特高壓交直流混聯(lián)電網運行風險綜合防控體系建設

_特高壓交直流混聯(lián)電網運行風險綜合防控課題組

一、實施背景

管理創(chuàng)新是現(xiàn)代企業(yè)破解發(fā)展難題、不斷成長壯大的不竭動力。在建設“一強三優(yōu)”現(xiàn)代公司、服務中原崛起的征程中，省電力公司面臨電網運行模式發(fā)生重大轉變的巨大挑戰(zhàn)。為保證進入特高壓交直流混聯(lián)新時期的河南電網及全國互聯(lián)電網的安全穩(wěn)定運行，必須以防控交直流混聯(lián)電網運行風險為重點，創(chuàng)新工作思路、創(chuàng)新工作機制、創(chuàng)新工作方法、創(chuàng)新制度保障，扎實做好特高壓交直流混聯(lián)電網運行風險綜合防控工作。

（一）身處大電網核心區(qū)域安全運行面臨新挑戰(zhàn)

在全國聯(lián)網的大格局中，河南電網由于處于“三華—兩北”大型特高壓電網的重要互聯(lián)位置，越發(fā)顯現(xiàn)出大電網運行的特性：大電網的一體化特征愈加明顯，電網運行的局部問題更容易被放大。大電網時代的來臨使河南電網的安全穩(wěn)定運行面臨來自多方面的挑戰(zhàn)：區(qū)外直流送端電網的故障可能直接影響河南電網的運行，區(qū)內直流系統(tǒng)的故障可能直接帶來交流系統(tǒng)區(qū)域間的潮流轉移和功率波動。

（二）特高壓交直流混聯(lián)電網運行機理變化提出新課題

作為全國第一個出現(xiàn)特高壓交直流混聯(lián)的省級電網，電網運行機理發(fā)生深層次變化，河南電網面臨因機理改變而帶來的大量新問題，對電網的安全運行和風險防控提出了更高要求。隨著特高壓交直流混聯(lián)電網的形成，交直流耦合特性進一步加深，研究分析表明，省網幾乎全部的500千伏交流線路，以及鄭州、開商、焦新等直流近區(qū)約60%的220千伏線路，單相、三相故障均可能導致天中直流換相失敗，嚴重情況下可能誘發(fā)直流閉鎖造成網內大量功率缺失。

（三）大容量跨區(qū)域輸電對電網安全穩(wěn)定提出新要求

特高壓天中直流額定輸送容量800萬千瓦，是世界上第一個將風電、光伏和火電打捆外送的特高壓直流輸電工程，輸電距離2210公里；作為受端的河南電網面臨大容量跨區(qū)域輸電的實際情況，網架結構呈現(xiàn)“強直弱交”的特性。對于河南電網，若特高壓直流系統(tǒng)故障發(fā)生閉鎖，將導致直流功率轉移到混聯(lián)運行的特高壓交流通道，可能使電壓崩潰和功角失穩(wěn)相互耦合，進而破壞整個系統(tǒng)的穩(wěn)定。

（四）特高壓交直流混聯(lián)電網安全運行政治經濟意義重大

天中直流工程是國家電網公司落實中央新疆開發(fā)戰(zhàn)略的重要舉措。利用特高壓輸電線路，將西北部的風電、光伏等清潔能源輸送至河南經濟中心，不但能夠緩解河南能源緊張局面，而且能夠利用西、北部清潔能源“驅散霧霾”，成為破解河南能源安全與環(huán)境保護困局的必然選擇。

二、基本內涵

以保障特高壓交直流混聯(lián)電網安全穩(wěn)定運行為目標，省公司強化部門協(xié)同配合，借鑒供應鏈協(xié)同管理思想，全面梳理電力流供應鏈上電源、電網、負荷各環(huán)節(jié)風險，扎實開展網格化的全面風險管理，建設實施了基于供應鏈協(xié)同（Supply Chain Collaboration, 簡稱SCC）管理方法的三維網格化風險綜合防控體系，體現(xiàn)了“三方協(xié)同、風險共擔”的核心思想。

“三方協(xié)同、風險共擔”是指依據供應鏈協(xié)同管理理論，在電力流供應鏈上，綜合考慮三方利益，以電網公司為支點，高效協(xié)同上游發(fā)電企業(yè)及下游用戶，共同應對系統(tǒng)性風險，提升電力系統(tǒng)整體風險防控水平。

電力供應鏈協(xié)同三維網格化風險綜合防控體系包含電力流供應鏈上“源—網—荷”維度、“專業(yè)技術”維度和“風險管控”維度的全過程管理。

三、主要做法

省公司通過特高壓交直流混聯(lián)電網運行風險綜合防控體系的建設實施，建立了組織、機制、制度、平臺“四位一體”的防控體系，組織實施了“網源協(xié)同、網網協(xié)同、網荷協(xié)同”三大協(xié)同管理，通過全面落實各項防控措施，使“三側九項”重點運行風險得到有效管控。

（一）建立組織體系，為科學決策風險防控體系建設提供保障

隨著特高壓交直流混聯(lián)電網的建設，省公司特高壓交直流混聯(lián)電網運行風險綜合防控體系的建設實施也同步開展。在規(guī)劃特高壓交流南陽站主變落地之初，省公司即高度重視，迅速成立領導小組等相應組織機構，開展綜合風險防控體系建設，組織公司各技術管理部門科學決策電網運行風險綜合防控的各項工作。領導小組以特高壓交直流混聯(lián)電網運行風險綜合防控體系建設實施為抓手，統(tǒng)一領導河南電網運行風險防控工作。在天中直流投產前，組織開展特高壓交直流混聯(lián)電網的適應性研究，實施了系統(tǒng)性的電網運行風險梳理、辨識和防控措施等系列研究工作。

特高壓交直流混聯(lián)電網運行風險綜合防控體系建設實施領導小組通過對涉及電網運行安全風險防控相關工作方案的組織制定、工作推進中的總體協(xié)調、決策部署的督察督辦、混聯(lián)電網運行與管理重大事項和重要信息的匯總和及時通報等具體工作，科學決策、持續(xù)推進電網運行與管理水平不斷提升。工作組則具體把握特高壓交直流混聯(lián)電網運行風險綜合防控體系的細節(jié)工作，負責各項電網安全穩(wěn)定措施的全面實施，組織研究電網安全穩(wěn)定工作，開展專業(yè)技術交流，提出電網安全穩(wěn)定工作建議和意見。

（二）創(chuàng)新風險防控體系機制建設，確保風險防控措施全面落實

1.明確技術管理目標，系統(tǒng)性管控運行風險

圖1 源、網、荷三側運行風險梳理辨識

圖2 源網荷三方協(xié)同運行

為實現(xiàn)保障特高壓交直流混聯(lián)電網安全穩(wěn)定運行的管理目標，對電網的運行風險進行深入細致的梳理排查，根據河南電網的實際具體情況，在源網荷三側識別出了九項重點運行風險，通過扎實有效的風險管理，確?！叭齻染彭棥敝攸c運行風險可控、能控、在控。

針對電源側風險，進行詳細梳理和研究分析，全面、準確地掌握風險成因，并依據風險的成因、表象提出技術監(jiān)測方法；根據影響大小和時間尺度提出風險綜合分級標準；根據發(fā)電機組的可靠性和可調性提出風險動態(tài)評價方法。

針對電網側風險，重視特高壓交直流混聯(lián)背景下河南及大區(qū)互聯(lián)電網的運行風險的防控，相關防控工作在電網規(guī)劃、建設、運行管理階段中持續(xù)滾動開展。在電網規(guī)劃及運行方式計算中，將天中直流投產后河南電網適應性研究列為重大專題，深入研究天中直流接入后河南電網穩(wěn)定特性及特高壓交直流耦合特性，分析了河南電網運行控制策略及安全域，同時在總部相關部門的指導下創(chuàng)新性地提出并實施了天中直流閉鎖后多回直流聯(lián)合調制與快切負荷協(xié)調控制穩(wěn)控系統(tǒng)配置方案，在保證電網安全穩(wěn)定運行前提下最大限度地減少經濟損失、降低社會影響。分析天中直流接入后河南電網面臨的電力疏散、短路電流等方面存在的問題，提出并落實500千伏出串、輸電通道加強等解決措施，保障河南電網安全穩(wěn)定運行。

針對負荷側風險，為了當前階段保證特高壓交直流混聯(lián)電網的安全穩(wěn)定運行，在特高壓直流發(fā)生故障時，大量的功率缺額需要采取多回直流聯(lián)合調制及快切負荷措施。針對河南特高壓交直流混聯(lián)電網運行現(xiàn)狀，綜合考慮河南電網負荷結構及電解鋁企業(yè)具有用電負荷平穩(wěn)持續(xù)、負荷量大、短時間停電影響小等特點，確定電解鋁企業(yè)為河南快速切除負荷客戶群體，并通過采取一系列技術措施、管理措施，從安全、經濟、服務三個方面著手創(chuàng)新服務，最大限度地減少電解鋁用戶負荷切除后的各類風險。

2.三大協(xié)同高效順暢，綜合防控體系立體管理科學有序

面對特高壓交直流混聯(lián)電網運行風險，省公司系統(tǒng)性思考，借鑒供應鏈協(xié)同管理思想，建立了“網源協(xié)同、網網協(xié)同、網荷協(xié)同”三大協(xié)同機制。

網源協(xié)同，全面加強過程管控。省公司在準確辨識風險的基礎上，采取有效的協(xié)同策略，先后多次召集10余家發(fā)電廠，召開電網相關參數管理推進會，與雙方建立了對“電壓穩(wěn)定控制風險”和“頻率穩(wěn)定控制風險”的共管機制，通過對勵磁系統(tǒng)涉網參數、一次調頻相關參數等關鍵技術指標的綜合治理，保證了這些關鍵技術指標可控、在控和穩(wěn)控。

網網協(xié)同，共同抵御系統(tǒng)風險。特高壓交直流混聯(lián)特性是在“三華—兩北”電網互聯(lián)的大背景中呈現(xiàn)的，因此大電網面臨的新問題就應該綜合利用大區(qū)支援能力及各區(qū)域電網的自身優(yōu)勢，協(xié)同開展風險防控工作。

在對電網解列失步風險的防范中，通過綜合評估天中直流發(fā)生閉鎖后可能引起的穩(wěn)定風險，在國網公司各專業(yè)部門的指導下，協(xié)同華中電網相關省市電網，構建混聯(lián)電網第二道安全防線，通過優(yōu)先回降華中—華東直流系統(tǒng)東送功率，必要時切除河南、湖北部分用電負荷的技術措施，減少華北—華中交流聯(lián)網線路的功率波動，大幅提高混聯(lián)電網的穩(wěn)定性。

網荷協(xié)同，合約保證風險共擔。根據技術分析確定的快切電解鋁企業(yè)負荷的風險防控措施，需要獲得各電解鋁企業(yè)的充分諒解和配合才能得以實施。為此，省公司一是多次走訪相關電解鋁企業(yè)，深入了解企業(yè)生產特性，逐戶幫助指導電解鋁企業(yè)制定預案，組織定期開展應急演練，幫助其規(guī)范內部突發(fā)停電的應急管理，有效控制和降低事后損失，減少企業(yè)次生災害發(fā)生。二是固化戰(zhàn)略合作關系，積極實施合約策略，通過借助當地政府的溝通協(xié)調，與各電解鋁企業(yè)簽訂切負荷相關協(xié)議，解決了特定情況下切負荷行為正當性問題，有效規(guī)避了違約賠償的法律風險。三是創(chuàng)新客戶服務，主動上門開展設備診斷服務，定期巡視檢查直流穩(wěn)控裝置運行情況，縝密構建電力客戶電力設備正常運行狀態(tài)、檢修狀態(tài)、故障及事故狀態(tài)下的聯(lián)動工作機制及信息互通機制，制定個性化的服務方案，消除企業(yè)后顧之憂。

（三）加強規(guī)范建設，形成制度保障，有效提升管理水平

重視流程管理，風險管控實施清晰規(guī)范。建立順暢的流程是風險防控體系中管控措施各環(huán)節(jié)清晰規(guī)范、執(zhí)行到位的重要保障。電源側、電網側、負荷側都制定了整體性的風險管理流程。

重視制度建設，風險防控機制保障有力。河南電網為配合特高壓交直流混聯(lián)電網運行風險綜合防控體系的建設實施，頒布出臺了《河南電網運行安全風險管理規(guī)定（試行）》，明確了特高壓交直流混聯(lián)后的河南電網開展運行風險綜合防控的各項具體要求。

構建指標體系，風險防控效果精益評價。特高壓交直流混聯(lián)電網運行風險綜合防控體系的建設實施過程中，省公司非常重視評價體系建設，通過量化的指標反映發(fā)現(xiàn)的問題、存在的差距和取得的成效。例如電網側在風險評估工作中形成了完善的風險指標，同時考慮了風險的危害（損失）和風險發(fā)生的可能性（概率），進而綜合評估電網風險的大小和確定電網風險的等級。

（四）搭建技術平臺，提升信息化支撐水平

搭建技術平臺是三維網格化風險綜合防控體系的重要組成部分，河南公司圍繞電力流供應鏈，結合大電網發(fā)展需求，構建了河南電網機網協(xié)調在線監(jiān)測系統(tǒng)平臺、河南電網運行與安全防御技術保障系統(tǒng)平臺、河南電網穩(wěn)控裝置監(jiān)視與管理系統(tǒng)平臺，從電源、電網、負荷三側通過量化、信息化的管理系統(tǒng)建設運行，對主要關鍵風險指標進行監(jiān)測和分析，全面提升信息化支撐水平。

四、實施效果

（一）特高壓交直流混聯(lián)電網的運行風險得到有效管控

在供應鏈協(xié)同管理思想的指導下，特高壓交直流混聯(lián)電網運行風險綜合防控體系的建設實施，最突出的效果就是使特高壓交直流混聯(lián)條件下的電網運行風險得到有效管控。具體表現(xiàn)為：

電源側的主要運行風險得到有效管控。2011年以來持續(xù)的參數監(jiān)控和風險治理，使發(fā)電企業(yè)勵磁系統(tǒng)參數協(xié)調率由23.3%提升至92.3%，顯著增強了故障過程中發(fā)電機動態(tài)無功支撐能力，為抵御電壓穩(wěn)定控制風險提供了重要保障。通過2012年以來對電廠一次調頻系統(tǒng)開展的綜合風險治理和管控，在發(fā)生直流閉鎖故障時，河南電網機組一次調頻功率可增發(fā)1000兆瓦以上，有效減小了特高壓長南線功率波動幅度，降低了華北—華中電網解列風險，為抵御頻率穩(wěn)定控制風險提供了重要保障。

電網側的主要運行風險得到有效管控。通過采取以多回直流聯(lián)合調制為主，以切除電解鋁負荷配合、切除豫北其他工業(yè)負荷為補充的穩(wěn)控策略，有效防范了現(xiàn)階段特高壓混聯(lián)電網的失步風險；通過采取500千伏線路出串運行的策略，大幅降低了相應變電站的短路電流，消除了特高壓直流引起的短路電流超標風險；通過500千伏線路增容改造、通道加強等具體方案的實施，有效滿足了河南電網接納直流電力需求，解決了直流送出近區(qū)及省網重要斷面存在“卡脖子”問題，消除了潮流疏散受阻風險；針對因交流系統(tǒng)故障造成直流連續(xù)換相失敗發(fā)生概率較高的6座500千伏變電站實施差異化運維，有效降低了由連續(xù)換相失敗造成直流閉鎖的風險。

同時，針對上述各種風險，在每年年度運行方式分析中均按風險防控體系的要求滾動組織專題研究，確保了對風險的全過程系統(tǒng)管控。

負荷側的主要運行風險得到有效管控。通過政府、供電企業(yè)、電解鋁企業(yè)三方有效溝通協(xié)商，7家地市發(fā)改委批復了切負荷方案，省公司與7家電解鋁企業(yè)簽訂了快切負荷相關協(xié)議，實現(xiàn)了互利共贏，規(guī)避了法律糾紛風險；由于加強有序用電管理并完善有序用電方案和重要客戶保電應急預案，強化95598客戶服務和現(xiàn)場服務質量，有效減少了因大面積停電造成客戶不滿、投訴增多等形成服務事件的風險。

（二）實現(xiàn)了“電從遠方來”的河南能源資源優(yōu)化配置

特高壓交直流混聯(lián)電網運行風險綜合防控體系的建設與實踐，實現(xiàn)了戰(zhàn)略層核心思想的協(xié)同與融合，即國家電網公司“以電代煤、以電代油、電從遠方來”的能源戰(zhàn)略和河南省政府《河南“藍天工程”行動計劃》建設“美麗河南”戰(zhàn)略的協(xié)同與融合，實現(xiàn)了河南真正意義上的“電從遠方來”。

天中特高壓直流工程的投運，不僅極大地改善了河南的能源結構，而且有效緩解了河南經濟社會發(fā)展所面臨的環(huán)境壓力。每年新疆豐富的風電、光電、火電打捆輸送給河南約480億千瓦時電量，相當于從空中向河南輸送原煤2210萬噸，使河南減排二氧化硫31.7萬噸、氮氧化物26.7萬噸，確保特高壓交直流混聯(lián)條件下整個河南電網風險防控和安全運行，實質上是在為“美麗河南”的建設作貢獻。

（三）提高了河南電力能源保障水平，有力助推了中原崛起

特高壓交直流混聯(lián)電網運行風險綜合防控體系的建設實施，在保證特高壓交直流混聯(lián)電網安全穩(wěn)定運行的同時，大幅提升了河南電網電力交換、水火互濟、節(jié)能輸電的能力，靈活充足的電力供應方式成為河南電網用戶安全用電的重要保障，使河南的能源優(yōu)化配置向科學化邁出了重要且關鍵的一步，有力助推了中原崛起。