括发电，需求反响，或商业传输。该系统所需，包括必须满足可靠性标准的资源的数量、时间和类型是要被识别的。所需资源的位置也要提供，但只是一个一般的基础，因为详细的互连研究都需要特定的开发，以确定互连计划。该系统规划也提供包括能源价格，所遇的阻碍，所需燃料的多样性和环境排放指标和排放预测等其他信息。 基于已知的市场反响，ISO可与传输业主合作并开发传输扩展计划。而传输改进的实际执行被认为是一种对开发商的援助，一个区域输电计划还提供了重要的信息给市场。研究确定临界负荷水平、其它系统的需求，并使所规划的输电项目必须设置负载裕量。这为开发商提供了重要信息，让他可以在考虑复核与量的情况下规划资源。这些资源可以作为所规划传输改善的可行替代品。作为独立于所有市场参与者，包括传输业主的个体，ISO有批准发电机联网和传输项目的最终责任。这可以防止市场操纵（或游戏），并在满足整个系统需求的计划制定中确保公平性.. 该系统规划的最终目标是确保今后系统的可靠性和经济性。该规划必须是强大的，全面的，并体现在它在将来可能发生情况时提供系统优势的能力。灵活性和适当的资产利用率是一个质量体系计划的关键成分。 一个新出现的问题是环保法规的日益重视。一个新出现的问题是环保法规的日益重视。最近的联邦，州和地方环保法规[即美国环境保护署（EPA）的清洁空气州际规则（CAIR）、区域温室气体减排行动（RGGI）、以及国家“可再生能源组合标准（RPS）]影响着化石燃料发电厂，将促进未来二氧化硫（SO2），氮氧化物（NOx），二氧化碳（CO2）和汞（Hg）排放量的降低。这些规定将加大对“干净”的可再生能源和需求侧资源的的需求。规划分析还要进行是为了展示满足这些环境的空气排放要求的挑战。此外，遵守环保局清洁水法第316条所确定的用水量和排放要求可能影响现有发电厂。 3、输电规划过程 规划过程和支付所需的传输因为升级类型不同而不同。对支持发电机联网传输的需求是通过电气特性和该提案所提议的系统碰撞研究来推导的。开发商支付必要的互连发电机或商业传输设备的系统改进。新英格兰还允许那些项目参与者所支付的可选商业传输项目。发电机联网、可选升级和商品升级必须满足可靠性要求。最终的计划都受到相关人员审查和ISO批准。 通过提供给资源通道，传输可以提高整个系统的可靠性和经济性。区域利益升级的规划是严格并开放的相关过程的主题，并需要传输业主满足一些准则。相关人员审查工作、研究、假设以及一系列研究成果草案的范围并在制定过程中寻找它们的输入。最终的传输方案可能被应用于服务并被支付，但它要满足以下步骤： •确定系统需求 •确定可能的解决方案 •确定方案 •论证此方案的可靠系统设计 •完成成本分配审批 •完成国家审核过程 在所期望的功率传递水平，系统需求可以通过技术研究来论证，可能显示出违反发热、电压、稳定性和短路电流的标准。经济研究也可以确定系统的需要和资源增加与概念传输计划的好处。传输的替代品得到开发，它们的成本效益是通过与规划等级的成本估计比较系统性能来确定的。一旦一个方案被确定，它只有通过详细的分析之后才会被ISO所批准，这种分析是论证出现大范围系统状况时方案的稳定性。然后相关人员审核列入区域网络服务（RNS）传输速率的最终项目成本。例如，在公路用地上的架空输电的费用可能包含在RNS费用中，即使当地的选址要求，可能需要地下建筑。地下建筑的额外费用可能包括在本地网络服务（LNS），它是由传输业主服务领域的客户所支付，而不是在新英格兰地区的所有传输客户。传输业主在成功取得ISO认证的可靠性和成本分配后一般会寻求国家有关部门选址批准。由选址要求所引起的最终项目的设计修改可能需要最终相关人员的审查和ISO的批准。 新英格兰规划过程通过市场开发和援助输电工程来满足系统需要。传输规划过程与确定成本的因果关系、成本分配和恢复机制的原则是一致的。 4、技术研究 规划过程中的技术研究和分析，包括负荷预测，资源分析和输电规划研究。 负荷预测 ISO的负荷预测是电能总量的预测，这是新英格兰每年和季节性高峰时段的需求。每个预测周期要更新该地区历史年度和高峰期使用电能的数据，包括其他年份的数据、最近的经济和人口预测和安置调整，包括表的修正。 新英格兰和每个州电能使用的ISO预测是基于总能量使用概念，概括为总电能被用于住宅（40％），商业（40％）和工业（20％）。电能的实际收入和实际价格，可以反应整体经济和人口状况，是确定电能使用的主要因素并进行分析。各种因素分析，预计包括： •人口 •电能的实际价格 •雇佣 •实际收入 •实际生产总值 •每个家庭的能源使用 •每个家庭的实际收入 ISO的预测经验依赖于标准化的天气预测，通常是会影响实际负载的1-2％。 资源研究 ISO的系统资源需求研究（即容量和/或需求资源）通常包括以下内容： •资源充足 •储备 •可操作的容量 •生产成本 •环境影响（即气体排放） •情景分析 这些研究中的经济、运营和环境信息可以提供给相关人员做研究资源。该系统的生产成本、节点边际电价和二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳的排放量将随所有燃料价格增量、负载电压、传输系统的限制、排放许可的价格以及其他因素变化。由于这些变化可以显示为增加的曲线，该曲线体现特定输出变量的影响，相关人员有足够的信息来做出自己的决定。例如，显示节点边际价格的变化作为天然气的价格相对于其他燃料的功能，允许资源开发者在增量曲线上选择自己的项目要点作为已知来规划他们的项目。类似于电压稳定“鼻子曲线”，增量的方法也示出了有问题的操作状态在系统中的余量。此信息对于进行风险分析非常用。一个例子是负载期望的曲线图作为全系统负载水平的函数。 不同数量的增量投影还可以通过历史信息和情景研究结果来补充。真实的历史区位价格和过剩信息可以由增加或减少资源的假设情况补充。例如，带基本负荷机组价格的增加被证明能降低新英格兰地区的整体能源批发价格。区域整体排放量的减少也可以表明是无或低排放的资源的增加，如能源效率、风能和核能发电。