電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法研究與應(yīng)用

郇 亮，陳守波，劉 濤

（陜西省地方電力（集團(tuán)）有限公司安康供電分公司，陜西 安康 725000）

0 引 言

電能因具有瞬時(shí)性而難以保存，但作為現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)的支柱性能源，必須對(duì)其進(jìn)行有效調(diào)度，才能較好地加以利用。

1 電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度概述

1.1 基本概念

電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度是根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行的基本原理，在保證安全、可靠運(yùn)行和滿足用電需要、電能質(zhì)量的前提下，通過(guò)調(diào)整電網(wǎng)運(yùn)行方式，制定各站（廠）或線路之間的最優(yōu)負(fù)荷分配方案等多種技術(shù)方法和管理手段，對(duì)電網(wǎng)資源進(jìn)行優(yōu)化配置，以降低運(yùn)行成本[1]。

近年來(lái)，隨著用電量的逐年增加，電力系統(tǒng)也在快速發(fā)展。在保障電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的條件下，增強(qiáng)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行能力，即是調(diào)度運(yùn)行人員的重要工作，也是電力企業(yè)經(jīng)營(yíng)行為的關(guān)鍵內(nèi)容。

1.2 經(jīng)濟(jì)調(diào)度一般采取的措施

1.2.1 根據(jù)電網(wǎng)傳輸需要，采取實(shí)時(shí)經(jīng)濟(jì)調(diào)度

在保證電力供應(yīng)量與實(shí)際相符的情況下，調(diào)度部門應(yīng)盡可能降低能量損失，提高電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性，如在用電低谷時(shí)期減少電網(wǎng)的電力供應(yīng)量，在用電高峰時(shí)期增加電網(wǎng)的電力供應(yīng)量[2]。

1.2.2 根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行狀況，采取運(yùn)轉(zhuǎn)備用調(diào)度

在滿足電力傳輸高峰要求的情況下，主要選用運(yùn)轉(zhuǎn)備用調(diào)度的形式增強(qiáng)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性。在保證電力線路正常運(yùn)行、維護(hù)、維修的同時(shí)，適時(shí)關(guān)閉某些電力線路，可以減少電網(wǎng)自身產(chǎn)生的損失[3]。

1.2.3 根據(jù)對(duì)環(huán)境的污染狀況，采取環(huán)境保護(hù)調(diào)度

在生產(chǎn)及傳輸電能的過(guò)程中，為了減少其對(duì)環(huán)境的污染，需要參考電網(wǎng)的實(shí)際污染狀況進(jìn)行環(huán)境保護(hù)調(diào)度，以增強(qiáng)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)降低電能損失。

1.2.4 根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷狀況，采取穩(wěn)定約束調(diào)度

在確保電網(wǎng)安全運(yùn)轉(zhuǎn)的條件下，需要根據(jù)電網(wǎng)的負(fù)荷情況，對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)和安全控制?？刹扇“踩s束調(diào)度的方式，減小電網(wǎng)負(fù)荷，降低電能損失，提高電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性[4]。

1.3 存在的問(wèn)題

隨著電力工業(yè)的發(fā)展，手工管理方式已不再適應(yīng)電力生產(chǎn)的需要，信息的收集、存儲(chǔ)、傳輸、查詢、加工及決策等工作量越來(lái)越大。這就要求我們必須提高管理水平，通過(guò)建立計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)，改變?cè)械墓芾矸绞?、體制和手段，以增加經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

因此，安康供電分公司充分利用現(xiàn)有的PAS高級(jí)應(yīng)用軟件，研究開(kāi)發(fā)了經(jīng)濟(jì)調(diào)度軟件系統(tǒng)。

2 PAS高級(jí)應(yīng)用簡(jiǎn)介

PAS高級(jí)應(yīng)用軟件利用電網(wǎng)的各類實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行在線分析，如開(kāi)關(guān)狀態(tài)、有功功率、無(wú)功功率等信息，輔助調(diào)度員通過(guò)制定最優(yōu)的電網(wǎng)運(yùn)行方式。安康供電分公司PAS高級(jí)應(yīng)用軟件是東方電子有限公司開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)，主要由調(diào)度員潮流、狀態(tài)估計(jì)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜拓?fù)荷預(yù)測(cè)四部分組成[5-7]。

2.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/h3>

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫荘AS高級(jí)應(yīng)用軟件中的最基本功能，主要用于網(wǎng)絡(luò)分析。它根據(jù)電網(wǎng)的遙信信息和多種元件的關(guān)系，確定地區(qū)電網(wǎng)的電氣連接狀態(tài)，產(chǎn)生調(diào)度員處理數(shù)據(jù)所需要的網(wǎng)絡(luò)模型。為了保證計(jì)算結(jié)果的正確性，必須使所建的模型和實(shí)際的運(yùn)行方式相一致。

2.2 狀態(tài)估計(jì)

狀態(tài)估計(jì)是調(diào)度員潮流功能的基礎(chǔ)。利用SCADA實(shí)時(shí)遙測(cè)遙信數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、分析和校驗(yàn)，可辯識(shí)出不良數(shù)據(jù)。不但能估計(jì)開(kāi)關(guān)的功率、母線電壓等，而且能計(jì)算出某些無(wú)法量測(cè)的電氣量，最終得到一個(gè)完整且相對(duì)準(zhǔn)確的運(yùn)行方式。

自動(dòng)化運(yùn)維人員根據(jù)狀態(tài)估計(jì)提供的可疑數(shù)據(jù)功能，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理系統(tǒng)缺陷。調(diào)度運(yùn)行值班人員則通過(guò)狀態(tài)估計(jì)掌握電網(wǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，如電網(wǎng)運(yùn)行方式、潮流分布等。

2.3 調(diào)度員潮流

這是PAS高級(jí)應(yīng)用最基本的應(yīng)用之一。調(diào)度員潮流既可以對(duì)電網(wǎng)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析，也可以對(duì)歷史和未來(lái)的運(yùn)行方式進(jìn)行分析，還可以用來(lái)校核調(diào)度計(jì)劃的安全性和合理性。調(diào)度員潮流能得到電網(wǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)。首先利用SCADA實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和提前設(shè)定的計(jì)算條件進(jìn)行數(shù)據(jù)初始化；網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓鶕?jù)系統(tǒng)的遙信信息確定電網(wǎng)的電氣連接狀態(tài)；狀態(tài)估計(jì)經(jīng)過(guò)一系列的專業(yè)計(jì)算剔除其中的壞數(shù)據(jù)，最后建立研究態(tài)。

2.4 負(fù)荷預(yù)測(cè)

人工預(yù)測(cè)主要根據(jù)前幾日的負(fù)荷或歷史同期數(shù)據(jù)進(jìn)行分析預(yù)測(cè)。工作既繁瑣又復(fù)雜，結(jié)果還不理想。負(fù)荷預(yù)測(cè)能夠根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，預(yù)報(bào)未來(lái)的電網(wǎng)負(fù)荷，通過(guò)分析預(yù)測(cè)值與實(shí)際值之間的誤差，自動(dòng)修正預(yù)測(cè)模型的參數(shù)。

該軟件的應(yīng)用節(jié)省了大量人工預(yù)測(cè)時(shí)間，能根據(jù)歷史數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)未來(lái)一至多天的負(fù)荷，還能從多種角度自動(dòng)檢測(cè)不正常的歷史數(shù)據(jù)，并對(duì)壞數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)警。

3 經(jīng)濟(jì)調(diào)度軟件功能分析

針對(duì)安康網(wǎng)內(nèi)小水電資源豐富的特點(diǎn)，安康供電分公司研究開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度軟件，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)小水電、變電站的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，為輔助調(diào)度員經(jīng)濟(jì)、科學(xué)、合理調(diào)度，最大限度實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

3.1 電量統(tǒng)計(jì)分析模塊

從SCADA系統(tǒng)獲取聯(lián)絡(luò)線有功功率、無(wú)功功率、當(dāng)日電量、小水電有功功率等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；從關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取各個(gè)聯(lián)絡(luò)線的月/年累積電量等。然后，人工輸入聯(lián)絡(luò)線的月/年關(guān)口交易計(jì)劃電量、水電站月/年發(fā)電計(jì)劃電量等。此模塊利用SCADA提供的用戶控制語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)。

3.2 有功功率實(shí)時(shí)平衡模塊

監(jiān)視聯(lián)絡(luò)線斷面的實(shí)時(shí)有功功率。當(dāng)超過(guò)人工設(shè)置的限額時(shí)，采用特定分配算法，將超限差值自動(dòng)分配到相關(guān)的各個(gè)水電站中，以報(bào)警提示的方式告知調(diào)度人員。

（1）采用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、潮流?jì)算和靈敏度分析算法，按照水電站當(dāng)前發(fā)電功率等比例分配，將差值功率分配到靈敏度較高的各個(gè)水電站中。此算法比較精確，但條件苛刻，要求網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、潮流?jì)算等模塊正常運(yùn)行，需要加強(qiáng)PAS軟件的日常維護(hù)工作。

（2）人工設(shè)置聯(lián)絡(luò)線斷面和各個(gè)水電站的關(guān)聯(lián)，按照關(guān)聯(lián)水電站當(dāng)前發(fā)電功率等比例分配算法，將差值功率分配到各個(gè)水電站中。

3.3 無(wú)功功率優(yōu)化模塊

監(jiān)視聯(lián)絡(luò)線斷面的實(shí)時(shí)無(wú)功功率，當(dāng)超過(guò)人工設(shè)置的限額時(shí)報(bào)警。無(wú)功監(jiān)視給出的限值為母線電壓。在當(dāng)前有功功率下，母線電壓應(yīng)該在一個(gè)合理范圍內(nèi)，主要是不能小于某一個(gè)限值。要先計(jì)算出其對(duì)應(yīng)的最大無(wú)功功率，與當(dāng)前聯(lián)絡(luò)線的無(wú)功功率比較，當(dāng)大于這一限值時(shí)報(bào)警。

4 應(yīng)用效果

安康供電分公司充分利用PAS高級(jí)應(yīng)用和經(jīng)濟(jì)調(diào)度軟件，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)小水電、變電站的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析。豐水期，優(yōu)化運(yùn)行方式將多余的電量盡可能在網(wǎng)內(nèi)消耗，并根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷需求，合理調(diào)控小水電發(fā)電負(fù)荷；其他季節(jié)，則減少國(guó)網(wǎng)購(gòu)電量，增大小水電發(fā)電量，充分利用系統(tǒng)內(nèi)的水電站資源，減少分公司的購(gòu)電成本，提高電壓合格率。

4.1 加強(qiáng)計(jì)劃管理，有效控制反送電量

利用PAS高級(jí)應(yīng)用軟件進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)，摒棄了人工負(fù)荷預(yù)測(cè)的弊端，在預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行月度計(jì)劃安排，確保了計(jì)劃的可行性和時(shí)效性。通過(guò)系統(tǒng)提供的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行曲線，針對(duì)嵐皋、紫陽(yáng)、鎮(zhèn)坪電網(wǎng)反送負(fù)荷進(jìn)行計(jì)劃控制，加強(qiáng)了日曲線的峰、平、谷負(fù)荷曲線管理，同時(shí)通過(guò)計(jì)劃手段控制反送電量。

4.2 及時(shí)調(diào)整運(yùn)行方式，提高網(wǎng)內(nèi)消化能力

為了落實(shí)多購(gòu)小水電電量，適量反送大網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度目標(biāo)，安康供電分公司借助經(jīng)濟(jì)調(diào)度軟件及時(shí)調(diào)整運(yùn)行方式，提高網(wǎng)內(nèi)小水電消化能力，縣際間輸送電量不斷攀升。

4.3 合理調(diào)節(jié)庫(kù)容，最大程度減少棄水電量

安康供電分公司利用經(jīng)濟(jì)調(diào)度軟件對(duì)網(wǎng)內(nèi)5座庫(kù)容電站的蓄水能力進(jìn)行調(diào)節(jié)，采取分時(shí)段開(kāi)停機(jī)、峰谷時(shí)段增加出力、平谷時(shí)段控制出力、低谷時(shí)段蓄水的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，即保證了電網(wǎng)用電高峰時(shí)段的安全運(yùn)行，又充分利用了水庫(kù)的蓄水能力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張安華.關(guān)于影響電力經(jīng)濟(jì)調(diào)度的三個(gè)問(wèn)題[J].國(guó)家電網(wǎng)，2007，（2）：49-51.

[2] 朱定蘭，李 新.電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及電力經(jīng)濟(jì)調(diào)度綜述[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2013，（12）：150-151.

[3] 劉 輝.電網(wǎng)調(diào)度與電網(wǎng)安全運(yùn)行存在問(wèn)題及處理措施[J].硅谷，2014，（1）：150-156.

[4] 雷 鳴.淺談電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及電力經(jīng)濟(jì)調(diào)度[J].電源技術(shù)應(yīng)用，2013，（2）：40-42.

[5] 納鴻錦.探析電力系統(tǒng)應(yīng)用軟件（PAS）在電網(wǎng)的應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2013，（21）：10.

[6] 謝廣志，李擁軍.PAS系統(tǒng)在調(diào)度運(yùn)行中的應(yīng)用[J].農(nóng)村電氣化，2010，（11）：42-43.

[7] 錢旭濤.電力系統(tǒng)應(yīng)用軟件（PAS）在縣級(jí)供電局的應(yīng)用[J].中國(guó)電力教育，2009，（5）：259-261.