基于保障大電網(wǎng)的負荷管理研究

肖宇華

摘要：文章基于保障大電網(wǎng)的管理理念，提出了應對策略，明確負荷管理參與各方的責任，全面升級改造負荷管理系統(tǒng)，科學選擇可中斷負荷，研究可行的激勵機制，開展電力負荷的柔性互動調(diào)控，完善特高壓事故應急預案，納入負荷管理快速響應系統(tǒng)，對新形勢下的電力負荷管理工作提供了解決方案。

關(guān)鍵詞：特高壓；區(qū)外來電；負荷管理；快速響應；大電網(wǎng)；電力系統(tǒng) 文獻標識碼：A

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

1 研究背景

當前，我國正全力推進特高壓電網(wǎng)建設，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，對于實現(xiàn)區(qū)域電力資源互濟發(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外送電源的異常或故障，電網(wǎng)運行呈現(xiàn)出新的特性，電網(wǎng)安全風險相應增大。以江蘇電力為例，今年夏季江蘇最大調(diào)度用電負荷為9278萬千瓦，比2015年增加798萬千瓦，同比增長9.4%，需要引入大量區(qū)外來電，滿足全省電力供應需求。今年夏季區(qū)外來電最大達1817萬千瓦，約占最高用電負荷20%，為江蘇用電提供有力保障的同時也提出了新的挑戰(zhàn)。2015年9月19日21時57分，錦蘇特高壓直流因送端遭雷擊導致雙極閉鎖，華東電網(wǎng)頻率短時間內(nèi)下降到49.563Hz，近十年來首次跌破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100萬千瓦。

目前負荷管理系統(tǒng)無法滿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)定運行，又能減少社會生產(chǎn)生活影響的負荷調(diào)節(jié)手段。本文基于上述需求，提出了基于保障大電網(wǎng)的負荷管理思想，通過負荷參與電網(wǎng)快速響應，在特高壓送電通道故障后，充分發(fā)揮負荷管理參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)的能力，實現(xiàn)大電網(wǎng)安全平穩(wěn)運行的目標。

2 傳統(tǒng)負荷管理中存在的問題

自20世紀90年代起，我國逐漸建立了中國特色的負荷管理系統(tǒng)，運用計算機管理、數(shù)據(jù)傳輸、自動控制等技術(shù)實現(xiàn)了用戶電力負荷的遠程監(jiān)控，為實施“迎峰度夏”“迎峰度冬”用電高峰期間實施有序用電提供了技術(shù)支撐。以江蘇為例，全省共有專變用戶307.7萬戶，已安裝負荷管理終端296.7萬臺，其中具備有序用電功能終端143.8萬臺，用戶覆蓋率45.12%，接入負荷1.5億千瓦，占比20%左右。負荷管理系統(tǒng)在有序用電的年度方案編制、控制指令下達、負荷數(shù)據(jù)反饋和決策分析等方面發(fā)揮著舉足輕重的作用。但隨著對用戶負荷控制的精準度、時效性、數(shù)據(jù)處理等方面的要求越來越高，現(xiàn)有的負荷管理系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足大電網(wǎng)時代的安全運行要求。

2.1 現(xiàn)有負荷管理系統(tǒng)響應速度慢、成功率低

負荷管理系統(tǒng)目前采用GPRS公網(wǎng)通信和230MHz無線專網(wǎng)兩種方式進行數(shù)據(jù)傳輸，通信速率只有20kb/s，穩(wěn)定性也不佳，導致負荷管理系統(tǒng)響應速度慢，一般遠程實現(xiàn)降低用戶負荷，需要30～60秒時間，且實施成功率不高，一般在60%左右，無法滿足特高壓緊急故障后，快速有效應對的要求。

2.2 現(xiàn)有負荷管理模式多為剛性調(diào)控

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

3 基于保障大電網(wǎng)的負荷管理研究

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影響。經(jīng)研究，可建立電網(wǎng)運行和負荷控制的協(xié)同處置機制，在電力負荷管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，建立負荷快速響應系統(tǒng)，實現(xiàn)與調(diào)度系統(tǒng)的無縫對接。在特高壓應急處置階段，通過用電負荷的快速響應調(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，明確負荷管理參與各方的責任

政府部門職責一方面是考慮全社會及電網(wǎng)需求，出臺負荷調(diào)控相關(guān)的政策法規(guī)、電價激勵政策及節(jié)能政策，同時授權(quán)、指導、監(jiān)督電力公司的負荷調(diào)控，做到公平、公正、公開。對于電力公司主要是根據(jù)電網(wǎng)供需平衡，組織實施負荷調(diào)控，必要時進行設備投資；能源服務商除了為用戶提供能源服務，同時聚合用戶參與電網(wǎng)互動，電力用戶則根據(jù)當前電價和激勵政策，參與電力公司組織的負荷調(diào)控工作。

3.2 實現(xiàn)負荷的快速響應，全面改造升級負荷管理系統(tǒng)

3.2.1 通信實時傳輸改造?，F(xiàn)行GPRS公網(wǎng)通信和230MHz無線專網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速度僅為20kb/s，早已無法滿足大電網(wǎng)快速負荷響應的需求，需要對負荷管理系統(tǒng)進行光纖通信改造，數(shù)據(jù)傳輸速度提升至1gb/s。

3.2.2 主站功能升級完善。當前負控系統(tǒng)主站存在多數(shù)據(jù)并發(fā)處理能力不足，系統(tǒng)應具備批量快速處理數(shù)據(jù)的能力，實現(xiàn)數(shù)萬個回路監(jiān)測點的遙測、遙控的功能，可在調(diào)度要求的時限內(nèi)分解負荷控制指令并下發(fā)到負控終端。

3.2.3 終端設備升級改造。現(xiàn)有負控終端受天氣、地形及信號干擾等客觀因素影響通信不穩(wěn)定，終端設備需要升級改造，新增光纖通信功能、加密、分路采樣、獨立控制等功能，具有控制回路啟動、閉鎖、自檢、測試功能，具備分路秒級采集控制能力。

3.3 科學選擇可中斷負荷，開展電力負荷的柔性調(diào)控

現(xiàn)有負荷管理系統(tǒng)均為剛性調(diào)控，在實現(xiàn)負荷控制秒級響應的前提下，可以對用戶實現(xiàn)柔性調(diào)控，只調(diào)控用戶的可中斷負荷，保留用戶的重要負荷。

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

可中斷負荷主要是除第一類安全保障負荷外的第三類負荷和部分第二類負荷。以江蘇為例，2016年江蘇夏季最高負荷為9278萬千瓦，其中空調(diào)負荷約為3400萬千瓦，占全網(wǎng)用電負荷的36%，如果其中10%的空調(diào)負荷參與保障大電網(wǎng)的負荷管理，僅此一項負荷的控制能力就將達300萬千瓦，既大幅降低了負荷調(diào)控對用戶的影響，也極大緩解了電網(wǎng)夏季用電高峰的壓力。

3.4 研究可行的激勵機制，實施友好互動的負荷調(diào)控

目前的電力負荷調(diào)節(jié)大多為單向調(diào)控，用戶被動地接受降負荷指令。新形勢下，應綜合考慮用戶參與電網(wǎng)互動的能力和意愿，需要配套以補償激勵為主、電價機制為輔的負荷參與大電網(wǎng)互動調(diào)控的政策激勵機制。對于自動式負荷管理快速響應的群控用戶，通過一定補貼，引導用戶同意將可中斷負荷作為電網(wǎng)應急備用的運行模式，與用戶簽訂年度可中斷負荷管理協(xié)議。積極開展需求響應，利用補貼手段引導廣大電力用戶參與大電網(wǎng)的負荷管理調(diào)控。

在實際操作過程中，建議采用國網(wǎng)電子商務平臺、微信電力公司公眾號等對外開放的新媒體平臺支撐海量用戶進行可中斷負荷的申報、交易、結(jié)算等市場行為，讓用戶自愿參加，為用戶省心、省錢，體現(xiàn)平等、互利、多贏的原則，實現(xiàn)真正的柔性互動。

3.5 完善特高壓事故應急預案，納入負荷管理快速響應系統(tǒng)

3.5.1 方案編制。預先編制特高應急處置預案，納入負荷快速響應系統(tǒng)，并根據(jù)不同時段用戶負荷的可控能力動態(tài)調(diào)整。針對調(diào)度下發(fā)的負荷控制指令，自動匹配相應預案，生成控制方案。

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

3.5.3 實時反饋。負荷快速響應系統(tǒng)根據(jù)終端設備反饋的控制結(jié)果以及控制前后實時負荷對比，對控制的效果進行評估，將評估結(jié)果實時反饋給調(diào)度自動化系統(tǒng)，以便開展進一步優(yōu)化控制行動。

4 結(jié)語

隨著特高壓交直流電網(wǎng)建設的不斷推進，以江蘇為代表的我國東部發(fā)達地區(qū)電網(wǎng)的區(qū)外來電會越來越多，有效改善電力資源配置的同時，對電網(wǎng)安全提出了新的挑戰(zhàn)，這就需要不斷提升負荷管理水平，創(chuàng)新負荷快速響應技術(shù)，構(gòu)建基于保障大電網(wǎng)的負荷管理快速精準響應系統(tǒng)是維護未來特高壓互聯(lián)電網(wǎng)安全的重要保障。

參考文獻

[1] 李斌.江蘇電力負荷管理的創(chuàng)新及實踐[J].電力需求側(cè)管理，2015，17（5）.

[2] 顏慶國.有序用電用戶負荷特性分析方法研究[J].江蘇電機工程，2014，33（6）.

（責任編輯：小 燕）