澳洲能源市場調度中心公布2016/9/28南澳州全黑事故期末報告

澳洲能源市場調度中心公布2016/9/28南澳州全黑事故期末報告

 

內容:

  • 一、前言
  • 二、AEMO的南澳全黑期末報告新聞稿
  • 三、AEMO的南澳全黑期末報告新聞報導
  • 四、AEMO期末報告目錄
  • 參考資料:

 

 

 

 

一、前言

去(2016)年9月28日澳洲南部南澳州遭逢50年來最大的暴風雨來襲,南澳電力系統發生全州大停電事故。事故後對停電原因是否因為再生能源的風力過多所引起,南澳州的州政府與不同黨的聯邦政府互槓。負責澳洲國家電力市場包括南澳州調度運轉之1998年成立的澳洲能源市場調度中心(AEMO: Australian Energy Market Operator)也倍受指謫。

因此AEMO非常謹慎的分別於2016年10/5、/10/19、12/12公布了第一、第二、第三次事故調查報告。今(2017)年3月28日事故發生後半周年,澳洲能源市場調度中心(AEMO) 根據國家電力規則(NER: National Electricity Rules)第3.14及4.8.15條,公布第四次也就是最後一次事故調查報告

AEMO還特別聘請第三者,加拿大曼尼托巴HVDC研究所(MHRC: Manitoba HVDC Research Centre)由發展PSCAD™模擬程式的執行董事德哈沙那 穆書木尼(Dharshana Muthumuni)博士領銜三位具有大型互聯電力系統規劃、調度運轉與設計,以及風力發電與電力系統模擬專家共同進行檢討評估,並提出有關低頻限電、系統慣性量、特殊保護系統、系統檢討、增加使用PMU及線路差流保護替代測距電驛為主保護等相關評論意見,也認可AEMO報告的許多建議,包括這次大停電主因係南澳風機無法通過六次電壓擾動跳機456MW,造成對外唯一275KV交流互聯線輸入過大電力跳脫,讓南澳成為孤島系統,頻率驟降,系統崩潰而發生全黑事故。

大略讀過長達273頁的報告,發現內容還滿豐富的,無論事故報告編寫,系統分析、風機與電驛動作等等,我認為可以做為調度後輩同仁參考,特別摘錄報告目錄與媒體報導摘要分享如下。

二、AEMO的南澳全黑期末報告新聞稿

澳洲能源市場調度中心(AEMO)於今(2017/3/28)天公布了AEMO第四次及最後一次發生在2016年9月28日南澳州全州大停電事故報告[簡稱「南澳全黑事件(SA region Black System event)」],本報告係AEMO根據2017/3/23為止所有資料作成。

本報告說明了南澳發電組合不斷變化的技術挑戰,以及需要透過有效率與有效的管制與市場機制的支援,來管理這些挑戰,為用戶之最經濟與長程利益共同合作。

在AEMO報告中所列出19項建議,已經處理了三項,其中涉及更嚴格的氣象預警監視及改善系統全黑啟動輔助服務試驗。8項建議工作已經開始進一步進行中,其餘項目將在2017年12月前完成。

鑒於澳洲國家電力市場(NEM)內部重大發展的範圍,及其相互依存的關係,AEMO重申,需要協調一致的國家能源轉型規劃方法,以實現國家電力市場用戶長期利益的最佳解決方案。

AEMO正在繼續展開工作,支持對未來電力系統的轉變,包括與權益相關者就未來電力系統安全(FPSS: Future Power System Security)計畫進行合作,並與澳洲能源市場委員會(AEMC:Australian Energy Market Commission)及芬克爾博士研究團隊共同合作。

AEMO將繼續跟電業界及決策者緊密合作,為未來發電提供一個有效又安全的澳洲能源市場。

三、AEMO的南澳全黑期末報告新聞報導

最新的調查報告發現,去(2016)年9月28日澳洲的南澳州一場暴風雨,引致風力發電大量跳脫,導致南澳州與澳洲電力市場維多利亞州的唯一275KV超高壓交流互連線跳脫,進而造成南澳州電力系統不穩定而崩潰,發生南澳州全州大停電。

2017/3/28剛好是去(2016)年9月28日南澳州發生全停電事故滿半年的日子,澳洲能源市場調度中心(AEMO: Australian Energy Market Operator)根據承諾,如期公布了這場大暴風雨觸發一連串事件,讓南澳州「電力系統全黑」事故的最終事故調查報告。

該報告表示,AEMO已經採取確保風機更能夠撐過大暴風雨侵襲繼續運轉,來減少再發生另一次全州全黑的事故風險。同時還認為,如果在大暴風雨來襲之前,風機軟體設定能夠更堅強而不會自動跳脫的話,這場南澳州系統全黑事故將可能避免掉。

最終調查報告提出了19項建議,旨在整體電力系統的安全維護。

該報告聲稱:「目前南澳電力系統的發電配比,包括增加了大量非同步機(風機)及變流器連接電廠。」、「這些電廠跟傳統發電廠的特性大不相同,使用主動式控制系統,或複雜軟體系統,來通過系統大擾動。」、「在傳統的燃煤、燃氣的同步發電機組越來越少在線上運轉,電力系統長時間都運轉在低系統慣性量(low inertia)及低故障電流水準情況下,因此,AEMO正在跟電業界合作,努力在使用這些新型發電的能力,來建立抵抗韌性。」。

報告也表示,本次連鎖事故的發生,始於風速高達每小時260公里的暴風雨來襲,造成南澳州北部主要輸電線倒榻,震撼了南澳電力系統。

當時運轉中13家風場,有9家跳機,南澳電力系統在短短的7秒鐘內跳電量高達456MW,然後導致通過南澳系統唯一跟外州(維多利亞州)的275KV交流互聯輸電線流過電力激增。造成互聯線由於過大的電力潮流而跳脫,讓南澳系統孤立自求多福。在此刻,南澳孤島系統頻率驟降崩潰而邁向整個州系統全黑。

本報告發現:「在最後一家風場出力降低後約0.7秒,流過南澳-維多利亞之黑伍德互聯線電力,激增到啟動特殊保護系統(SPS)動作跳脫該互聯線之設定值。」、「南澳系統然後就從澳洲國家電力市場(NEM)系統中分離出來成為孤島。」、「南澳還並聯在系統運轉的機組發電容量遠低於連接在系統的用電負載,無法維持孤島系統頻率。結果,在澳州東部標準時間下午16:18,南澳州地區所有機組全部跳脫,系統全停電。」

該報告表示,AEMO已經更改風場風機設定來協助其安全通過系統大衝擊。並指出若在大暴風雨來襲之前,有這些標置及時更改到位,可能就可以避免這次全黑停電事故。

報告還說:「在大停電事故發生之後不久,相關風場風力渦輪機控制設定就下令更改,移除了再發生相同數量事故的風險。」、「AEMO的系統模擬計算結果指出,如果沒有發生這些風機出力短缺,南澳跟維多利亞電力系統將可繼續保持互聯,全黑事故將可避免。」、「AEMO不能排除以後的事故,可能造成系統全黑的可能性,但也不會知道任何系統的損害會像這次所造成的一樣。」。

AEMO表示也需要其他措施來保護南澳電力系統免於再發生另一次全黑事故,其中包括能夠穿越系統衝擊與維持系統頻率穩定的更多技術。

聯邦能源部長喬許 佛萊登伯格(Josh Frydenberg)將這份最終報告結果標籤為「喚醒電話」,也就是圍繞著風機的問題是大停電的根源。

能源部長表示:「南澳州全境大停電是一通強調向所有澳洲人維持可靠電力供應重要性的叫醒電話。」、「AEMO的最終報告證實,大停電的事件順序保持不變,始於大暴風雨破壞輸電線路。」、「這份報告清楚地表明,如果風場能夠穿越這一連串橫跨整個系統的電壓驟降擾動,那麼南澳州全黑事故將不會發生。」、「重要的是,在於大多數風場風機的【標置設定(settings)】,也就是它們都無法穿越大暴風雨所造成的電壓降擾動。」、「儘管目前已經採取行動來解決這些風場的設定問題,AEMO從它的最終報告得到的結論,將是芬克爾(Finkel)博士所主持的聯邦政府未來國家電力市場安全獨立檢討團隊,調查檢討的重要輸入意見。」

四、AEMO期末報告目錄

  1. 報告目的與範圍(REPORT OBJECTIVES AND SCOPE)
  2. 事故前(PRE-EVENT)
  • 2.1 事故情況評估(Assessment of conditions )
  • 2.2 電力系統安全管理(Management of power system security)
  • 2.3 系統架構(System configuration)
  • 2.4 輸電線路故障(Transmission line faults)
  • 2.5 氣候-事故後分析(Weather – a post-event analysis )
  1. 導致系統全黑事件經過(EVENTS RESULTING IN BLACK SYSTEM)
  • 3.1 事故發生順序(Sequence of events)
  • 3.2 南澳系統發電機組動作情形(SA Generator performance)
  • 3.3 南澳輸電系統動作情形(Network performance )
  • 3.4 負載反應(Demand response)
  • 3.5 情境分析(Scenario analysis)
  • 3.6 結論(Conclusions )
  1. 復電工作(RESTORATION)
  • 4.1 復電策略(Restoration strategy)
  • 4.2 事故復電順序(Restoration sequence of events)
  • 4.3 發電(Generation )
  • 4.4 用戶復電(Load restoration)
  • 4.5 提供會員資訊(Information provided to Participants)
  • 4.6 全黑事故結論(Conclusion of the Black System )
  • 4.7 復電執行檢討(Restoration performance )
  1. 系統再啟動輔助服務(SYSTEM RESTART ANCILLARY SERVICES)
  • 5.1從QPS的系統再啟動輔助服務之執行情形(Performance of SRAS from QPS )
  • 5.2從Mintaro的系統再啟動輔助服務之執行情形(Performance of SRAS from Mintaro)
  1. 市場暫停與接續運作(MARKET SUSPENSION AND SUBSEQUENT OPERATION)
  • 6.1 市場暫停運作(Suspension of the market)
  • 6.2 有關南澳電力市場暫停事件順序(Sequence of events relevant to SA market suspension)
  • 6.3 市場暫停下的電價定價(Pricing under market suspension)
  • 6.4 指令與補償(Directions and compensation)
  • 6.5 市場暫停期間的電力調度機制(Dispatch mechanism during market suspension)
  • 6.6 備轉容量管理(Reserve management)
  • 6.7 負結算殘值管理(Negative settlements residue management)
  • 6.8 電力系統安全(Power system security)
  • 6.9 系統頻率控制輔助服務(Frequency control ancillary services)
  • 6.10 系統頻率變動率(Rate of Change of Frequency)
  • 6.11電力市場暫停期間其他問題( Other issues experienced during market suspension )
  • 6.12 恢復市場運作(Resumption of market operation)
  • 6.13 目前調度運轉策略的變更(Changes in current operational strategy)
  1. 建議(RECOMMENDATIONS)
  • 7.1 建議的範圍(Scope of recommendations)
  • 7.2 事故前與事故中(Pre-event and event )
  • 7.3 復電工作(Restoration)
  • 7.4 市場暫停(Market suspension)
  • 7.5 資料問題(Data issues )
  1. 未來工作(NEXT STEPS)
  • 8.1 介紹(Introduction)
  • 8.2 進行中的調查(Ongoing investigations )
  • 8.3 管制與策略倡議(Regulatory and strategic initiatives)
  • 8.4 電力系統模型與分析活動(Power system modelling and analysis activities)

附錄A. 電力系統圖(APPENDIX A. POWER SYSTEM DIAGRAM)

附錄B.氣候區提供氣候事件通報(APPENDIX B. WEATHER EVENT REPORT SUPPLIED BY WEATHERZONE)

附錄C. 氣象局的氣候事件通報(APPENDIX C. WEATHER EVENT REPORT FROM BUREAU OF METEOROLOGY)

附錄D. 南澳地區輸電系統(APPENDIX D. SA REGION TRANSMISSION SYSTEM)

附錄E. 事故前的氣候資訊(APPENDIX E. PRE-EVENT WEATHER INFO)

  • 附錄E.1 氣象預測與實際氣象(E.1 Forecast weather vs actual)
  • 附錄E.2 額外的氣象資料(E.2 Additional weather data )
  • 附錄E3 事故前風場輸出(E.3 Pre-event wind farm outputs )

附錄F. 電力系統安全管理(APPENDIX F. POWER SYSTEM SECURITY MANAGEMENT)

  • 附錄F.1 AEMO的腳色與責任(F.1 AEMO’s roles and responsibilities)
  • 附錄F.2 準備工作(F.2 Preparedness)
  • 附錄F.3 偶發事故的定義(F.3 Definition of a contingency event)
  • 附錄F.4 可能發生偶發事故的定義(F.4 Definition of a credible contingency event)
  • 附錄F.5 非可能發生偶發事故的定義(F.5 Definition of a non-credible contingency event)
  • 附錄F.6 電力系統安全與安全運轉狀態(F.6 Secure operating state and power system security)
  • 附錄F.7 適當的運轉狀態(F.7 Satisfactory operating state)
  • 附錄F.8 技術限度邊界(F.8 Technical envelope)
  • 附錄F.9 偶發事故管理(F.9 Contingency management)
  • 附錄F.10 偶發事故再分類(F.10 Reclassifying contingency events)
  • 附錄F.11註冊會員、網路服務供應商、及電力調度中心的責任(F.11 Registered Participant, Network Service Provider, and System Operator responsibilities)
  • 附錄F.12 針對雷擊偶發事故的再分類(F.12 Reclassifying contingency events due to lightning)
  • 附錄F.13 針對其他威脅的再分類(F.13 Reclassification due to “other” threats)
  • 附錄F.14 全黑系統事故(F.14 Black System)

附錄G. 南澳電力系統電壓APPENDIX G. SA SYSTEM VOLTAGES

附錄H. 發電機組故障穿越動作標準規定(APPENDIX H. GENERATOR PERFORMANCE STANDARD REQUIREMENTS FOR FAULT RIDE-THROUGH)

附錄I. 個別發電機組的反應(APPENDIX I. INDIVIDUAL GENERATOR RESPONSES)

  • 附錄I.1 個別封場反應(I.1 Individual wind farm responses)
  • 附錄I.2 個別同步發電機組的反應(I.2 Individual synchronous generating unit’s responses)

附錄J. 失步保護(APPENDIX J. LOSS OF SYNCHRONISM PROTECTION)

  • 附錄J.1 鞍部節點分叉(J.1 Saddle node bifurcation)
  • 附錄J.2 失步保護之運轉原理(J.2 Operating philosophy of loss of synchronism protection)

附錄K. 南澳系統分離歷史紀錄(APPENDIX K. HISTORICAL SA SYSTEM SEPARATION EVENTS)

  • 附錄K.1 1999年12月2日(K.1 2 December 1999)
  • 附錄K.2 2004年3月8日(K.2 8 March 2004)
  • 附錄K.3 2005年3月14日(K.3 14 March 2005)

附錄L 電力系統無效電力支援電廠之反應(APPENDIX L. RESPONSE OF NETWORK REACTIVE SUPPORT PLANT)

  • 附錄L.1 支援電廠之動態反應(L.1 Dynamic reactive support plant)
  • 附錄L.2 串聯電容器(L.2 Series capacitors)
  • 附錄L.3 系統動態無效電力支援廠反應之改善評估(L.3 Assess improvements in the response of network dynamic reactive support plant )

附錄M 電網能力分析(APPENDIX M. NETWORK CAPABILITY ANALYSIS)

  • 附錄M.1 假設風場在多重電壓擾動下不降低出力(M.1 Scenario 1: If wind farms did not reduce output due to the multiple voltage disturbances )
  • 附錄M.2 由於高風速額外風機跳脫(M.2 Scenario 2: Scenario 1, with an additional loss of wind generation due to high wind speeds )
  • 附錄M.3 假設AEMO收到了有關脆弱輸電線路風量評估的訊息,並重新分類了那些告知風量小於預測風速的線路的多路跳脫(M.3 Scenario 3: If AEMO had received information on wind ratings of vulnerable transmission lines and had reclassified the multiple loss of lines for those lines where advised wind ratings were less than forecast wind speeds)

附錄N 衡量短路故障電流比例(APPENDIX N. WEIGHTED SHORT CIRCUIT RATIO)

附錄O 腳色與責任(APPENDIX O. ROLES AND RESPONSIBILITIES)

  • 附錄O.1 AEMO (O.1 AEMO)
  • 附錄O.2 輸電公司(O.2 TNSPs)
  • 附錄O.3 配電公司(O.3 DNSPs)
  • 附錄O.4 發電公司(O.4 Generators)
  • 附錄O.5 員工能力( O.5 Staff competency)

附錄P 電力系統重新啟動輔助服務(APPENDIX P. SYSTEM RESTART ANCILLARY SERVICES)

  • 附錄P.1 南澳全黑啟動輔助服務合約(P.1 SRAS contracts in SA )
  • 附錄P.2 例行測試(P.2 Routine tests)

附錄Q 復電過程之概述(APPENDIX Q. OVERVIEW OF THE RESTORATION PROCESS)

  • 附錄Q.1 安全與讓電力系統安全(Q.1 Secure and make safe the power system )
  • 附錄Q.2 復電系統之準備(Q.2 Prepare the system for load restoration)
  • 附錄Q.3 復電(Q.3 Load restoration)

附錄R 復電細節(APPENDIX R. RESTORATION DETAILS)

附錄S 發電機組復電(APPENDIX S. GENERATION RESTORATION)

附錄T 市場資訊(APPENDIX T. MARKET INFORMATION)

  • 附錄T.1 AEMO市場通知(T.1 AEMO market notices)
  • 附錄T.2 AEMO媒體中心聲明(T.2 AEMO Media Centre statements )

附錄U 復電之進展(APPENDIX U. PROGRESS OF LOAD RESTORATION)

附錄V 輸電公司告知之輸電線路之設計額定(APPENDIX V. ADVICE FROM ELECTRANET REGARDING DESIGN RATING OF TRANSMISSION LINES)

附錄W 電力系統模擬模型之驗證(APPENDIX W. VALIDATION OF POWER SYSTEM SIMULATION MODELS)

  • 附錄W.1 摘要(W.1 Summary)
  • 附錄W.2 個別風機/同步發電機/SVC(W.2 Individual wind farms/synchronous generators/SVCs )
  • 附錄W.3 整體南澳電力系統(W.3 Overall SA power system)
  • 附錄W.4 PSS/E與PSCAD模擬模型之比較(W.4 Comparison of PSS/E and PSCAD simulation models)

附錄X 南澳電力系統額外風險評估(APPENDIX X. ASSESSMENT OF ADDITIONAL RISKS FOR SYSTEM SECURITY IN SOUTH AUSTRALIA)

  • 附錄X.1 單一可能發生故障之風場暫態出力降低風險(X.1 Risk of transient wind farm reduction due to a single credible fault)
  • 復路X.2 多重電壓擾動之風場出力降低風險存餘水準(X.2 Remaining level of risk of wind farm output reduction due to multiple voltage disturbances )
  • 附錄X.3 孤島運轉期間南澳系統堅強裕度(X.3 Adequacy of system strength in South Australia during islanded operation)
  • 附錄X.4 技術績效規定需要變更之評估(X.4 Assessment of the need for changes in technical performance requirements)

附錄Y 保護方式與控制之調查(APPENDIX Y. INVESTIGATIONS OF CONTROL AND PROTECTION SCHEMES)

  • 附錄Y.1 簡介(Y.1 Introduction)
  • 附錄Y.2 設計復載限制方式必須考慮的因素(Y.2 Factors that need to be considered when designing a load shedding scheme)
  • 附錄Y.3 特殊保護方式的一般規定(Y.3 General requirements for special protection scheme )
  • 附錄Y.4 防止系統分離特殊保護系統之可行性(Y.4 Feasibility of an SPS to prevent system separation)
  • 附錄Y.5 確保組成成功孤島系統的特殊保護系統可行性(Y.5 Feasibility of an SPS to ensure formation of a successful island)
  • 附錄Y.6 傳統負載限制方式的裕度(Y.6 Adequacy of conventional load shedding schemes )
  • 附錄Y.7 阻抗電驛反應改善的可能性(Y.7 Possibility of improvements to response of impedance based relays)

參考資料:

http://www.adelaidenow.com.au/news/south-australia/final-aemo-report-explains-how-south-australian-blackout-happened-and-makes-19-recommendations/news-story/ca732a75640953e97e65308226ad3236

http://www.aemo.com.au/Media-Centre/AEMO-publishes-final-report-into-the-South-Australian-state-wide-power-outage

http://www.aemo.com.au/-/media/Files/Electricity/NEM/Market_Notices_and_Events/Power_System_Incident_Reports/2017/Integrated-Final-Report-SA-Black-System-28-September-2016.pdf

http://www.aemo.com.au/-/media/Files/Media_Centre/2017/Report_AEMO_Black-System_Incident_Report_Review.pdf

http://www.aemo.com.au/Media-Centre/Review-of-the-Black-System-South-Australia-Report-System-event-of-28-September-2016

 

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我在含飴弄孫閒暇之餘,經常瀏覽到新聞、雜誌及媒體有關電業的報導,原來只PO在我的臉書上,跟老朋友分享!最近在我的部落格「Gordoncheng’s Blog』發現對電業有興趣同好還滿多的,但因本人孫女還小空閒時間不多,無法一一翻譯消化另寫文章,只好另闢專門PO電業新聞報導原文連結之「Gordoncheng’s 2nd Blog』,跟更多朋友分享!
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One Response to 澳洲能源市場調度中心公布2016/9/28南澳州全黑事故期末報告

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