基于保障大電網(wǎng)的負(fù)荷管理研究

肖宇華

摘要：文章基于保障大電網(wǎng)的管理理念，提出了應(yīng)對(duì)策略，明確負(fù)荷管理參與各方的責(zé)任，全面升級(jí)改造負(fù)荷管理系統(tǒng)，科學(xué)選擇可中斷負(fù)荷，研究可行的激勵(lì)機(jī)制，開(kāi)展電力負(fù)荷的柔性互動(dòng)調(diào)控，完善特高壓事故應(yīng)急預(yù)案，納入負(fù)荷管理快速響應(yīng)系統(tǒng)，對(duì)新形勢(shì)下的電力負(fù)荷管理工作提供了解決方案。

關(guān)鍵詞：特高壓；區(qū)外來(lái)電；負(fù)荷管理；快速響應(yīng)；大電網(wǎng)；電力系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TM71 文章編號(hào)：1009-2374（2016）34-0174-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.34.084

1 研究背景

當(dāng)前，我國(guó)正全力推進(jìn)特高壓電網(wǎng)建設(shè)，電力資源配置能力不斷優(yōu)化，受端電網(wǎng)交換能力顯著提高，對(duì)于實(shí)現(xiàn)區(qū)域電力資源互濟(jì)發(fā)揮了重要作用。然而隨著受電容量的不斷增大，本地電源的調(diào)節(jié)能力逐漸不能很好地適應(yīng)外送電源的異常或故障，電網(wǎng)運(yùn)行呈現(xiàn)出新的特性，電網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)相應(yīng)增大。以江蘇電力為例，今年夏季江蘇最大調(diào)度用電負(fù)荷為9278萬(wàn)千瓦，比2015年增加798萬(wàn)千瓦，同比增長(zhǎng)9.4%，需要引入大量區(qū)外來(lái)電，滿(mǎn)足全省電力供應(yīng)需求。今年夏季區(qū)外來(lái)電最大達(dá)1817萬(wàn)千瓦，約占最高用電負(fù)荷20%，為江蘇用電提供有力保障的同時(shí)也提出了新的挑戰(zhàn)。2015年9月19日21時(shí)57分，錦蘇特高壓直流因送端遭雷擊導(dǎo)致雙極閉鎖，華東電網(wǎng)頻率短時(shí)間內(nèi)下降到49.563Hz，近十年來(lái)首次跌破49.8Hz。若2016年夏季用電高峰期發(fā)生錦蘇直流雙極閉鎖，江蘇全省需限電超過(guò)100萬(wàn)千瓦。

目前負(fù)荷管理系統(tǒng)無(wú)法滿(mǎn)足特高壓緊急故障情況下的事故處理，因此需要研究和采用既能保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，又能減少社會(huì)生產(chǎn)生活影響的負(fù)荷調(diào)節(jié)手段。本文基于上述需求，提出了基于保障大電網(wǎng)的負(fù)荷管理思想，通過(guò)負(fù)荷參與電網(wǎng)快速響應(yīng)，在特高壓送電通道故障后，充分發(fā)揮負(fù)荷管理參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)的能力，實(shí)現(xiàn)大電網(wǎng)安全平穩(wěn)運(yùn)行的目標(biāo)。

2 傳統(tǒng)負(fù)荷管理中存在的問(wèn)題

自20世紀(jì)90年代起，我國(guó)逐漸建立了中國(guó)特色的負(fù)荷管理系統(tǒng)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)管理、數(shù)據(jù)傳輸、自動(dòng)控制等技術(shù)實(shí)現(xiàn)了用戶(hù)電力負(fù)荷的遠(yuǎn)程監(jiān)控，為實(shí)施“迎峰度夏”“迎峰度冬”用電高峰期間實(shí)施有序用電提供了技術(shù)支撐。以江蘇為例，全省共有專(zhuān)變用戶(hù)307.7萬(wàn)戶(hù)，已安裝負(fù)荷管理終端296.7萬(wàn)臺(tái)，其中具備有序用電功能終端143.8萬(wàn)臺(tái)，用戶(hù)覆蓋率45.12%，接入負(fù)荷1.5億千瓦，占比20%左右。負(fù)荷管理系統(tǒng)在有序用電的年度方案編制、控制指令下達(dá)、負(fù)荷數(shù)據(jù)反饋和決策分析等方面發(fā)揮著舉足輕重的作用。但隨著對(duì)用戶(hù)負(fù)荷控制的精準(zhǔn)度、時(shí)效性、數(shù)據(jù)處理等方面的要求越來(lái)越高，現(xiàn)有的負(fù)荷管理系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足大電網(wǎng)時(shí)代的安全運(yùn)行要求。

2.1 現(xiàn)有負(fù)荷管理系統(tǒng)響應(yīng)速度慢、成功率低

負(fù)荷管理系統(tǒng)目前采用GPRS公網(wǎng)通信和230MHz無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)兩種方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，通信速率只有20kb/s，穩(wěn)定性也不佳，導(dǎo)致負(fù)荷管理系統(tǒng)響應(yīng)速度慢，一般遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)降低用戶(hù)負(fù)荷，需要30～60秒時(shí)間，且實(shí)施成功率不高，一般在60%左右，無(wú)法滿(mǎn)足特高壓緊急故障后，快速有效應(yīng)對(duì)的要求。

2.2 現(xiàn)有負(fù)荷管理模式多為剛性調(diào)控

剛性調(diào)控是指遠(yuǎn)程切斷用戶(hù)所有電力負(fù)荷的管理模式，出現(xiàn)極端情況時(shí)甚至采用傳統(tǒng)拉閘限電方式，由于供電線(xiàn)路大多為居民、企業(yè)混用，拉閘限電會(huì)導(dǎo)致部分居民停電，以上處置方式在實(shí)際操作中阻力很大，用戶(hù)投訴率很高，且會(huì)產(chǎn)生較大的不良影響。

3 基于保障大電網(wǎng)的負(fù)荷管理研究

在大電網(wǎng)事故情況下，既要確保電網(wǎng)安全，又要盡可能降低停電的社會(huì)影響。經(jīng)研究，可建立電網(wǎng)運(yùn)行和負(fù)荷控制的協(xié)同處置機(jī)制，在電力負(fù)荷管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，建立負(fù)荷快速響應(yīng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)與調(diào)度系統(tǒng)的無(wú)縫對(duì)接。在特高壓應(yīng)急處置階段，通過(guò)用電負(fù)荷的快速響應(yīng)調(diào)節(jié)，提高電網(wǎng)安全保障水平。

3.1 建立有效的組織保障，明確負(fù)荷管理參與各方的責(zé)任

政府部門(mén)職責(zé)一方面是考慮全社會(huì)及電網(wǎng)需求，出臺(tái)負(fù)荷調(diào)控相關(guān)的政策法規(guī)、電價(jià)激勵(lì)政策及節(jié)能政策，同時(shí)授權(quán)、指導(dǎo)、監(jiān)督電力公司的負(fù)荷調(diào)控，做到公平、公正、公開(kāi)。對(duì)于電力公司主要是根據(jù)電網(wǎng)供需平衡，組織實(shí)施負(fù)荷調(diào)控，必要時(shí)進(jìn)行設(shè)備投資；能源服務(wù)商除了為用戶(hù)提供能源服務(wù)，同時(shí)聚合用戶(hù)參與電網(wǎng)互動(dòng)，電力用戶(hù)則根據(jù)當(dāng)前電價(jià)和激勵(lì)政策，參與電力公司組織的負(fù)荷調(diào)控工作。

3.2 實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的快速響應(yīng)，全面改造升級(jí)負(fù)荷管理系統(tǒng)

3.2.1 通信實(shí)時(shí)傳輸改造。現(xiàn)行GPRS公網(wǎng)通信和230MHz無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速度僅為20kb/s，早已無(wú)法滿(mǎn)足大電網(wǎng)快速負(fù)荷響應(yīng)的需求，需要對(duì)負(fù)荷管理系統(tǒng)進(jìn)行光纖通信改造，數(shù)據(jù)傳輸速度提升至1gb/s。

3.2.2 主站功能升級(jí)完善。當(dāng)前負(fù)控系統(tǒng)主站存在多數(shù)據(jù)并發(fā)處理能力不足，系統(tǒng)應(yīng)具備批量快速處理數(shù)據(jù)的能力，實(shí)現(xiàn)數(shù)萬(wàn)個(gè)回路監(jiān)測(cè)點(diǎn)的遙測(cè)、遙控的功能，可在調(diào)度要求的時(shí)限內(nèi)分解負(fù)荷控制指令并下發(fā)到負(fù)控終端。

3.2.3 終端設(shè)備升級(jí)改造?，F(xiàn)有負(fù)控終端受天氣、地形及信號(hào)干擾等客觀因素影響通信不穩(wěn)定，終端設(shè)備需要升級(jí)改造，新增光纖通信功能、加密、分路采樣、獨(dú)立控制等功能，具有控制回路啟動(dòng)、閉鎖、自檢、測(cè)試功能，具備分路秒級(jí)采集控制能力。

3.3 科學(xué)選擇可中斷負(fù)荷，開(kāi)展電力負(fù)荷的柔性調(diào)控

現(xiàn)有負(fù)荷管理系統(tǒng)均為剛性調(diào)控，在實(shí)現(xiàn)負(fù)荷控制秒級(jí)響應(yīng)的前提下，可以對(duì)用戶(hù)實(shí)現(xiàn)柔性調(diào)控，只調(diào)控用戶(hù)的可中斷負(fù)荷，保留用戶(hù)的重要負(fù)荷。

根據(jù)客戶(hù)內(nèi)部用電負(fù)荷的重要程度，將客戶(hù)用電負(fù)荷主要分為三類(lèi)：第一類(lèi)為保安用電負(fù)荷，主要為消防、應(yīng)急照明等保安負(fù)荷以及中斷后會(huì)引起人身傷亡、較大環(huán)境污染、較大政治影響、重大設(shè)備事故的重要生產(chǎn)負(fù)荷，屬于不可中斷負(fù)荷；第二類(lèi)為一般生產(chǎn)負(fù)荷，屬于生產(chǎn)工藝中較為獨(dú)立的單元，中斷后造成損失較??；第三類(lèi)為中斷后影響較低的非生產(chǎn)負(fù)荷。

可中斷負(fù)荷主要是除第一類(lèi)安全保障負(fù)荷外的第三類(lèi)負(fù)荷和部分第二類(lèi)負(fù)荷。以江蘇為例，2016年江蘇夏季最高負(fù)荷為9278萬(wàn)千瓦，其中空調(diào)負(fù)荷約為3400萬(wàn)千瓦，占全網(wǎng)用電負(fù)荷的36%，如果其中10%的空調(diào)負(fù)荷參與保障大電網(wǎng)的負(fù)荷管理，僅此一項(xiàng)負(fù)荷的控制能力就將達(dá)300萬(wàn)千瓦，既大幅降低了負(fù)荷調(diào)控對(duì)用戶(hù)的影響，也極大緩解了電網(wǎng)夏季用電高峰的壓力。

3.4 研究可行的激勵(lì)機(jī)制，實(shí)施友好互動(dòng)的負(fù)荷調(diào)控

目前的電力負(fù)荷調(diào)節(jié)大多為單向調(diào)控，用戶(hù)被動(dòng)地接受降負(fù)荷指令。新形勢(shì)下，應(yīng)綜合考慮用戶(hù)參與電網(wǎng)互動(dòng)的能力和意愿，需要配套以補(bǔ)償激勵(lì)為主、電價(jià)機(jī)制為輔的負(fù)荷參與大電網(wǎng)互動(dòng)調(diào)控的政策激勵(lì)機(jī)制。對(duì)于自動(dòng)式負(fù)荷管理快速響應(yīng)的群控用戶(hù)，通過(guò)一定補(bǔ)貼，引導(dǎo)用戶(hù)同意將可中斷負(fù)荷作為電網(wǎng)應(yīng)急備用的運(yùn)行模式，與用戶(hù)簽訂年度可中斷負(fù)荷管理協(xié)議。積極開(kāi)展需求響應(yīng)，利用補(bǔ)貼手段引導(dǎo)廣大電力用戶(hù)參與大電網(wǎng)的負(fù)荷管理調(diào)控。

在實(shí)際操作過(guò)程中，建議采用國(guó)網(wǎng)電子商務(wù)平臺(tái)、微信電力公司公眾號(hào)等對(duì)外開(kāi)放的新媒體平臺(tái)支撐海量用戶(hù)進(jìn)行可中斷負(fù)荷的申報(bào)、交易、結(jié)算等市場(chǎng)行為，讓用戶(hù)自愿參加，為用戶(hù)省心、省錢(qián)，體現(xiàn)平等、互利、多贏的原則，實(shí)現(xiàn)真正的柔性互動(dòng)。

3.5 完善特高壓事故應(yīng)急預(yù)案，納入負(fù)荷管理快速響應(yīng)系統(tǒng)

3.5.1 方案編制。預(yù)先編制特高應(yīng)急處置預(yù)案，納入負(fù)荷快速響應(yīng)系統(tǒng)，并根據(jù)不同時(shí)段用戶(hù)負(fù)荷的可控能力動(dòng)態(tài)調(diào)整。針對(duì)調(diào)度下發(fā)的負(fù)荷控制指令，自動(dòng)匹配相應(yīng)預(yù)案，生成控制方案。

3.5.2 方案執(zhí)行。負(fù)荷快速響應(yīng)系統(tǒng)按照控制方案，將命令快速下發(fā)至負(fù)荷控制終端，迅速切除或柔性調(diào)節(jié)非工空調(diào)、電鍋爐、電熱水器等負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷控制目標(biāo)。

3.5.3 實(shí)時(shí)反饋。負(fù)荷快速響應(yīng)系統(tǒng)根據(jù)終端設(shè)備反饋的控制結(jié)果以及控制前后實(shí)時(shí)負(fù)荷對(duì)比，對(duì)控制的效果進(jìn)行評(píng)估，將評(píng)估結(jié)果實(shí)時(shí)反饋給調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，以便開(kāi)展進(jìn)一步優(yōu)化控制行動(dòng)。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著特高壓交直流電網(wǎng)建設(shè)的不斷推進(jìn)，以江蘇為代表的我國(guó)東部發(fā)達(dá)地區(qū)電網(wǎng)的區(qū)外來(lái)電會(huì)越來(lái)越多，有效改善電力資源配置的同時(shí)，對(duì)電網(wǎng)安全提出了新的挑戰(zhàn)，這就需要不斷提升負(fù)荷管理水平，創(chuàng)新負(fù)荷快速響應(yīng)技術(shù)，構(gòu)建基于保障大電網(wǎng)的負(fù)荷管理快速精準(zhǔn)響應(yīng)系統(tǒng)是維護(hù)未來(lái)特高壓互聯(lián)電網(wǎng)安全的重要保障。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯：小 燕）