蔡 維,余俊宏,余爾汶
(1.國網(wǎng)福建省電力有限公司,福建 福州 350003;2.國網(wǎng)福建省電力有限公司福州供電公司,福建 福州 350009;3.福建省電力應(yīng)急辦公室,福建 福州 350001;4.國網(wǎng)福建省電力有限公司檢修分公司,福建 福州 350013)
大面積停電事件不但影響電力企業(yè)正常生產(chǎn)經(jīng)營秩序,同時還會導(dǎo)致公共交通、水、氣、煤、油等供應(yīng)中斷,對國家安全、社會穩(wěn)定造成負(fù)面影響。分析梳理大面積停電事件造成直接和間接危害,對做好大面積停電事件應(yīng)急準(zhǔn)備具有指導(dǎo)性作用。
2016年全球海域最強(qiáng)臺風(fēng)“莫蘭蒂”,在沿海M市登陸時中心附近最大風(fēng)力15級,陣風(fēng)速度50m/s。強(qiáng)臺風(fēng)對M市的公共設(shè)施造成嚴(yán)重危害。
1.1.1 公共設(shè)施
強(qiáng)臺風(fēng)導(dǎo)致M市大面積停電,全市供水、通信中斷,70 %綠化樹被吹到或折斷,市區(qū)路燈僅剩不到20 %;工業(yè)交通方面,2 000余家工廠企業(yè)停產(chǎn),市中心主干道全部被積水淹沒;農(nóng)林牧漁方面,全市大田作物、果樹受災(zāi)面積300萬畝,水產(chǎn)養(yǎng)殖損失面積150萬m2;水利設(shè)施方面,損壞小型水庫堤防60 km,損壞水閘190座。
1.1.2 電網(wǎng)企業(yè)
(1) 主干電網(wǎng)方面:500 kV線路倒塔5基,斷串5基、地線橫擔(dān)斷裂1基,220 kV線路倒塔7基、塔頭變形1基、斷線3處,110 kV線路倒塔4基、斷線10處、橫擔(dān)變形2基,35 kV線路倒塔1基;累計(jì)停運(yùn)500 kV線路5條、220 kV線路25條、220 kV變電站6座、110 kV線路109條、110 kV變電站34座、35 kV線路24條、35 kV變電站6座。
(2) 配電網(wǎng)方面:配網(wǎng)倒(斷)桿2 516基、傾斜1 484基、導(dǎo)線斷線1 974處,受淹環(huán)網(wǎng)柜3個、站房5個;累計(jì)跳閘10 kV線路2 619條,停運(yùn)10 kV配變59 276臺。
(3) 供電用戶方面:累計(jì)停電323.05萬戶(占比29.37 %),損失負(fù)荷超過80萬kW(占比25.39 %);市政府等一級重要用戶停電,自來水廠、石油化工等二級重要用戶停電。
1.1.3 發(fā)電企業(yè)
S電廠1,2號機(jī)組緊急停運(yùn),H電廠2號機(jī)組緊急停運(yùn),啟備變失電。兩個發(fā)電廠的廠用電全部失電,僅靠自備發(fā)電機(jī)組帶保安段運(yùn)行。廠用工業(yè)和生活用水系統(tǒng)停運(yùn),照明、電話通信、信息網(wǎng)絡(luò)全部癱瘓。
1.2.1 通信行業(yè)
所有核心業(yè)務(wù)均需要持續(xù)安全電力供應(yīng)。通信行業(yè)受影響的核心設(shè)施是機(jī)樓、接入網(wǎng)、基站。
(1) 移動公司:受影響最為嚴(yán)重,基站峰值停電1 765個(含室分站),峰值退服基站1 689個;傳輸網(wǎng)線路受損1 896 km;本地匯聚系統(tǒng)中斷13處,接入網(wǎng)中斷266處;集客峰值故障1 961宗,社區(qū)寬帶峰值故障6 752宗。
(2) 聯(lián)通公司:全市停電的基站超過700個,核心干線機(jī)房、匯聚機(jī)房全面停電,出現(xiàn)較大面積的退服現(xiàn)象。
(3) 電信公司:基站停電386個,接入網(wǎng)停電272個、中斷180個(含停電及斷纖),EPON (ethernet passire optical,以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò))停電及斷纖4 500個,接入網(wǎng)及EPON受影響固話用戶數(shù)約36.5萬戶、寬帶用戶數(shù)約21.3萬戶。
1.2.2 供水系統(tǒng)
供水行業(yè)對電力的依存度很高,自來水廠制水送水用電量最大的就是取水泵房和送水泵房。水務(wù)集團(tuán)所屬12個水廠停產(chǎn)。個別水廠停止供水時間將近15 h,影響38 %的居民供水。大部分地下水源水廠、抽水泵站、加壓站停止供水達(dá)8 h左右。
1.2.3 交通運(yùn)輸行業(yè)
大面積停電后,86架次航班全線取消,32趟進(jìn)出M市列車晚點(diǎn)運(yùn)行,大量滯留旅客;港口航道停航,碼頭停產(chǎn),輪渡停止運(yùn)營。交通信號燈、交通智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備失靈,交通受阻;立體停車設(shè)備無法使用,客運(yùn)車輛和人員無法及時輸送轉(zhuǎn)移。
1.2.4 供油行業(yè)
供油行業(yè)主要受影響的是加油設(shè)備、控制通電設(shè)備、支付結(jié)算系統(tǒng)及消防安全設(shè)備。D廠地下油庫應(yīng)急發(fā)電柴油不足,停止運(yùn)營達(dá)48 h。大部分社會油站因沒有自備發(fā)電機(jī)而歇業(yè),110座加油站無法正常加油,衍生醫(yī)院、通信、供電、供水、消防以及應(yīng)急搶修車輛用油不足。
1.2.5 醫(yī)院醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)
M市某醫(yī)院的油料儲備只能維持自備發(fā)電機(jī)(800 kW) 10 h的運(yùn)轉(zhuǎn);通信中斷道路受阻,信息傳遞困難,病危人員轉(zhuǎn)運(yùn)困難。
1.2.6 重點(diǎn)高危用戶
M市鋼鐵廠外部供電線路先后跳閘,若自備機(jī)組跳閘,電力供應(yīng)中斷,高爐焦?fàn)t、原料、煉鋼等重點(diǎn)部位將斷電。
自然災(zāi)害風(fēng)險包括雷暴,臺風(fēng)、洪澇、地震等。雷電以及雷電引發(fā)的森林草原山火,對電網(wǎng)影響最為頻繁;沿海地區(qū)臺風(fēng)、洪澇災(zāi)害也對電力造成較大影響;內(nèi)陸地區(qū)偶發(fā)龍卷風(fēng)、微地形產(chǎn)生的風(fēng)場影響輸電線路安全運(yùn)行;冬季降溫造成線路覆冰亦有可能引發(fā)面積停電。
因各種原因造成發(fā)電廠站無法開機(jī)運(yùn)行,或不能滿功率運(yùn)行,引發(fā)連鎖反應(yīng),進(jìn)而造成電網(wǎng)較大面積停電。例如冬季局部地區(qū)光伏發(fā)電零出力,水利、風(fēng)力發(fā)電弱出力,都是季節(jié)因素造成電源側(cè)風(fēng)險,此類風(fēng)險如單一出現(xiàn)影響不大,如轉(zhuǎn)變成行業(yè)系統(tǒng)性風(fēng)險則可能誘發(fā)大面積停電。
2.3.1 電網(wǎng)結(jié)構(gòu)
電網(wǎng)主干網(wǎng)絡(luò)存在局部的薄弱環(huán)節(jié),關(guān)鍵輸變電設(shè)備故障可能引發(fā)大面積停電風(fēng)險;配電網(wǎng)絡(luò)單電源比例高或聯(lián)絡(luò)通道容量不足,設(shè)備故障停電時轉(zhuǎn)供電能力受限。在特定條件下可能被迫限荷,造成局部停電。
2.3.2 設(shè)備本體
重要發(fā)輸變電設(shè)備、自動控制系統(tǒng)因產(chǎn)品質(zhì)量問題、巡視維護(hù)不到位、隱患排查治理不到位,有可能導(dǎo)致電網(wǎng)大面積停電。例如沿海地區(qū)特別是海岸線30 km范圍內(nèi)的電力設(shè)備,受海風(fēng)鹽霧污染影響較大,巡檢不及時,易發(fā)生污閃跳閘引發(fā)停電。
2.3.3 外力破壞
野蠻施工、非法侵入、火災(zāi)爆炸、恐怖襲擊、網(wǎng)絡(luò)黑客攻擊等外力破壞,可能造成電網(wǎng)設(shè)施損毀,引發(fā)大面積停電。線路設(shè)備附近違章搭建、超高樹木種植、機(jī)械施工作業(yè)等安全距離不足導(dǎo)致線路跳閘,均可能造成電網(wǎng)大面積停電。
2.3.4 人員行為
電力企業(yè)運(yùn)行維護(hù)人員誤操作或運(yùn)行人員處置不當(dāng),可能誘發(fā)連鎖故障,最終導(dǎo)致大面積停電。
2.3.5 系統(tǒng)穩(wěn)定
電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行時,經(jīng)受多種干擾因素可能導(dǎo)致功角不穩(wěn)定、頻率不穩(wěn)定、電壓不穩(wěn)定。當(dāng)這系統(tǒng)穩(wěn)定“三要素”之一遭到破壞時,均可能造成大量用戶供電中斷,甚至導(dǎo)致整個系統(tǒng)的瓦解,后果極為嚴(yán)重。
一些用電單位對電力設(shè)施的安全運(yùn)行重視不夠,少數(shù)值班人員資質(zhì)不足,保安電源不足或者維護(hù)有問題。單一用戶的風(fēng)險可能是造成人身傷害,也可能由于連鎖反應(yīng)造成大面積停電。
從案例看出,提高應(yīng)對大面積停電突發(fā)事件要遵循應(yīng)急PPRR四階段原則開展應(yīng)對。主要為預(yù)防(Prevention)、準(zhǔn)備(Preparation)、響應(yīng)(Response)和恢復(fù)(Recovery),如圖1所示。
圖1 PPRR四階段內(nèi)容
(1) 在預(yù)防環(huán)節(jié),主要目標(biāo)是力圖消除或者減少災(zāi)害影響,增強(qiáng)企業(yè)遭受突發(fā)事件時的承受力和增加企業(yè)受災(zāi)害影響時的快速恢復(fù)能力。
(2) 在準(zhǔn)備環(huán)節(jié),主要目標(biāo)是建立應(yīng)急工作計(jì)劃和預(yù)案,提供應(yīng)急教育和相關(guān)信息,做好事件發(fā)生前人、財(cái)、物的準(zhǔn)備。
(3) 在響應(yīng)環(huán)節(jié),主要目標(biāo)是啟動應(yīng)急工作計(jì)劃和預(yù)案規(guī)定的響應(yīng),降低突發(fā)事件影響,減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失,提供應(yīng)急供電和電力搶修。
(4) 在恢復(fù)環(huán)節(jié),主要目標(biāo)是制定合理恢復(fù)計(jì)劃,盡快重建受損設(shè)施,恢復(fù)正常供電。
從實(shí)際案例出發(fā),分析大面積停電事件的主要危害,提出“預(yù)防”“準(zhǔn)備”“響應(yīng)”“恢復(fù)”四個環(huán)節(jié)加強(qiáng)應(yīng)急能力建設(shè),提高電力設(shè)備設(shè)施抵御災(zāi)害能力,強(qiáng)化隊(duì)伍裝備裝置管理,科學(xué)開展應(yīng)急指揮處置,加強(qiáng)災(zāi)后搶修和災(zāi)前防御能力,將臺風(fēng)災(zāi)害引發(fā)大面積停電的負(fù)面影響降到最低。