電力體制改革背景下的電力系統(tǒng)規(guī)劃設計思路

李俊生 王玉強

摘要：本文分析新一輪電力改革相關政策、措施對電力系統(tǒng)規(guī)劃工作產生的影響，研究在此背景下電力系統(tǒng)規(guī)劃設計的工作思路調整需求。

關鍵詞：電力改革；系統(tǒng)規(guī)劃；思路

1 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，加強需求側管理及其相關技術創(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)務等。相關政策、措施的實施，將會對電力系統(tǒng)規(guī)劃產生顯著影響，下面從幾方面簡要分析。

1.1 負荷發(fā)展

傳統(tǒng)的負荷預測方法是基于歷史統(tǒng)計數據以及對負荷變化有影響的各類因素，總結相關變化規(guī)律后建立預測模型得出。在電力市場環(huán)境下，電價彈性、需求側管理、宏觀產業(yè)結構調整、環(huán)保要求、經濟發(fā)展速度估計偏差等方面都是直接影響負荷預測的主要因素。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模型，進而修正和完善現有的負荷預測模型。

1.2 電源開發(fā)

在電力市場中，電源上網電價預測和負荷預測是優(yōu)化決策的兩個基本條件。電廠投資者根據上網電價預測結果選擇場址并評估盈利前景。電價預測比負荷預測更為困難，上網電價變化不具備增長性，而且受到供需變化、燃料價格波動、網絡阻塞等更多非確定性因素影響，這些因素很難檢測和量化，難以納入電價預測模型，進而加大電源開發(fā)決策難度。另外，風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)電的影響主要體現在電源側和電網側。電源側的風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（特別是調峰、調頻電源規(guī)劃）；為了更好地消納，需要考慮上網變電設備的規(guī)劃，增加變電站規(guī)劃的工作內容；電源出力極易受氣候因素影響，對近區(qū)電網產生較大的潮流波動，大量電力電子器件帶來諧波，配套的無功補償設備可能和電網線路電抗諧振帶來諧波，從而影響電能質量。在電網側，隨著接入大規(guī)模清潔能源，電網的系統(tǒng)慣量、潮流分布、線路輸送功率都將改變，影響電網暫態(tài)穩(wěn)定性，在規(guī)劃設計中需充分考慮機組選型、電網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備利用率、增加電網調壓、調峰及調頻方面費用，影響電力系統(tǒng)經濟性。

分布式發(fā)電的電源數量多、安裝位置分散且靠近用戶側，分布式電源選址、容量、與電網的連接方式及故障處理方法影響電力系統(tǒng)負荷預測精度、配電網供電質量和供電可靠性。在電源側，分布式發(fā)電增加電源出力預測的不確定性，加大電源規(guī)劃的難度（特別調峰調頻機組計劃安排），也增加負荷預測的不確定性，影響電量平衡分析的精確度。在電網側，配電網接入分布式電源后，系統(tǒng)結構由放射型變?yōu)槎嚯娫葱?，潮流隨之發(fā)生變化，短路電流水平也增加，潮流預測及控制更為困難，影響電網損耗；配電網電壓波動頻繁，加大無功電壓規(guī)劃難度。由于更靠近負荷側，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。

1.3 系統(tǒng)潮流變化

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

1.4 系統(tǒng)安全可靠性

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

1.5 輸電網規(guī)劃

電力市場環(huán)境下，輸電網規(guī)劃將面臨負荷、電源、潮流、設備投退、競爭關系、政策、社會經濟、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，建立更恰當的輸電網規(guī)劃模型，有效提高規(guī)劃靈活性及適應性，避免投資和安全運行風險。

1.6 配售電側規(guī)劃

隨著增量配電投資業(yè)務的有序開放，納入配電網規(guī)劃需要考慮的主體變得多元化；配電網規(guī)劃將面臨更多個性化要求，輸電、售電環(huán)節(jié)也應在規(guī)劃中考慮，規(guī)劃內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雜性以及不確定性，使配電網靈活性更高；配電網規(guī)劃指導思想轉變?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調各級、各類規(guī)劃間的關系，更謹慎地審批配電網規(guī)劃。

2 工作思路及對策

2.1 規(guī)劃思路轉變

電力市場環(huán)境下，電網規(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?，幫助電網投資者實現利潤最大化是電網規(guī)劃的重要目標，主要問題是如何較好地實現投資回收。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整。電網規(guī)劃的關鍵步驟是基于發(fā)電、輸電、和負荷規(guī)律，量化各方面風險，同時從經濟角度和工程多角度評估各類規(guī)劃方案，有效降低風險。

2.2 輸電網規(guī)劃

隨著發(fā)電和輸電環(huán)節(jié)的分離，輸電網規(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濟性和可靠性。需求側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費用，電價需要對此有所考慮；電網規(guī)劃建設除了投資成本、運行成本，還應考慮由于缺電帶來的需求側缺電損失成本。

電力市場環(huán)境下，輸電網規(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、盲數規(guī)劃、集對理論規(guī)劃、聯系數理論規(guī)劃、多場景分析等方法都有比較好的實際借鑒意義。另外，電網運行要保證充分滿足用戶的用電需求，順利實現各方之間的電力交易，還需積極應用阻塞管理的輸電網規(guī)劃方法。

2.3 配網規(guī)劃

電力負荷預測的準確性會直接影響配電網規(guī)劃質量。除了傳統(tǒng)負荷，電力市場環(huán)境下的負荷預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)劃帶來更多關于隨機性和間歇性的新難題。配電網規(guī)劃中，需要積極創(chuàng)新研究基于不確定性負荷預測方法及規(guī)劃方法，靈活設計網架結構，在保證可靠性前提下，幫助減小建設成本。

3結論

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)劃設計的指導思想適應時代要求，積極思考各方利益訴求，合理統(tǒng)籌技術經濟、需求側、環(huán)境、社會、經濟等需求，尤其需要認真分析各類不確定因素，主動管理相關風險，從而制定輸出具有良好適應性、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，實現良好的經濟、環(huán)境和社會效益。

參考文獻：

[1]沈紅宇，陳晉，歸三榮等.新一輪電力改革對電網企業(yè)配電網規(guī)劃的影響與對策.電力建設，2016.

[2]李昉.市場機制下電網規(guī)劃研究.天津大學博士論文，2008.