衛(wèi)鵬杰，蘆曉輝，常亮亮

（國(guó)網(wǎng)山西省電力公司電力調(diào)度控制中心,山西太原 030001）

0 引言

截止2017年11月底，山西電網(wǎng)直調(diào)裝機(jī)約6 500萬(wàn)kW。其中，火電裝機(jī)約5 000萬(wàn)kW，占裝機(jī)容量的76.32%；風(fēng)電850萬(wàn)kW占裝機(jī)容量的12.97%；光伏450萬(wàn)kW占裝機(jī)容量的6.87%。全省統(tǒng)配用電負(fù)荷約2 700萬(wàn)kW，9回外送通道最大外送電力約900萬(wàn)kW。直調(diào)裝機(jī)容量遠(yuǎn)超用電負(fù)荷和外送需求，但受機(jī)組影響出力大、清潔能源預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性低等因素影響，山西電網(wǎng)依然存在電力平衡不足風(fēng)險(xiǎn)。本文針對(duì)上述問題，逐一分析了影響山西電網(wǎng)電力平衡的主要因素，詳細(xì)介紹了調(diào)度運(yùn)行中日前、日內(nèi)電力平衡存在偏差的原因，同時(shí)提出了相應(yīng)管理建議。

1 影響電力平衡因素分析

電網(wǎng)運(yùn)行管理工作中平衡電力平衡受發(fā)、用電雙方共同的影響，具體講受機(jī)組影響出力變化、負(fù)荷預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性、清潔能源預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性（包括風(fēng)電、光伏預(yù)測(cè)影響）、機(jī)組非停、外送電臨時(shí)增供等因素的綜合影響。

1.1 機(jī)組影響出力對(duì)電力平衡的影響分析

山西電網(wǎng)機(jī)組影響出力主要包括煤質(zhì)影響、來煤預(yù)期不足影響、設(shè)備影響、供熱影響、水位影響和其他影響等。2017年度夏期間，由于煤質(zhì)差、機(jī)組真空、輔機(jī)設(shè)備異常等多重因素，平均發(fā)電受阻接近400萬(wàn)kW，最大高達(dá)540萬(wàn)kW，占當(dāng)日最大發(fā)電電力的17.05%，導(dǎo)致高峰旋轉(zhuǎn)備用嚴(yán)重不足，威脅電網(wǎng)安全運(yùn)行，極大降低了電網(wǎng)抵御事故能力。機(jī)組影響出力偏大成為影響電力平衡的主要因素之一。

1.1.1 煤質(zhì)影響

2017年度夏期間，受電煤價(jià)格上漲、市場(chǎng)化交易電量電價(jià)偏低等因素影響，基于發(fā)電成本考慮，省調(diào)各發(fā)電企業(yè)電煤質(zhì)量明顯下降。因煤質(zhì)差導(dǎo)致的發(fā)電出力受阻連續(xù)保持在100萬(wàn)kW以上，最大高達(dá)244.5萬(wàn)kW，煤質(zhì)影響成為影響出力同比顯著增加的主要因素。

1.1.2 設(shè)備影響

度夏期間，氣溫連續(xù)升高，空調(diào)負(fù)荷大漲，全省統(tǒng)配用電負(fù)荷連續(xù)攀升。原本輔機(jī)設(shè)備有缺陷機(jī)組不得不帶病運(yùn)行，無(wú)法停機(jī)檢修，導(dǎo)致機(jī)組健康水平下降明顯，電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)加大。統(tǒng)計(jì)分析顯示，約150萬(wàn)kW容量機(jī)組帶病運(yùn)行，占運(yùn)行容量的5.4%，隨時(shí)有可能停機(jī)，成為影響電力平衡的又一因素。

1.1.3 冬季供熱影響

10月15日起，全省由北向南逐步進(jìn)入冬季供暖期，12月開始，全省進(jìn)入冬季極寒期。按山西能監(jiān)辦與山西省經(jīng)信委聯(lián)合下發(fā)的2017年—2018年度省調(diào)供熱機(jī)組運(yùn)行方式計(jì)算預(yù)測(cè)結(jié)果[1]測(cè)算，極寒期全省供熱機(jī)組開機(jī)約2 400萬(wàn)kW，供熱影響出力約占開機(jī)容量的9%，約210萬(wàn)kW。受氣溫、機(jī)組運(yùn)行情況影響，供熱影響出力可能進(jìn)一步擴(kuò)大，預(yù)計(jì)約240萬(wàn)kW。

1.2 負(fù)荷預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性對(duì)電力平衡的影響分析

負(fù)荷預(yù)測(cè)很大程度上受氣象因素、政府政策以及大用戶生產(chǎn)計(jì)劃等因素影響。連續(xù)多日最大負(fù)荷值預(yù)測(cè)，受誤差累積效應(yīng)的影響，預(yù)測(cè)時(shí)間尺度越長(zhǎng)，偏差會(huì)越大，尤其是長(zhǎng)假期間負(fù)荷預(yù)測(cè)。對(duì)于山西電網(wǎng)，一般情況下，負(fù)荷預(yù)測(cè)偏差會(huì)在3%以內(nèi)，即60萬(wàn)kW。因電網(wǎng)旋備預(yù)留了負(fù)荷預(yù)測(cè)、機(jī)組非停的備用容量，故負(fù)荷預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性對(duì)電力平衡的影響不是第一因素。

1.2.1 氣象因素對(duì)負(fù)荷預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性的影響

負(fù)荷預(yù)測(cè)工作較大程度上受天氣變化及氣象預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度影響。夏季高溫，空調(diào)負(fù)荷、灌溉負(fù)荷增加，全省一般增加70～100萬(wàn)kW。如果全省大范圍突降大雨，負(fù)荷極大可能驟減200～300萬(wàn)kW。目前山西省氣象預(yù)報(bào)，無(wú)法預(yù)知具體降水時(shí)刻（時(shí)段），極大影響了負(fù)荷預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。降雨結(jié)束后，負(fù)荷逐步恢復(fù)，如果在恢復(fù)過程中又一輪降水，負(fù)荷預(yù)測(cè)難度進(jìn)一步增加。冬季氣溫持續(xù)降低，供暖負(fù)荷不斷增加，氣溫降低，負(fù)荷陡增；氣溫回升，負(fù)荷回落。雖然氣象因素可以提前預(yù)判，但一直存在一定偏差。

1.2.2 環(huán)保政策對(duì)負(fù)荷預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性的影響

2017年，環(huán)保部制定的大氣污染防治工作方案[2]，將山西省太原、陽(yáng)泉、長(zhǎng)治、晉城4地市納入“2+26”城市，要求各地嚴(yán)控城市空氣質(zhì)量。受此影響，在氣象部門預(yù)警霧霾天氣時(shí)，政府會(huì)要求工業(yè)企業(yè)錯(cuò)峰生產(chǎn)、污染企業(yè)停產(chǎn)。令行禁止，全省高耗能負(fù)荷可能突然下降70～100萬(wàn)kW，較大程度上影響了當(dāng)日負(fù)荷預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。如果發(fā)生在周六、日，將會(huì)對(duì)接連3天的負(fù)荷預(yù)測(cè)造成影響，進(jìn)而影響假日期間電力平衡。這一現(xiàn)象無(wú)法提前預(yù)測(cè)，目前沒有較好解決措施。

1.2.3 大用戶生產(chǎn)計(jì)劃變動(dòng)對(duì)負(fù)荷預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性的影響

一般情況下，山西省大用戶生產(chǎn)規(guī)律性很強(qiáng)。但難免設(shè)備發(fā)生故障。設(shè)備一旦故障，具體恢復(fù)時(shí)間未知、負(fù)荷恢復(fù)計(jì)劃不確定，極大影響全網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)。此不確定性因素?zé)o法消除，無(wú)法預(yù)判。

1.3 清潔能源預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性對(duì)電力平衡的影響分析

2017年底，山西電網(wǎng)風(fēng)電裝機(jī)約900萬(wàn)kW。因風(fēng)電具有間歇性、不確定性，全省風(fēng)電發(fā)電曲線毫無(wú)規(guī)律可循，風(fēng)電出力最大時(shí)刻有可能出現(xiàn)在凌晨低谷時(shí)段，也可能在晚高峰時(shí)段。同時(shí)，目前風(fēng)電功率預(yù)測(cè)平均準(zhǔn)確率僅80%左右；換而言之，全網(wǎng)風(fēng)電預(yù)測(cè)將影響晚高峰電力平衡約100萬(wàn)kW。

2017年底，山西電網(wǎng)光伏裝機(jī)約500萬(wàn)kW。冬季，山西電網(wǎng)晚高峰在18時(shí)左右，光伏出力可以不計(jì)入平衡；但早高峰時(shí)段是光伏出力最大時(shí)段。目前光功率預(yù)測(cè)平均準(zhǔn)確率僅80%左右；換而言之，全網(wǎng)光伏預(yù)測(cè)將影響早高峰電力平衡約50萬(wàn)kW。清潔能源出力預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率在短時(shí)間內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)顯著提升，制約清潔能源預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性，影響電力平衡。

1.4 機(jī)組非停對(duì)電力平衡的影響分析

近年來，風(fēng)電、光伏裝機(jī)容量持續(xù)攀升，火電發(fā)電企業(yè)低出力運(yùn)行，對(duì)機(jī)組可靠性要求更高。在實(shí)際運(yùn)行中，依然難免因輔機(jī)發(fā)生故障、水冷壁泄漏等原因?qū)е聶C(jī)組非停。山西目前主力機(jī)組以30萬(wàn)kW、60萬(wàn)kW機(jī)組居多，負(fù)荷波動(dòng)2%。如果發(fā)生1臺(tái)次及以上機(jī)組非停，電力平衡將出現(xiàn)缺口預(yù)警。機(jī)組非?？陀^存在，難以消除。

2 山西電網(wǎng)日前、日內(nèi)電力平衡偏差原因分析

電網(wǎng)運(yùn)行管理實(shí)際工作中影響電力平衡的因素包括機(jī)組影響出力、負(fù)荷預(yù)測(cè)偏差、清潔能源出力偏差、機(jī)組非停以及外送臨時(shí)增加等。機(jī)組非停屬于客觀存在，電網(wǎng)運(yùn)行管理中無(wú)法徹底消除，只能按目前山西電網(wǎng)運(yùn)行特點(diǎn)以經(jīng)驗(yàn)值計(jì)算。機(jī)組影響出力預(yù)計(jì)不一致、清潔能源計(jì)入平衡不一致、負(fù)荷預(yù)測(cè)偏差是導(dǎo)致日前、日內(nèi)電力平衡計(jì)算偏差的主要因素。

2.1 機(jī)組影響出力預(yù)計(jì)不一致對(duì)日前、日內(nèi)電力平衡的影響分析

調(diào)度計(jì)劃專業(yè)日前計(jì)算電力平衡時(shí)影響出力數(shù)值是根據(jù)歷史同期數(shù)據(jù)結(jié)合近期影響出力情況預(yù)計(jì)的全網(wǎng)影響出力，并未落實(shí)到每臺(tái)機(jī)組；調(diào)度運(yùn)行專業(yè)日內(nèi)影響出力統(tǒng)計(jì)是當(dāng)日各發(fā)電企業(yè)上報(bào)影響出力的累加值。另，發(fā)電企業(yè)基于發(fā)電成本考慮，為了少接帶負(fù)荷，有可能報(bào)送大于實(shí)際的影響出力數(shù)據(jù)，單機(jī)數(shù)據(jù)的累加與歷史數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)之間天然存在一定偏差。尤其是今年度夏期間日前、日內(nèi)影響出力統(tǒng)計(jì)不一致現(xiàn)象更為突出：全省大范圍高溫造成真空影響出力大大高于歷史同期，電煤價(jià)格高漲導(dǎo)致電廠發(fā)電意愿不強(qiáng)，影響出力上報(bào)明顯偏大。如何解決日前、日內(nèi)影響出力統(tǒng)計(jì)不一致，有效降低機(jī)組影響出力，是調(diào)度計(jì)劃、調(diào)度運(yùn)行專業(yè)面臨的一個(gè)嚴(yán)峻問題。

2.2 清潔能源計(jì)入平衡不一致對(duì)日前、日內(nèi)電力平衡的影響分析

調(diào)度計(jì)劃專業(yè)日前電力平衡時(shí)，一般按照經(jīng)驗(yàn)值平衡風(fēng)電出力，高峰風(fēng)電、西龍池抽蓄按夏季30萬(wàn)kW、冬季11月份按90萬(wàn)kW、12月按180萬(wàn)kW計(jì)算電力平衡，并未根據(jù)風(fēng)電預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)選取風(fēng)電納入日前電力平衡值。日內(nèi)計(jì)算高峰電力平衡時(shí)，則考慮實(shí)際風(fēng)電出力，按照超短期預(yù)測(cè)值納入日內(nèi)電力平衡。風(fēng)電出力有可能遠(yuǎn)大于日前平衡數(shù)據(jù)，百萬(wàn)kW以上；也有可能遠(yuǎn)小于日前平衡，僅僅幾萬(wàn)kW。如此，日前、日內(nèi)清潔能源出力偏差約近百萬(wàn)kW，導(dǎo)致日前、日內(nèi)電力平衡結(jié)果不一致，影響調(diào)度計(jì)劃、調(diào)度運(yùn)行專業(yè)開機(jī)需求。

2.3 負(fù)荷預(yù)測(cè)偏差對(duì)日前、日內(nèi)電力平衡的影響分析

負(fù)荷預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性較大程度上受天氣變化及氣象預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度的影響。冬季氣溫變化不是很大，山西電網(wǎng)統(tǒng)配用電負(fù)荷最大值相對(duì)穩(wěn)定，負(fù)荷預(yù)測(cè)偏差對(duì)日前、日內(nèi)電力平衡的影響基本可以不計(jì)。夏季，全省連續(xù)多日高溫時(shí)，單日負(fù)荷有可能增長(zhǎng)70～100 kW。如果負(fù)荷預(yù)測(cè)偏小，同時(shí)機(jī)組因真空、煤質(zhì)影響，影響出力變大時(shí)，將造成日前、日內(nèi)電力平衡偏差較大，影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)天氣預(yù)報(bào)全省大范圍降雨，如果發(fā)生按照氣象預(yù)報(bào)降低次日負(fù)荷預(yù)測(cè)曲線，而實(shí)際又未發(fā)生大范圍降雨，負(fù)荷未回落，將導(dǎo)致日前、日內(nèi)平衡不一致，也會(huì)干擾電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。如何提升負(fù)荷預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性，減少日前、日內(nèi)電力平衡偏差是困擾調(diào)度計(jì)劃專業(yè)的一個(gè)問題。

3 消弭日前、日內(nèi)電力平衡偏差的建議

3.1 強(qiáng)化影響出力管理，降低影響出力統(tǒng)計(jì)偏差

針對(duì)日前、日內(nèi)機(jī)組影響出力統(tǒng)計(jì)不一致問題，建議以原國(guó)家電力監(jiān)管委員會(huì)批復(fù)的華北區(qū)域發(fā)電廠輔助服務(wù)管理及并網(wǎng)運(yùn)行管理實(shí)施細(xì)則[3]第二十條調(diào)峰管理相關(guān)條款為基礎(chǔ)，細(xì)化機(jī)組調(diào)峰能力申報(bào)模式?？紤]機(jī)組調(diào)峰能力日前申報(bào)出力、日內(nèi)申報(bào)出力、實(shí)際出力之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，從電廠是否申報(bào)調(diào)峰能力、省調(diào)日前計(jì)劃是否同意電廠申報(bào)值、省調(diào)日內(nèi)滾動(dòng)計(jì)劃是否同意電廠申報(bào)值3個(gè)角度，設(shè)計(jì)機(jī)組調(diào)峰能力申報(bào)、考核管理機(jī)制。促使發(fā)電企業(yè)在日前及時(shí)、如實(shí)進(jìn)行申報(bào)；日內(nèi)根據(jù)機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況滾動(dòng)調(diào)整出力申報(bào)，實(shí)現(xiàn)影響出力申報(bào)日前、日內(nèi)有效銜接，達(dá)到降低影響出力對(duì)日前、日內(nèi)電力平衡影響的效果。

3.2 提高風(fēng)功率預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性，根據(jù)風(fēng)電預(yù)測(cè)動(dòng)態(tài)調(diào)整風(fēng)電出力計(jì)入平衡

針對(duì)風(fēng)電不確定性帶來的日前、日內(nèi)電力平衡計(jì)算偏差問題，建議綜合考慮山西地形、氣候特點(diǎn)，優(yōu)化風(fēng)電功率預(yù)測(cè)算法，提高風(fēng)電功率預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性，提高風(fēng)電功率預(yù)測(cè)可信度。同時(shí)，根據(jù)全省風(fēng)速、風(fēng)電出力等信息，綜合確定日前風(fēng)電納入電力平衡計(jì)算算法，消弭日前、日內(nèi)電力平衡風(fēng)電計(jì)入平衡偏差。比如，冬季如果連續(xù)多日（至少3個(gè)自然日）每個(gè)時(shí)刻風(fēng)電預(yù)測(cè)出力都在400萬(wàn)kW以上，日前電力平衡風(fēng)電出力可以適當(dāng)提高，計(jì)入平衡。在進(jìn)行周電力平衡計(jì)算時(shí)考慮連續(xù)多日風(fēng)功率預(yù)測(cè)情況，實(shí)現(xiàn)高峰電力充足供應(yīng)與低谷清潔能源消納的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

3.3 提高負(fù)荷變動(dòng)研判能力，提高負(fù)荷預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性

針對(duì)負(fù)荷預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性較大程度上受天氣變化及氣象預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度影響的問題，建議做好歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析工作，發(fā)掘歷史數(shù)據(jù)中隱含的負(fù)荷變化規(guī)律，應(yīng)用于當(dāng)前負(fù)荷預(yù)測(cè)工作。充分利用氣象信息系統(tǒng)和氣象專報(bào)，掌握天氣變化趨勢(shì)，研判天氣變化對(duì)負(fù)荷變化影響；加強(qiáng)省地聯(lián)動(dòng)，委托地區(qū)及時(shí)了解大用戶生產(chǎn)計(jì)劃，獲取第一手材料，綜合研判負(fù)荷變化情況。

4 結(jié)論

本文針對(duì)山西電網(wǎng)裝機(jī)過剩但仍存在電力平衡不足風(fēng)險(xiǎn)的現(xiàn)象，分析了影響山西電網(wǎng)電力平衡的主要因素。探討了電力平衡計(jì)算中日前、日內(nèi)計(jì)算結(jié)果較大偏差的原因，并從電網(wǎng)運(yùn)行實(shí)際出發(fā)，提出了相關(guān)建議或措施。有利于電網(wǎng)運(yùn)行人員強(qiáng)化管理，降低開展有序用電的概率，確保電力可靠供應(yīng)。

參考文獻(xiàn)：

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