独家:“9.14”尼日利亚大停电事故深度分析

来源:南网技术情报中心 作者:南网技术情报中心 发布时间:2023-09-18 16:18 关键词: 安全事故停电检修
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一、电网基本情况


尼日利亚国家电网由发电公司、配电公司和输电公司组成,其境内输电线路由政府控制的尼日利亚输电公司(Transmission Company of Nigeria,TCN)全权负责。尼日利亚的输电系统包括330kV和132kV线路和变电站,输电线路超过两万公里,总输电容量为7500MW,系统频率为50Hz。配电方面,尼日利亚有11家配电公司,各自管理1个区域,配电线路等级主要为33kV、11kV和0.415kV。

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尼日利亚的大部分电力是通过热能和水力发电产生的,天然气是尼日利亚最常见的电力来源。截至2023年9月,全国装机容量16,384MW,其中水电2062 MW,占比12%;天然气11,972 MW,占比73%;风能10MW,占比0.06%;太阳能7MW,占比0.04%;其它(柴油、重油等)发电2,333MW,14.2%。尼日利亚全国分为11个供电区域,2021年尼日利亚的发电量接近3.64万吉瓦时,其火力发电主要位于南部,靠近天然气产地.水力发电主要位于中部的Jebba、Kainji和Shiroro地区,此次事故的起始故障点Kainji/ Jebba 330kV线路就位于中部Jebba、Kainji的两个大型水电站之间


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尼日利亚资源禀赋优异,是世界上天然气探明储量最大的国家之一。同时尼日利亚还是非洲最大的石油生产国和世界第六大石油出口国。作为西非电力联合体(WAPP,该组织主要协调成员国电力交换)成员国之一,尼日利亚通过一条330千伏输电线路与贝宁相连以及一条132千伏的线路与尼日尔相连,长期向尼日尔共和国、贝宁共和国和多哥等国提供大宗电力供应,是非洲主要电力出口国。


截至2022年4月,尼日利亚境内有22座火电站和4座水电站,主要由尼日利亚6家发电公司管理和运营。其中,燃气电站的装机容量超过10GW,但尼日利亚多数发电设备陈旧,实际发电量远小于装机容量,输电基础设施匮乏,人为破坏和偷盗现象严重,缺乏维护保养,同时面临天然气供应不足等问题,枯水期的实际发电容量仅4GW,近年来电力需求缺口较大,尼日利亚大部分政府机关、事业单位以及97%以上的企业不得不自备发电机发电,电力供需矛盾成为阻碍尼日利亚经济发展的主要问题之一


二、事故过程


9月14日00:35(当地时间),尼日利亚发生全国性大面积停电事故,全国电网完全崩溃,损失全部负荷约400万千瓦,电力供应减少了93.5%,影响了尼日利亚36个州和首都阿布贾的电力供应,造成尼日利亚全国大范围停电数小时。从当天中午起,多地供电陆续恢复,尼日利亚输电公司(TCN)事后披露称由于线路发生火灾造成这一事故。


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根据尼日利亚当局和该国的配电公司报告以及已有报道归纳整理,事故过程分析推测如下:


🔹(1)9月13日,尼日利亚负荷供应照常保持在3512~4355MW之间,电网系统情况如图4和图5所示。

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🔹(2)当地时间9月14日凌晨00:35:07,尼日利亚中部观察到火灾,Kainji-Jebba 330kV2号线路(Cct K2J)蓝相CVT和隔离开关发生爆炸燃烧(根据尼日利亚电力供应和安装标准条例,蓝相为中性线),跳闸线路位置如图6所示。Kainji-Jebba 330kV线路跳闸后事故迅速扩大,导致频率急剧跌落,从50.29 Hz下降到49.67 Hz,Jebba水电站损失356.63MW发电容量(总发电能力为578.4MW)。


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🔹(3)00:41,事故迅速扩大,频率从49.37Hz进一步下降到48.41Hz,全国有效装机容量几乎降至零,电网全面崩溃,尼日利亚负荷从4100MW跌落至273MW,损失90%以上电力供应


🔹(4)9月14日06:40,尼日利亚电力系统运营商的数据显示,全国电网负荷再次跌落。


🔹(5)9月14日上午,埃努古电力分配公司发布了一份题为“整个系统崩溃通知”的通知,通知中写道:“9月14日凌晨发生的系统全面崩溃,导致目前整个网络出现供应不足。由于这种特殊情况,我们所有的TCN(尼日利亚传输公司)接口站都已断电,我们无法为阿比亚、阿南布拉、埃博尼、埃努古和伊莫州的客户提供服务”。


🔹(6)9月14日10:30左右,全国电力开始恢复,尼日利亚输电公司的数据显示,电力水平从零上升到273MW,仍远低于4,100MW的日均值。


🔹(7)9月14日中午,埃努古电力分配公司表示,在整个电力系统崩溃后,供电已逐步恢复,包括Awada输电站、Ugwuaji输电站以及Gariki 33KV线路在内的大部分输配电站以及输电线路已经正常运行。


🔹(8)9月14日晚20:00,尼日利亚电力部长阿德巴约·阿德布鲁(addebayo Adebulu)表示火势已经完全被控制住,超过一半的地区恢复电力供应,可用装机容量升至3370MW。


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🔹(9)9月15日4:58,尼日利亚全国电力恢复供应


尼日利亚输电公司发布声明表示将深入调查Kanji/Jebba 330kV 2号线跳闸后事故扩大的过程,进一步加强电网弹性,以防止未来再次发生类似事件。


三、事故原因分析


本次尼日利亚停电事故的直接原因是330kV输电线路附近发生火灾,导致线路受损跳闸,引发大电网故障。同时,尼日利亚电力基础设施薄弱,发电及输变电能力严重不足、缺乏升级、投资基础设施的能力等问题,是停电事故迅速扩大的深层次原因。


(一)火灾引起主要输电线路跳闸,三道防线配合不足

本次大停电事故中,尼日利亚两大水电站Jebba、Kainji之间的330kV输电线路由于火灾跳闸,Jebba水电站机组大量甩负荷,事故进一步演化而引发大电网故障。故障发生时,三道防线保护配合不足,局部故障无法被快速隔离,导致事故范围迅速蔓延扩大。


(二)主网网架薄弱,发电及输配电能力严重不足

尼日利亚本次停电事故中,关键厂站或单一线路故障后,严重影响电网安全稳定运行,最终引发大面积停电事故,事故暴露出尼日利亚整个电力系统无法形成坚强的网架,发电及输配电能力严重不足。一方面,尼日利亚多数发电设备陈旧,缺乏维护保养,可用发电能力不足装机容量的四分之一;另一方面,尼日利亚输电网络一直是全国电力供应的薄弱环节,受电网输送能力限制,可用电力无法全部分配至需求侧,进一步加剧了电力供应短缺问题。


(三)能源供应缺乏稳定性,受非常规事件影响较大

尽管尼日利亚是能源大国,资源丰富,但其人口众多,人均资源与中东等国家相比较低,部分产油区所在位置为恐怖主义活动猖獗的区域,对能源稳定供给有负面影响,进一步影响了电力供应的稳定性;同时尼日利亚还面临天然气供应不足、发电能力受季节影响较大等问题,枯水期的实际发电容量仅4GW,电力需求缺口逐年扩大。


(四)电力部门资金投入严重不足,私有化运营不善

导致尼日利亚频繁停电的另一原因是电力部门面临资金不足的重大挑战,缺乏对基础设施的维护和升级。TCN公开承认尼日利亚电网存在旋转储备几乎为零、系统控制能力弱、数据采集(SCADA)缺乏等致命缺陷。同时,由于尼日利亚电力部门采取私有化运营方式,一方面监管力度不足,长期存在效率低下和腐败问题,另一方面在本国电力供应严重不足的情况下,尼日利亚电力监管委员会数据显示该国仍长期向外出口电力,引发当地企业和民众的普遍不满,使其难以吸引私人投资进入该行业,进一步加剧了资金不足、升级电力基础设施的能力不够等问题。


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