
春節前的南方低溫雨雪冰凍災害,其破壞能力之大依然讓人記憶猶新。經(jīng)此一難,氣象因素對于電網(wǎng)系統的重要性才被公眾所關(guān)注。
事實(shí)上,天氣對電網(wǎng)的影響在電力系統誕生之初就是被重點(diǎn)研究的課題之一。電網(wǎng)的設計建設對冰與風(fēng)尤其敏感。此次冰災暴露出氣象部門(mén)和電力部門(mén)缺乏有效溝通,氣象信息未能對電力設施的建設和運行中起到應有的指導作用!霸谏鲜兰o80年代以前,天氣預報的主要服務(wù)對象是農林牧副漁業(yè),而現在我們已經(jīng)非常重視天氣對交通的影響,民航、鐵路、公路部門(mén)都會(huì )收到專(zhuān)門(mén)為其提供的氣象預警信息。以前凍雨多在小范圍的局部地區,但此次之后,我們會(huì )加強對凍雨天氣的研究,并可能為電力系統提供專(zhuān)門(mén)預報!敝醒霘庀笈_首席預報員楊貴名說(shuō)。
在可能對電網(wǎng)運行穩定性造成影響的氣象條件中,風(fēng)、冰與最高最低氣溫為主要因素。其中,風(fēng)速與溫度的資料獲取基本來(lái)自線(xiàn)路架設當地的氣象觀(guān)測站。但是,氣象臺沒(méi)有覆冰的專(zhuān)門(mén)數據——“冰”不是一項獨立的氣象參數。
雖然從去年始,各省級氣象部門(mén)在臺風(fēng)、寒潮、暴雨等自然災害發(fā)生前6小時(shí)內——從氣象科學(xué)角度而言,未來(lái)6小時(shí)之內的天氣預測才較準確——要向各級政府及相關(guān)部門(mén)發(fā)出預警信息,以便采取應對措施,但這次引發(fā)大規模電網(wǎng)癱瘓的凍雨還尚未列入氣象預警的范圍之列。
因為尚無(wú)專(zhuān)門(mén)的氣象服務(wù),為了獲得所架設電網(wǎng)線(xiàn)路周邊的氣候條件,電力線(xiàn)路設計者會(huì )大量走訪(fǎng)沿線(xiàn)的居民,依靠數理統計、走訪(fǎng)和經(jīng)驗來(lái)綜合考慮以設定覆冰負載。
在獲得氣象資料時(shí)的另一個(gè)困難是:大多數電網(wǎng)走廊要避開(kāi)人群密集地區,架設在荒無(wú)人煙的苦寒之地——那里沒(méi)有氣象觀(guān)測站。為了解決電網(wǎng)對氣象資料的針對性需求,電網(wǎng)會(huì )為當地氣象臺站提供一些資金,請其對覆冰現象進(jìn)行觀(guān)測。另外,各級電網(wǎng)公司也在建設冰風(fēng)觀(guān)測站點(diǎn)!拔覀冊诤弦呀(jīng)有67個(gè)隨線(xiàn)而行、在線(xiàn)監測的冰風(fēng)觀(guān)測點(diǎn)!眹译娋W(wǎng)北京電力建設研究院院長(cháng)助理李正介紹說(shuō),“除此以外,我們還建設了覆冰觀(guān)測站。這是一筆很大的投資,一個(gè)冰風(fēng)觀(guān)測點(diǎn)大約需要8萬(wàn)到10萬(wàn)元,而一個(gè)5年為周期的覆冰觀(guān)測站則需要300萬(wàn)到400萬(wàn)!薄昂蠚v來(lái)就是重冰區。覆冰設防標準的平均水平在全國是最高的!崩钫f(shuō)。
緯度相近的四川省南部地區也受到災害嚴重影響,但全省受災程度要比湖南、貴州輕。四川省氣象臺臺長(cháng)范曉宏說(shuō),“每次的冷空氣過(guò)程都有一定的范圍,從經(jīng)度上看,四川比貴州、湖南更靠西側!彼拇ㄊ∷闹墉h(huán)山,冷空氣唯有從陜西南部與山西南部間空隙與三峽江谷進(jìn)入四川地界,卻很難灌滿(mǎn)整個(gè)四川盆地,因而缺少凍雨形成的必要條件。
按照線(xiàn)路設計要求,線(xiàn)路覆冰厚度在20毫米以下地區稱(chēng)為一般冰區,20毫米及以上稱(chēng)為重冰區。全國最低的覆冰設防標準為5毫米,如廣東、海南等,在北京的大部分地區此標準為10毫米,而湖南省的起步值就為15毫米,雪峰山一帶此標準甚至達到30毫米至40毫米。
2005年2月13日到16日,湖南省益陽(yáng)地區出現凍雨天氣,導致湖南多座電塔倒塌。當時(shí)便有電網(wǎng)專(zhuān)家提出應對湖南部分地區電線(xiàn)的最大覆冰厚度進(jìn)行修改!澳谴翁鞖馇闆r在當時(shí)被視為五十年不遇,我走訪(fǎng)了很多七十、八十多歲的老人,他們都說(shuō)從未見(jiàn)過(guò)!崩钫f(shuō),他當時(shí)被調到湖南對此次事故的原因進(jìn)行調查,“那次災害后,我們已經(jīng)對受災地區電網(wǎng)的覆冰設計進(jìn)行了一些調整!
當時(shí)根據現場(chǎng)調研做出調整:災害相關(guān)地區的每個(gè)鐵塔至少增加了25%的縱向不平衡張力;按15毫米覆冰厚度設計的鐵塔將設防標準提高到20毫米;之前只有海拔在400米以上地區的設防標準才達到30毫米到40毫米,現在也將達到此標準的海拔高度降120米左右。
這一天氣紀錄在今年再次被打破,長(cháng)時(shí)間大范圍的凍雨災害天氣幾乎覆蓋了湖南全境,覆冰厚度普遍超過(guò)30毫米,局部地區最大覆冰厚度達到80毫米!耙郧耙徽f(shuō)湖南覆冰,第一反應是益陽(yáng)和婁底地區,此次竟然南下到了郴州地區。郴州地區的覆冰厚度設計為15毫米,已經(jīng)是留有較大的余地,自然經(jīng)受不了此次凍雨的考驗!崩钫f(shuō)。
大范圍長(cháng)時(shí)間凍雨使得湖南電網(wǎng)的融冰技術(shù)也幾乎失效——普遍推行短路融冰法需要在大范圍電網(wǎng)間調整電流運行路線(xiàn),若網(wǎng)絡(luò )全部結冰則無(wú)法施行。
在李正看來(lái)湖南220千伏以下電網(wǎng)在短路電流融冰技術(shù)上在全國已是領(lǐng)先。但此種融冰方法用在500千伏以上線(xiàn)路上則捉襟見(jiàn)肘,因為若要將500千伏線(xiàn)路上的冰融掉需要1000千伏的輸送負荷,對設備要求非常高,而為500千伏線(xiàn)路配一套直流融冰裝置,費用上億。除此之外的其他多種融冰技術(shù)雖然各有千秋,也都不盡完美。
李正認為最好的防冰方式要變被動(dòng)為主動(dòng),除了對防冰涂料進(jìn)行研究外,更要加強對氣象的關(guān)注!耙蜌庀蟛块T(mén)一起研究其中的規律,這樣的凍雨災害到底是異常還是趨勢?”
氣象部門(mén)對凍雨災害的最終分析將直接決定著(zhù)電網(wǎng)是否要提高設防標準。
設計抗覆冰標準的提高,直接與工程造價(jià)相關(guān)。例如500千伏線(xiàn)路覆冰厚度由10毫米增加至20毫米、30毫米時(shí),相應的每公里塔耗材量分別變?yōu)樵?0毫米時(shí)的2.2倍、3.4倍,而工程造價(jià)則變?yōu)?.8倍、2.6倍。若安全標準制定過(guò)高,會(huì )造成財力上的浪費。
國家電網(wǎng)北京設計建設研究院的總工程師楊建平認為,現有設防標準并不算高。電力企業(yè)的主管部門(mén)之一發(fā)改委對建設的限額給出了要求,因此電網(wǎng)設計也按照這一指標,在國家標準下做精細化設計。
由于目前建設輸電線(xiàn)路成本還在上升——征地費用抬高,如在廣東建一條線(xiàn)路的拆遷征地費用遠遠超過(guò)本體投資,對線(xiàn)路安全度的設計便被控制,整體電網(wǎng)的抗過(guò)載能力也較之減弱。
國家電網(wǎng)公司總經(jīng)理劉振亞亦表示:“要深入研究電網(wǎng)設計、建設標準問(wèn)題。積極配合國家有關(guān)部門(mén)開(kāi)展電網(wǎng)設計建設標準的論證和修訂工作。同時(shí),要結合我國實(shí)際,加快研究科技減災等問(wèn)題,提高電網(wǎng)防災抗災水平!(沈亮)
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