電力體制改革背景下的電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計思路

摘 要：2015年，中央辦公廳發(fā)布《關(guān)于進一步深化電力體制改革的若干意見》，新一輪電力體制改革正式啟動。本文分析新一輪電力改革相關(guān)政策、措施對電力系統(tǒng)規(guī)劃工作產(chǎn)生的影響，研究在此背景下電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計的工作思路調(diào)整需求。

關(guān)鍵詞：電力改革；系統(tǒng)規(guī)劃；思路

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.16.156

1 引言

中國經(jīng)濟已步入新常態(tài)，電力體制要與其他領(lǐng)域改革一起不斷推進和深化，隨著2015年中央辦公廳印發(fā)《關(guān)于進一步深化電力體制改革的若干意見》（中發(fā)（2015）9號，下稱9號文），新一輪電力體制改革正式啟動。為保障“9號文”貫徹實施，國家已陸續(xù)發(fā)布一系列配套文件。

電力系統(tǒng)規(guī)劃制定了電力系統(tǒng)的總體發(fā)展方案，是電力工業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略指導(dǎo)，具有十分重要的作用。分析新一輪電改對電力系統(tǒng)規(guī)劃的影響，提出該背景下相關(guān)工作思路調(diào)整需求，利于從源頭保障電改有效實施和電力工業(yè)良好發(fā)展。

2 電力體制改革對系統(tǒng)規(guī)劃的影響

為提高能源利用效率和促進節(jié)能環(huán)保，本輪電改將重點推進電力交易市場化，促進并保障清潔能源的發(fā)展及消納，全面開放分布式能源的市場，加強需求側(cè)管理及其相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新，積極推動跨省區(qū)電力交易的發(fā)展，鼓勵社會資本投資配售電業(yè)務(wù)等。相關(guān)政策、措施的實施，將會對電力系統(tǒng)規(guī)劃產(chǎn)生顯著影響，下面從幾方面簡要分析。

2.1 負荷發(fā)展

傳統(tǒng)的負荷預(yù)測方法是基于歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)以及對負荷變化有影響的各類因素，總結(jié)相關(guān)變化規(guī)律后建立預(yù)測模型得出。在電力市場環(huán)境下，電價彈性、需求側(cè)管理、宏觀產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、環(huán)保要求、經(jīng)濟發(fā)展速度估計偏差等方面都是直接影響負荷預(yù)測的主要因素。引入實時電價制度后，需考慮電價彈性帶來的影響，建立各類負荷的電價彈性響應(yīng)模型，進而修正和完善現(xiàn)有的負荷預(yù)測模型。

9號文及配套文件都明確提出要加強需求側(cè)管理，從而有利于削減或轉(zhuǎn)移高峰用電負荷、節(jié)約大量電源電網(wǎng)投資、提升電力應(yīng)急保障能力、消納可再生能源發(fā)電、推動智能電網(wǎng)新技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展、促進節(jié)能減排等。這將改變電力用戶的用電行為，從而改變電力負荷需求，影響電網(wǎng)側(cè)的經(jīng)濟性、潮流分布、系統(tǒng)供電可靠性、電能質(zhì)量、增進市場競爭性等。

2.2 電源開發(fā)

在電力市場中，電源上網(wǎng)電價預(yù)測和負荷預(yù)測是優(yōu)化決策的兩個基本條件。電廠投資者根據(jù)上網(wǎng)電價預(yù)測結(jié)果選擇場址并評估盈利前景。電價預(yù)測比負荷預(yù)測更為困難，上網(wǎng)電價變化不具備增長性，而且受到供需變化、燃料價格波動、網(wǎng)絡(luò)阻塞等更多非確定性因素影響，這些因素很難檢測和量化，難以納入電價預(yù)測模型，進而加大電源開發(fā)決策難度。另外，風(fēng)電及光伏等清潔能源大規(guī)模開發(fā)利用顯著增加了電力系統(tǒng)規(guī)劃難度。

集中式清潔能源發(fā)電的影響主要體現(xiàn)在電源側(cè)和電網(wǎng)側(cè)。電源側(cè)的風(fēng)電及光伏隨機性和間歇性強烈，影響電量平衡計算與分析精度，增加電源規(guī)劃難度（特別是調(diào)峰、調(diào)頻電源規(guī)劃）；為了更好地消納，需要考慮上網(wǎng)變電設(shè)備的規(guī)劃，增加變電站規(guī)劃的工作內(nèi)容；電源出力極易受氣候因素影響，對近區(qū)電網(wǎng)產(chǎn)生較大的潮流波動，大量電力電子器件帶來諧波，配套的無功補償設(shè)備可能和電網(wǎng)線路電抗諧振帶來諧波，從而影響電能質(zhì)量。在電網(wǎng)側(cè)，隨著接入大規(guī)模清潔能源，電網(wǎng)的系統(tǒng)慣量、潮流分布、線路輸送功率都將改變，影響電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定性，在規(guī)劃設(shè)計中需充分考慮機組選型、電網(wǎng)拓撲及運行方式等帶來的影響；如果送出線路較長，與高電壓等級電網(wǎng)電氣距離較大，可能還會造成動態(tài)穩(wěn)定問題；清潔能源大規(guī)模開發(fā)利用，可能會降低某些變電設(shè)備利用率、增加電網(wǎng)調(diào)壓、調(diào)峰及調(diào)頻方面費用，影響電力系統(tǒng)經(jīng)濟性。

分布式發(fā)電的電源數(shù)量多、安裝位置分散且靠近用戶側(cè)，分布式電源選址、容量、與電網(wǎng)的連接方式及故障處理方法影響電力系統(tǒng)負荷預(yù)測精度、配電網(wǎng)供電質(zhì)量和供電可靠性。在電源側(cè)，分布式發(fā)電增加電源出力預(yù)測的不確定性，加大電源規(guī)劃的難度（特別調(diào)峰調(diào)頻機組計劃安排），也增加負荷預(yù)測的不確定性，影響電量平衡分析的精確度。在電網(wǎng)側(cè)，配電網(wǎng)接入分布式電源后，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由放射型變?yōu)槎嚯娫葱?，潮流隨之發(fā)生變化，短路電流水平也增加，潮流預(yù)測及控制更為困難，影響電網(wǎng)損耗；配電網(wǎng)電壓波動頻繁，加大無功電壓規(guī)劃難度。由于更靠近負荷側(cè)，裝機容量較大的分布式電源啟?？赡軙斐捎脩綦妷洪W變；大量非線性負載還會引起諧波污染。

2.3 系統(tǒng)潮流變化

電力市場環(huán)境下，電網(wǎng)調(diào)度將依照電廠報價高低來確定成交電價、成交量及優(yōu)先調(diào)度次序，這造成系統(tǒng)潮流不確定性；各電廠按實現(xiàn)利潤最大化安排生產(chǎn)，競價策略不斷調(diào)整，市場平衡點因此會不斷變化；用戶將自主選擇電力供應(yīng)商，電力供求關(guān)系變化會更為頻繁，很可能產(chǎn)生大規(guī)模、遠距離的輸電交易，電網(wǎng)不僅需要盡可能利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)傳輸足夠的區(qū)域容量，而且需要建設(shè)新的輸電線路減少潮流動態(tài)變化造成的輸電網(wǎng)絡(luò)阻塞。

電力市場改革把經(jīng)濟性提到了一個新高度，未來OPF（最優(yōu)潮流優(yōu)化）應(yīng)該積極尋找提高系統(tǒng)運營效率和經(jīng)濟效益的規(guī)律和方法，追求系統(tǒng)運行總成本最低或者基于交易規(guī)則使整個市場購電費用最低。

2.4 系統(tǒng)安全可靠性

傳統(tǒng)電網(wǎng)系統(tǒng)中，可靠性高于經(jīng)濟性；而在電力市場中，可靠性服務(wù)于經(jīng)濟性，市場參與者對經(jīng)濟利益的追求是維持電網(wǎng)安全可靠運行的主要動力，安全性將融于經(jīng)濟性，電網(wǎng)運行決策將由安全性、可靠性和經(jīng)濟性共同決定。

電網(wǎng)公司為了獲得更大的經(jīng)濟利益，將根據(jù)靜態(tài)穩(wěn)定儲備所能帶來的經(jīng)濟利益確定儲備系數(shù)大小，由經(jīng)濟效益決定備用容量、確定N-1標準是否執(zhí)行及執(zhí)行到什么程度；提高系統(tǒng)安全可靠性的除了改善網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，還可能通過切機、切負荷等措施；暫態(tài)穩(wěn)定計算時，將綜合考慮各類故障概率、可能的負荷損失、面向暫態(tài)穩(wěn)定性提高需要的投入及維護費用等，確定最有利的網(wǎng)絡(luò)方案。

系統(tǒng)中的設(shè)備分屬不同公司時，某公司的設(shè)備故障可能使其他公司設(shè)備被切除；與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計、運行中對繼電保護配置需要采用不同的方案；由于各市場主體相互獨立，電網(wǎng)公司也需要事先與其他各方達成協(xié)議，明確切機、切負荷、解列等賠償原則，以便在運行穩(wěn)定性受威脅時按協(xié)議采取措施。

2.5 輸電網(wǎng)規(guī)劃

電力市場環(huán)境下，輸電網(wǎng)規(guī)劃將面臨負荷、電源、潮流、設(shè)備投退、競爭關(guān)系、政策、社會經(jīng)濟、商業(yè)模式、投資收益等方面更多的不確定性因素。輸電網(wǎng)規(guī)劃過程中需要充分考慮并客觀合理地描述這些不確定因素，建立更恰當?shù)妮旊娋W(wǎng)規(guī)劃模型，有效提高規(guī)劃靈活性及適應(yīng)性，避免投資和安全運行風(fēng)險。

2.6 配售電側(cè)規(guī)劃

隨著增量配電投資業(yè)務(wù)的有序開放，納入配電網(wǎng)規(guī)劃需要考慮的主體變得多元化；配電網(wǎng)規(guī)劃將面臨更多個性化要求，輸電、售電環(huán)節(jié)也應(yīng)在規(guī)劃中考慮，規(guī)劃內(nèi)容由此變得更加多樣化；在規(guī)劃中需要全面細致考慮伴隨分布式能源的復(fù)雜性以及不確定性，使配電網(wǎng)靈活性更高；配電網(wǎng)規(guī)劃指導(dǎo)思想轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏C合資源優(yōu)化，政府對電力規(guī)劃的統(tǒng)籌監(jiān)管職能進一步強化，更加注重有效合理地協(xié)調(diào)各級、各類規(guī)劃間的關(guān)系，更謹慎地審批配電網(wǎng)規(guī)劃。

售電側(cè)的改革將打破售電市場及增量配電網(wǎng)市場的壟斷、降低電價、促進清潔能源發(fā)展、提高能源利用效率。配售電新進市場主體為保障自身設(shè)備充分利用、獲取更多投資收益，將會在用戶側(cè)廣泛開展需求側(cè)管理，影響用戶負荷特性；同時還將會大力推廣電能替代技術(shù)，豐富電力系統(tǒng)負荷類型，增加用電量。在電源側(cè)，配售電新進市場主體為促進資本利益最大化，將會積極利用分布式發(fā)電及儲能技術(shù)，增加電源規(guī)劃及出力預(yù)測難度。在電網(wǎng)側(cè)，配售電新進市場主體為降低運營成本，滿足用戶差異化供電需求，給用戶提供更優(yōu)質(zhì)的電力服務(wù)，將會對上級輸配電網(wǎng)安全、可靠、靈活供電提出更為苛刻的要求。

2.7 電力市場技術(shù)支持系統(tǒng)

不同階段的電力市場技術(shù)支撐平臺構(gòu)建要求取決于市場運營模式。在電力市場環(huán)境下，市場模式由原來的發(fā)電側(cè)單邊市場變?yōu)榘l(fā)電側(cè)、用電側(cè)聯(lián)動的雙邊市場；因而技術(shù)支撐平臺的業(yè)務(wù)融合度更高，與調(diào)度、營銷、財務(wù)、計量等系統(tǒng)需要高度融合，及時交互電網(wǎng)運行、電能計量、電能結(jié)算等大量信息；技術(shù)支撐平臺應(yīng)至少包括EMS、電能計量、負荷和電價預(yù)報、自適應(yīng)性評估管理、合同管理、期貨交易管理、調(diào)度決策支持、即時信息、結(jié)算、發(fā)電公司競價管理、配電公司及大用戶數(shù)據(jù)申報等系統(tǒng)，支持系統(tǒng)服務(wù)對象劇增也使得系統(tǒng)計算的復(fù)雜性和實時性要求更高。

3 工作思路及對策

3.1 規(guī)劃思路轉(zhuǎn)變

電力市場環(huán)境下，電網(wǎng)規(guī)劃的最終目標仍然需要面向社會效益，但各方的直接目的將由成本最小化變?yōu)槔麧欁畲蠡?，幫助電網(wǎng)投資者實現(xiàn)利潤最大化是電網(wǎng)規(guī)劃的重要目標，主要問題是如何較好地實現(xiàn)投資回收。為了滿足電力需求及安全運行需要，電力系統(tǒng)的規(guī)劃目標、方式、方法等需要做很大調(diào)整。電網(wǎng)規(guī)劃的關(guān)鍵步驟是基于發(fā)電、輸電、和負荷規(guī)律，量化各方面風(fēng)險，同時從經(jīng)濟角度和工程多角度評估各類規(guī)劃方案，有效降低風(fēng)險。

3.2 輸電網(wǎng)規(guī)劃

隨著發(fā)電和輸電環(huán)節(jié)的分離，輸電網(wǎng)規(guī)劃目標不再單以社會利益最大化，同時還要追求利益最大化，規(guī)劃方案需要綜合考慮經(jīng)濟性和可靠性。需求側(cè)管理使人們重新認識供電可靠性，用戶為了更高的供電可靠性愿意支付相應(yīng)費用，電價需要對此有所考慮；電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)除了投資成本、運行成本，還應(yīng)考慮由于缺電帶來的需求側(cè)缺電損失成本。

電力市場環(huán)境下，輸電網(wǎng)規(guī)劃面臨的首要問題是充分認識和量化所面臨的大量不確定性因素，使規(guī)劃方案更加合理，隨機規(guī)劃、灰色規(guī)劃、模糊規(guī)劃、盲數(shù)規(guī)劃、集對理論規(guī)劃、聯(lián)系數(shù)理論規(guī)劃、多場景分析等方法都有比較好的實際借鑒意義。另外，電網(wǎng)運行要保證充分滿足用戶的用電需求，順利實現(xiàn)各方之間的電力交易，還需積極應(yīng)用阻塞管理的輸電網(wǎng)規(guī)劃方法。

3.3 配網(wǎng)規(guī)劃

電力負荷預(yù)測的準確性會直接影響配電網(wǎng)規(guī)劃質(zhì)量。除了傳統(tǒng)負荷，電力市場環(huán)境下的負荷預(yù)測還要考慮電動汽車等新型負荷，這些新型負荷增加給規(guī)劃帶來更多關(guān)于隨機性和間歇性的新難題。配電網(wǎng)規(guī)劃中，需要積極創(chuàng)新研究基于不確定性負荷預(yù)測方法及規(guī)劃方法，靈活設(shè)計網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，在保證可靠性前提下，幫助減小建設(shè)成本。

4 結(jié)論

新一輪電力體制改革使得電力系統(tǒng)規(guī)劃工作面臨市場主體多元化、規(guī)劃內(nèi)容多樣化、規(guī)劃需求更嚴格、不確定性更突出等典型挑戰(zhàn)，電網(wǎng)規(guī)劃者需要深入研究行業(yè)發(fā)生的深刻變化，主動變革規(guī)劃設(shè)計的指導(dǎo)思想適應(yīng)時代要求，積極思考各方利益訴求，合理統(tǒng)籌技術(shù)經(jīng)濟、需求側(cè)、環(huán)境、社會、經(jīng)濟等需求，尤其需要認真分析各類不確定因素，主動管理相關(guān)風(fēng)險，從而制定輸出具有良好適應(yīng)性、和靈活性規(guī)劃方案，才能更好地保證優(yōu)化綜合資源利用，實現(xiàn)良好的經(jīng)濟、環(huán)境和社會效益。

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作者簡介：李榮昌（1982-），男，云南大理人，工程師，主要研究方向：電力系統(tǒng)自動化及行業(yè)解決方案等。