網(wǎng)源協(xié)調(diào)管理方法研究

侯 倩,金 飛，郝曉光，侯彥博

(1.國網(wǎng)河北省電力有限公司電力科學(xué)研究院，石家莊 050021； 2. 河北華電石家莊熱電有限公司, 石家莊 050046)

0 引 言

新能源的快速發(fā)展以及占比大幅增加，給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。另外，常規(guī)火電機組節(jié)能、環(huán)保等管控形勢的日趨嚴(yán)峻，電力系統(tǒng)要求常規(guī)電源具有更高效的網(wǎng)源協(xié)調(diào)性能[1]。電源企業(yè)的工作重點在節(jié)能降耗、經(jīng)濟性運行等方面，在電網(wǎng)設(shè)備運行風(fēng)險管控、涉網(wǎng)設(shè)備管理及技術(shù)監(jiān)督方面存在很多短板和不足。該文基于物聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)、信息數(shù)據(jù)融合技術(shù)，結(jié)合河北南網(wǎng)實際情況，提出一種"全設(shè)備范圍臺賬化管理、全業(yè)務(wù)信息數(shù)字化采集、全流程環(huán)節(jié)精細(xì)化管控"的網(wǎng)源協(xié)調(diào)管理方式，即"三全三化"管理方法，全面提升風(fēng)、光、水、火各類電源機組的涉網(wǎng)設(shè)備安全管理水平，有效支撐省調(diào)開展網(wǎng)源協(xié)調(diào)監(jiān)督管理工作，為電網(wǎng)的安全穩(wěn)定保駕護航。

1 網(wǎng)源協(xié)調(diào)管理必要性分析

1.1 滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的需要

隨著特高壓電網(wǎng)快速發(fā)展和新能源大規(guī)模集中接入，電力系統(tǒng)特性發(fā)生重大變化,“強直弱交”矛盾突出，轉(zhuǎn)動慣量持續(xù)下降，多種穩(wěn)定問題交織，電網(wǎng)安全運行風(fēng)險加大，強化涉網(wǎng)設(shè)備安全管理對確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行尤為重要。

《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》和《電力系統(tǒng)網(wǎng)源協(xié)調(diào)技術(shù)要求》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范也對各類并網(wǎng)電源網(wǎng)源協(xié)調(diào)性能提出了具體的技術(shù)指標(biāo)與管理要求。單純依靠定期開展的常規(guī)涉網(wǎng)監(jiān)督檢查已不能滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的需求，需要進一步深化網(wǎng)源協(xié)調(diào)管理，針對性完善管理體系，創(chuàng)新技術(shù)監(jiān)督管理模式。

1.2 滿足網(wǎng)源協(xié)同發(fā)展新形勢的需要

在電力能源需求不斷攀升的發(fā)展形勢下，加強設(shè)備安全運行管理，提升設(shè)備可靠運行水平，是各方共同的發(fā)展訴求，是網(wǎng)源協(xié)同發(fā)展的需要。

2020年初，河北南網(wǎng)出現(xiàn)多臺并網(wǎng)火電機組一次調(diào)頻涉網(wǎng)調(diào)節(jié)性能指標(biāo)不合格和新能源風(fēng)場風(fēng)機在電網(wǎng)擾動下集中脫網(wǎng)的情況，暴露出并網(wǎng)機組在復(fù)雜運行模式下對電網(wǎng)運行的支撐力度不足[2]，電源企業(yè)在涉網(wǎng)設(shè)備安全和技術(shù)管理的漏洞。

1.3 滿足監(jiān)管工作的需要

監(jiān)管部門和調(diào)度機構(gòu)對并網(wǎng)電廠的監(jiān)管工作面臨著新的發(fā)展形勢，華北能監(jiān)局2019版“兩個細(xì)則”(《發(fā)電廠并網(wǎng)運行管理實施細(xì)則》《并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理實施細(xì)則》)已修訂發(fā)布，進一步細(xì)化了考核評價指標(biāo)、強化了安全管理要求。為及時暴露電源側(cè)管理薄弱點，指導(dǎo)電源有序健康發(fā)展提供信息支撐，亟需進一步完善管理體系和業(yè)務(wù)流程，支撐網(wǎng)源協(xié)調(diào)管理的高效開展[3]。

2 “三全三化”管理方法內(nèi)涵

網(wǎng)源協(xié)調(diào)管理“三全三化”管理方法是依照《國家電網(wǎng)公司網(wǎng)源協(xié)調(diào)管理規(guī)定》的相關(guān)要求創(chuàng)新構(gòu)建，面向風(fēng)、光、水、火各類型電源機組涉網(wǎng)設(shè)備，形成全設(shè)備范圍臺賬化管理、全業(yè)務(wù)信息數(shù)字化采集、全流程環(huán)節(jié)精細(xì)化管控的管理方式。

2.1 全設(shè)備范圍臺賬化管理

構(gòu)建面向風(fēng)、光、水、火全類型電源機組涉網(wǎng)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化臺賬管理。建立標(biāo)準(zhǔn)臺賬模板，包括各類型發(fā)電機及二次設(shè)備、自動發(fā)電控制系統(tǒng)(automatic generation control, AGC)、自動電壓控制系統(tǒng)(automatic voltage control, AVC)、調(diào)頻調(diào)速控制系統(tǒng)等設(shè)備信息、邏輯定值信息、檢驗檢測試驗數(shù)據(jù)、異常以及故障等全類型設(shè)備信息，輔助省調(diào)開展標(biāo)準(zhǔn)化臺賬管理工作。

2.2 全業(yè)務(wù)信息數(shù)字化采集

選擇風(fēng)、光、水、火等各類型場站，實現(xiàn)各類型電源機組AGC、AVC、一次調(diào)頻等涉網(wǎng)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合，實現(xiàn)對各類型機組和新能源場站涉網(wǎng)控制系統(tǒng)的運行評價與故障評估，確保機組具備可靠的調(diào)峰、調(diào)壓、調(diào)頻能力。為省調(diào)開展網(wǎng)源協(xié)調(diào)管理信息采集工作進行工程示范[4]。

2.3 全流程環(huán)節(jié)精細(xì)化管控

根據(jù)網(wǎng)源協(xié)調(diào)涉網(wǎng)設(shè)備全流程環(huán)節(jié)監(jiān)督管控的業(yè)務(wù)需求，設(shè)計涵蓋工程基建新設(shè)備投運、運行評價與故障分析、檢修檢驗、缺陷治理、技術(shù)改造等全流程監(jiān)督管控系統(tǒng)架構(gòu)，針對各節(jié)點開展審核，構(gòu)建全方位、多維度的技術(shù)評價體系，為科學(xué)、高效、全面地開展網(wǎng)源協(xié)調(diào)監(jiān)督管理工作提供支撐。

3 “三全三化”管理方法實施路線

3.1 完善管理流程

完善網(wǎng)源協(xié)調(diào)管理體系，對現(xiàn)有管理模式進行改進提升。在設(shè)備臺賬管理、運行評價管理、缺陷整治管理等6個重點環(huán)節(jié)梳理完善提升，實現(xiàn)流程運轉(zhuǎn)。充分做到系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合、信息共享、橫向聯(lián)動、縱向貫通，減少工作重復(fù)率，大幅度提升管理效率。

3.2 實現(xiàn)全設(shè)備信息臺賬化管理

結(jié)合調(diào)控云、OMS等系統(tǒng)數(shù)據(jù)，建立10類設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)臺賬模板，涵蓋各類型發(fā)電機及二次設(shè)備、AGC、AVC、調(diào)頻調(diào)速控制系統(tǒng)等設(shè)備；構(gòu)建5卡基礎(chǔ)信息模板，包括電廠信息卡、機組基本信息卡、機組參數(shù)卡、機組涉網(wǎng)試驗卡、機組檢修和故障記錄卡，全面記錄機組基本狀態(tài)信息。以調(diào)控云數(shù)據(jù)規(guī)范為藍(lán)本，以電廠機組涉網(wǎng)設(shè)備為最小管理對象，規(guī)范涉網(wǎng)設(shè)備管理。

3.3 進行全業(yè)務(wù)信息數(shù)字化采集

打破常規(guī)網(wǎng)源設(shè)備的檢測、核查與評估信息壁壘，開展網(wǎng)源數(shù)據(jù)共享。改變傳統(tǒng)數(shù)據(jù)流模式，打破原有多系統(tǒng)數(shù)據(jù)錄入現(xiàn)狀，將調(diào)控云數(shù)據(jù)與子站采集數(shù)據(jù)充分融合，形成結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)信息，建立統(tǒng)一的涉網(wǎng)數(shù)據(jù)管理流程，減少廠網(wǎng)兩端人工數(shù)據(jù)錄入量，系統(tǒng)涉及相關(guān)信息來源與調(diào)控云、OMS、網(wǎng)源協(xié)調(diào)在線監(jiān)測等多個系統(tǒng)，借助對AGC、AVC、一次調(diào)頻等信息的數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)風(fēng)、光、水、火等各類型試點場站數(shù)據(jù)接入。整合涉網(wǎng)設(shè)備的參數(shù)類、管理類、評估類、規(guī)范類數(shù)據(jù)，建立統(tǒng)一的涉網(wǎng)數(shù)據(jù)管理流程。

對河北南網(wǎng)范圍內(nèi)電廠涉網(wǎng)設(shè)備進行參數(shù)分析與建檔，建立涉網(wǎng)數(shù)據(jù)參考數(shù)據(jù)集。通過技術(shù)手段實現(xiàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量的有效把關(guān)，通過涉網(wǎng)數(shù)據(jù)智能校核，自動比對上報數(shù)據(jù)，監(jiān)測數(shù)據(jù)的質(zhì)量，保證數(shù)據(jù)的正確性及可靠性，為業(yè)務(wù)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐[5]。

3.4 構(gòu)建以監(jiān)督為核心的管控架構(gòu)

“三全三化”網(wǎng)源協(xié)調(diào)管理有效實現(xiàn)監(jiān)督流程優(yōu)化，加強過程管控。根據(jù)網(wǎng)源協(xié)調(diào)涉網(wǎng)設(shè)備全流程環(huán)節(jié)監(jiān)督管控的業(yè)務(wù)需求，設(shè)計涵蓋工程基建新設(shè)備投運、運行評價與故障分析、檢修檢驗、缺陷治理、技術(shù)改造等全流程監(jiān)督管控系統(tǒng)架構(gòu)，強化網(wǎng)源協(xié)調(diào)涉網(wǎng)監(jiān)督管理。

3.5 開展?fàn)顟B(tài)評估、性能評價

依據(jù)《發(fā)電機組并網(wǎng)安全條件及評價》《風(fēng)力發(fā)電場并網(wǎng)安全條件及評價規(guī)范》《光伏發(fā)電站并網(wǎng)安全條件及評價規(guī)范》等文件，開展涉網(wǎng)安全評價與檢查。構(gòu)建機組涉網(wǎng)安全評價指標(biāo)庫，建立常規(guī)機組網(wǎng)源協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)平臺安全性評估體系，整合提取關(guān)鍵涉網(wǎng)參數(shù)，評估涉網(wǎng)設(shè)備安全水平，提示發(fā)電企業(yè)運行風(fēng)險，將評估信息向發(fā)電企業(yè)發(fā)布，提升發(fā)電企業(yè)涉網(wǎng)安全水平。

應(yīng)用設(shè)備狀態(tài)感知、網(wǎng)絡(luò)通信、智能算法等先進技術(shù)，完成涉網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)信息的采集，通過計算及分析，實現(xiàn)對各類型機組和新能源場站涉網(wǎng)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)督、運行評價與故障評估，對機組調(diào)峰、調(diào)壓、調(diào)頻能力等進行監(jiān)測，最終實現(xiàn)源側(cè)設(shè)備狀態(tài)感知及分級評價、故障診斷及預(yù)警。

根據(jù)各種場站特色，有效開展性能評價分析。如針對常規(guī)火電機組，通過對機組狀態(tài)的監(jiān)測，實現(xiàn)對機組一次調(diào)頻、AGC等涉網(wǎng)調(diào)節(jié)能力分析，以及機組調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓等涉網(wǎng)調(diào)節(jié)能力的分析評價，并通過專家知識庫為問題機組提供優(yōu)化建議。針對燃?xì)鈾C組，開展燃?xì)鈾C組AGC可調(diào)范圍的動態(tài)分析。通過全面推進信息共享，促進網(wǎng)源協(xié)調(diào)監(jiān)測評估與電網(wǎng)經(jīng)濟調(diào)度控制的深度融合，在提升電網(wǎng)智能調(diào)度能力的同時，實現(xiàn)廠網(wǎng)負(fù)荷動態(tài)管理和精準(zhǔn)管控。針對新能源場站，開展新能源場站一次調(diào)頻動作診斷評估，依托在線監(jiān)測實現(xiàn)對運行設(shè)備的監(jiān)測評價分析，同時結(jié)合在線擾動分析對新能源一次調(diào)頻裝置在各負(fù)荷工況下進行一次調(diào)頻功能驗證，可以對新能源場站快速功率調(diào)節(jié)能力進行實時分析、檢測診斷、裕度評估。

3.6 深化應(yīng)用

開展機組及場站的勵磁系統(tǒng)與調(diào)速系統(tǒng)建模、一次調(diào)頻、AGC與AVC等主要涉網(wǎng)試驗報告的電子化、網(wǎng)絡(luò)化、流程化、規(guī)范化管理。采集涉網(wǎng)報告各關(guān)鍵參數(shù)指標(biāo)，從試驗對象、時間、測試單位、報告內(nèi)容等多個方面建立試驗信息數(shù)據(jù)檔案。通過管理平臺的建立及使用，及時掌握電源涉網(wǎng)試驗現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)，加強試驗管理。技術(shù)支撐及相關(guān)單位可在線全面掌握最新試驗技術(shù)及先進經(jīng)驗，整體提升試驗水平。

4 實施效果

該文所提出的管理方法，符合能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢，以《國家電網(wǎng)公司網(wǎng)源協(xié)調(diào)管理規(guī)定》為依據(jù)，助力網(wǎng)源協(xié)調(diào)監(jiān)督管理提升，有效助力河北南部電網(wǎng)網(wǎng)源協(xié)調(diào)管理工作。

4.1 形成了科學(xué)完善的網(wǎng)源協(xié)調(diào)工作管理模式

通過 “三全三化”管理方法的實施，形成了全方位、全流程環(huán)節(jié)監(jiān)督管控系統(tǒng)架構(gòu)，建立了完善的網(wǎng)源協(xié)調(diào)管理模式，使公司網(wǎng)源協(xié)調(diào)業(yè)務(wù)管理更加精細(xì),調(diào)度機構(gòu)指導(dǎo)并網(wǎng)電廠開展現(xiàn)場工作更加準(zhǔn)確,并網(wǎng)電廠反饋信息更加便捷,促進了網(wǎng)源協(xié)調(diào)全方位、精益化管理。依托網(wǎng)源協(xié)調(diào)信息管理平臺建設(shè)，深化“三全三化”體系應(yīng)用，實現(xiàn)覆蓋范圍廣、管理維度高的一體化綜合管理，形成科學(xué)完善的管理模式，為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行提供了有力的支撐。

4.2 全面提升涉網(wǎng)設(shè)備全過程監(jiān)督信息化管理水平

基于信息數(shù)字化的網(wǎng)源協(xié)調(diào)管控,提高了信息傳遞效率、安全監(jiān)督效率、問題處理效率，大大提升了源網(wǎng)之間協(xié)同聯(lián)動能力。利用信息數(shù)字化技術(shù)手段,實現(xiàn)管理透明化、可視化，消除了各專業(yè)之間信息壁壘，實現(xiàn)了對涉網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)的精確評價；規(guī)范的涉網(wǎng)數(shù)據(jù)管理流程，大大減少了廠網(wǎng)兩端人工數(shù)據(jù)錄入量，同時增強數(shù)據(jù)客觀準(zhǔn)確度。利用客觀準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)分析,有助于提升涉網(wǎng)設(shè)備運行可靠性,全面提升了涉網(wǎng)設(shè)備全過程監(jiān)督信息化管理水平。

4.3 顯著增強涉網(wǎng)設(shè)備全過程監(jiān)督管理水平

通過 “三全三化”網(wǎng)源協(xié)調(diào)管理方法的實施，有效促進新形式、新機制下源網(wǎng)之間涉網(wǎng)設(shè)備的統(tǒng)籌管理，打破專業(yè)領(lǐng)域存在的管理壁壘，改變了公司涉網(wǎng)設(shè)備全過程監(jiān)督入手難、協(xié)同難、缺乏抓手的現(xiàn)狀，實現(xiàn)對涉網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)的精準(zhǔn)管控,真實全面地掌握電網(wǎng)管理薄弱環(huán)節(jié),使公司管理更加高效、建設(shè)更加合理，顯著提升了網(wǎng)源協(xié)調(diào)涉網(wǎng)設(shè)備全過程監(jiān)督標(biāo)準(zhǔn)化管理水平。

4.4 有效提升并網(wǎng)電源涉網(wǎng)設(shè)備安全穩(wěn)定運行水平

隨著網(wǎng)源協(xié)調(diào)管理工作的深入，源網(wǎng)互動不斷加強，電源企業(yè)涉網(wǎng)安全意識明顯增強，涉網(wǎng)設(shè)備管理規(guī)范等得到強化。依托“三全三化”體系下的網(wǎng)源協(xié)調(diào)管理平臺，動態(tài)監(jiān)督機組涉網(wǎng)功能，保障源網(wǎng)協(xié)調(diào)運行，精準(zhǔn)評估機組狀態(tài)，創(chuàng)新技術(shù)監(jiān)督工作，提高了技術(shù)支撐服務(wù)的針對性、有效性。同時，為發(fā)電企業(yè)提供考核等涉網(wǎng)信息查詢通道，及時查找管理薄弱點，開展參數(shù)調(diào)整、技術(shù)維護、設(shè)備升級等工作，指導(dǎo)發(fā)電企業(yè)提升電源對電網(wǎng)的綜合支撐能力，為電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行保駕護航。

5 結(jié) 語

針對當(dāng)前新能源高占比以及常規(guī)火電機組節(jié)能、環(huán)保等管控形勢的日趨嚴(yán)峻，需要電力調(diào)度控制中心對機組狀態(tài)精準(zhǔn)掌控，從而實現(xiàn)電能的最優(yōu)化管理。論文提出了"三全三化"網(wǎng)源協(xié)調(diào)管理方法，加強源側(cè)信息的互聯(lián)互通，全面提升網(wǎng)源協(xié)調(diào)涉網(wǎng)監(jiān)督管理支撐水平，為電網(wǎng)的穩(wěn)定運行、電能的管理提供決策依據(jù)。