強(qiáng)化電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的主要方法

黃 麗 張?jiān)?楊躍華

（國(guó)網(wǎng)綿陽(yáng)供電公司 四川省綿陽(yáng)市 621000）

強(qiáng)化電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的主要方法

黃 麗 張?jiān)?楊躍華

（國(guó)網(wǎng)綿陽(yáng)供電公司 四川省綿陽(yáng)市 621000）

電力是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中必不可少的基礎(chǔ)性能源，電網(wǎng)則是電能傳輸?shù)靡詫?shí)現(xiàn)的承載，長(zhǎng)期以來(lái)，保障電網(wǎng)的安全是每一位電力工作者的首要任務(wù)，而電力調(diào)度運(yùn)行是電力生產(chǎn)和使用的中心環(huán)節(jié)，對(duì)維護(hù)電網(wǎng)的安全，合理配置電力資源發(fā)揮極為重要的任務(wù)。本文從電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)動(dòng)的概念和主要職能出發(fā)，分析了目前電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度工作中面臨的困境與挑戰(zhàn)，最后給出了強(qiáng)化電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)動(dòng)的主要方法。

電網(wǎng)；經(jīng)濟(jì)調(diào)度；主要方法

引言

自多中心大規(guī)模電力網(wǎng)建成投產(chǎn)之日起，保障電網(wǎng)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性便成了電網(wǎng)調(diào)度工作最根本的任務(wù)，由此，電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度問(wèn)題由來(lái)已久。近年來(lái)，電網(wǎng)規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大和電力系統(tǒng)的日趨復(fù)雜加速了智能配電網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)。智能配電網(wǎng)的誕生和發(fā)展是電力工業(yè)發(fā)展歷史上一場(chǎng)巨大的變革，其所產(chǎn)生的影響將波及電力網(wǎng)絡(luò)覆蓋的各個(gè)行業(yè)和部門(mén)，由此，作為電網(wǎng)運(yùn)行的主要生產(chǎn)單位——電力調(diào)度通信中心的電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度在其中扮演著關(guān)鍵性的作用。電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)動(dòng)是電網(wǎng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基本前提，如何對(duì)已有先進(jìn)技術(shù)加以改造，使之為電網(wǎng)調(diào)度工作者提供更好的科學(xué)輔助決策支持，是當(dāng)今電力行業(yè)信息化建設(shè)中的重要工程之一，進(jìn)一步與信息技術(shù)行業(yè)融合也是電力產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)的必經(jīng)之路。

1 電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的概念和主要職能

1.1 電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的概念

從本質(zhì)上講，電網(wǎng)調(diào)度是一種電力資源的配置過(guò)程，而電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)動(dòng)則是關(guān)于如何使這種資源配置達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)的選擇和決策及其各種組合。資源配置最優(yōu)化的概念取自微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)，應(yīng)用在電網(wǎng)調(diào)度中可以被解讀為，電網(wǎng)調(diào)度中心如何在各種可能的調(diào)度計(jì)劃中選擇某一個(gè)，使該調(diào)度方案比其他任何方案都具有更優(yōu)的電力資源配置效率，或最大產(chǎn)出。

1.2 電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的主要職能

電力系統(tǒng)調(diào)度的主要目的在于保證供電和用電的平衡，實(shí)現(xiàn)一定區(qū)域內(nèi)發(fā)電和用電之間的匹配，使區(qū)內(nèi)各個(gè)生產(chǎn)單位和居民用戶都能享受到充分的電力供應(yīng)，使電力系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定的持續(xù)運(yùn)行。其具體的基本功能可歸納為如下幾點(diǎn)：①調(diào)度運(yùn)行，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)中的發(fā)電廠、變電站以及各種電器設(shè)備運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，來(lái)保證電網(wǎng)電壓、頻率以及穩(wěn)定限額等維持在規(guī)定范圍，確保電網(wǎng)處于安全穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)；②對(duì)電網(wǎng)設(shè)備的操作進(jìn)行指揮、調(diào)度，當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，采取針對(duì)性的措施，充分發(fā)揮好電網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行指揮中心的職責(zé)作用；③調(diào)度計(jì)劃，依據(jù)一定時(shí)期內(nèi)電網(wǎng)運(yùn)行的狀況以及對(duì)未來(lái)符合的預(yù)測(cè)結(jié)果，對(duì)發(fā)電機(jī)組的開(kāi)機(jī)方式、電網(wǎng)運(yùn)行安全校核做出適當(dāng)?shù)陌才?，以滿足電網(wǎng)電力以及電量的雙重平衡；④運(yùn)行方式，基于電網(wǎng)運(yùn)行設(shè)備的停電檢修結(jié)果，對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行定量分析，并得出精確的計(jì)算結(jié)果，為上一級(jí)電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)的決策提供數(shù)據(jù)和技術(shù)的支持；⑤繼電保護(hù)，對(duì)電網(wǎng)中安全自動(dòng)裝置以及繼電保護(hù)進(jìn)行整定計(jì)算，負(fù)責(zé)全網(wǎng)二次裝置的技術(shù)管理，為電網(wǎng)的高效安全運(yùn)轉(zhuǎn)提供必要的技術(shù)支撐。

2 電網(wǎng)調(diào)度中存在的主要問(wèn)題

隨著近年來(lái)電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展的持續(xù)高速發(fā)展，電網(wǎng)調(diào)度工作也面臨來(lái)自各方的壓力和挑戰(zhàn)。從外部環(huán)境層面上講，電網(wǎng)規(guī)模、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的日趨復(fù)雜，自然環(huán)境的日益惡化以及極端天氣狀況的頻發(fā)，使得電網(wǎng)運(yùn)行所面臨的客觀外部環(huán)境發(fā)生了實(shí)質(zhì)性的變化，電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行越來(lái)越受到來(lái)自外部的物理、化學(xué)環(huán)境的考驗(yàn)；從電力供給的內(nèi)部安排上講，隨著電力系統(tǒng)行政體制的改革演進(jìn)，“三公”調(diào)度、廠網(wǎng)分開(kāi)等政策因素也對(duì)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度產(chǎn)生了影響；從電網(wǎng)調(diào)度面臨的新要求上講，隨著環(huán)境承載能力的下降，國(guó)家要求電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度要遵照節(jié)能減排、節(jié)能高效等原則。由此，在電力市場(chǎng)投資環(huán)境日漸多元化，區(qū)域市場(chǎng)聯(lián)系不斷加強(qiáng)的推動(dòng)下，我國(guó)電網(wǎng)目前已基本發(fā)展成“整體互聯(lián)、多中心、多節(jié)點(diǎn)”的巨型電力網(wǎng)絡(luò)，在這種模式下，電網(wǎng)中的各個(gè)子網(wǎng)更加相互依賴，這使得電網(wǎng)調(diào)度更加復(fù)雜，需要更先進(jìn)的調(diào)度決策支持系統(tǒng)與之相適應(yīng)。

3 強(qiáng)化電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的主要方法

3.1 構(gòu)建實(shí)時(shí)經(jīng)濟(jì)調(diào)度系統(tǒng)

構(gòu)建實(shí)時(shí)經(jīng)濟(jì)調(diào)度系統(tǒng)的主要目的在于輔助電網(wǎng)公司協(xié)調(diào)用電需求和發(fā)電供給之間的關(guān)系，智能信息化的實(shí)時(shí)經(jīng)濟(jì)調(diào)度系統(tǒng)能夠以極高的頻率收集各個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的電力流量，在大數(shù)據(jù)的支持下快速計(jì)算出系統(tǒng)在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的負(fù)荷需求，并依據(jù)預(yù)計(jì)負(fù)荷來(lái)調(diào)整發(fā)電計(jì)劃。這種迅速而靈敏調(diào)節(jié)的實(shí)現(xiàn)離不開(kāi)智能化的電網(wǎng)調(diào)度，而智能電網(wǎng)調(diào)度又離不開(kāi)智能實(shí)時(shí)調(diào)度系統(tǒng)的構(gòu)建。廣域網(wǎng)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展使這種系統(tǒng)的構(gòu)建成為了可能，該技術(shù)通過(guò)在同一時(shí)間節(jié)點(diǎn)上獲取海量有關(guān)電力系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息和穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)信息，為給電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)控帶了了新的途徑和方法。該系統(tǒng)以下三大特色著稱：①直接測(cè)量發(fā)電機(jī)功角；②數(shù)據(jù)傳輸頻率高，每隔40ms及以內(nèi)向調(diào)度主站傳送一次電網(wǎng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)數(shù)據(jù)由截面數(shù)據(jù)到面板數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)變；③數(shù)據(jù)在時(shí)間上的連續(xù)性，通過(guò)GPS給每個(gè)數(shù)據(jù)加注時(shí)標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了同一斷面數(shù)據(jù)的在時(shí)間上的繼起性，使電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)記錄、監(jiān)測(cè)、以及擾動(dòng)分析和電網(wǎng)低頻振蕩告警等成為可能；該系統(tǒng)在SCADA/EMS系統(tǒng)的基礎(chǔ)上更進(jìn)一步，不僅彌補(bǔ)了原有系統(tǒng)在采集電網(wǎng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)上的不足，還創(chuàng)造性的引入了WAMS系統(tǒng)，這種技術(shù)環(huán)節(jié)的創(chuàng)新發(fā)展，使得電力部門(mén)對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定分析、調(diào)度、預(yù)警、事故處理、參數(shù)辨識(shí)及在線穩(wěn)定決策能力有了很大的提升，為解決復(fù)雜電力系統(tǒng)的系列難題提供了新的有效的手段，給電力系統(tǒng)的運(yùn)行和控制帶來(lái)了變革性的影響。

圖1 電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作流程圖

3.2 構(gòu)建電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度決策支持系統(tǒng)

電網(wǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警和輔助決策技術(shù)是在電網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)上衍生而來(lái)的，旨在為電力調(diào)度工作人員提供電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況的全面信息，為電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度運(yùn)行人員提供輔助決策信息，增強(qiáng)電網(wǎng)調(diào)度工作對(duì)電網(wǎng)的控制能力，提高調(diào)控精確度，使電力資源實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的配置。目前國(guó)內(nèi)已有部分公司建成了電網(wǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警和輔助決策系統(tǒng)，其主要包括以電網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、在線靜態(tài)安全分析、在線低頻振蕩計(jì)算分析、在線靜態(tài)電壓穩(wěn)定計(jì)算分析、在線熱穩(wěn)定計(jì)算分析等為代表的預(yù)警技術(shù)和以在線熱穩(wěn)定預(yù)防控制輔助決策、在線靜態(tài)電壓穩(wěn)定預(yù)防控制輔助決策等為代表的輔助決策技術(shù)。除此之外，該系統(tǒng)還能夠?qū)崿F(xiàn)EMS/ SCDA系統(tǒng)所涉及的大部分高級(jí)分析和計(jì)算，但在以下幾點(diǎn)上動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)不同于在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：①電網(wǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)在系統(tǒng)狀態(tài)的計(jì)算上擁有更高的精確度，這主要是由于PUM在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r(shí)糾正了SCADA數(shù)據(jù)存在的偏誤，對(duì)無(wú)用數(shù)據(jù)進(jìn)行了有效剔除；②能夠有效監(jiān)測(cè)電網(wǎng)的低頻振蕩，近年來(lái)，隨著電網(wǎng)的互聯(lián)和規(guī)模擴(kuò)大，電網(wǎng)低頻振蕩屢有發(fā)生，電網(wǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警與輔助決策系統(tǒng)能夠?qū)UM上傳的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效識(shí)別，使用PRONY算法對(duì)數(shù)據(jù)中可能包含的低頻振蕩信息予以分析捕捉，自動(dòng)繪制系統(tǒng)實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)曲線頻譜，一旦發(fā)現(xiàn)0.2～2.5Hz范圍的弱阻尼振蕩分量的存在，即刻就能向調(diào)運(yùn)運(yùn)行工作人員發(fā)出告警，同時(shí)在電網(wǎng)區(qū)域圖上顯示可能存在異常的區(qū)域。

4 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前，在響應(yīng)國(guó)家節(jié)能環(huán)保的政策下，兼顧節(jié)能減排目標(biāo)，需要改革現(xiàn)行的發(fā)電調(diào)度方式，實(shí)施節(jié)能發(fā)電調(diào)度，電力調(diào)度機(jī)構(gòu)應(yīng)在保障電網(wǎng)安全的前提下，采用先進(jìn)技術(shù)，特別是計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)，合理制定調(diào)度計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置，促進(jìn)社會(huì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)又好又快的發(fā)展。

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2016-7-1