袁士超，朱曉杰，陳東海，羅 軼

（國網(wǎng)浙江省電力有限公司寧波供電公司，浙江 寧波 315010）

新型電力系統(tǒng)以新能源為供給主體，以“源網(wǎng)荷儲”互動與多能互補(bǔ)為支撐，具有清潔低碳、安全可控、靈活高效、智能友好、開放互動基本特征，是國家實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的基礎(chǔ)[1]。電壓、電能質(zhì)量是電網(wǎng)安全可控的重要支撐，是實(shí)現(xiàn)新型電力系統(tǒng)的重要前提。節(jié)假日無功管控作為電能質(zhì)量保障的重要部分[2]，如何利用新型電力系統(tǒng)的特點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)、高效、安全地實(shí)現(xiàn)節(jié)假日無功管控，是面向新型電力系統(tǒng)建設(shè)的方向之一。

作為千萬級供電負(fù)荷的大型地區(qū)電網(wǎng)，寧波供電公司基于新型電力系統(tǒng)“源網(wǎng)荷儲”互動的建設(shè)導(dǎo)向[4-5]，深度思考地區(qū)電網(wǎng)節(jié)假日無功調(diào)控及管理拓展方向，分別從“源網(wǎng)荷”互動下的電源側(cè)無功潛力挖掘、電網(wǎng)側(cè)運(yùn)行方式優(yōu)化、負(fù)荷側(cè)精細(xì)化管控3 方面提出面向新型電力系統(tǒng)的地區(qū)電網(wǎng)節(jié)假日無功調(diào)控及管理方法，并在2022年春節(jié)期間推行開展，取得良好成效。

1 電源側(cè)無功潛力挖掘

1.1 新能源無功特性挖掘

新型電力系統(tǒng)以新能源為供給主體，風(fēng)、光能源占比呈逐漸上升態(tài)勢，可充分挖掘其電源特性，以助節(jié)假日無功管控。

光伏層面，光伏電源設(shè)計(jì)要求光伏逆變器功率因數(shù)能在超前0.95～滯后0.95 范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，并要求配置足夠感性無功容量用以補(bǔ)償站內(nèi)全部充電功率及送出線路一半充電功率[6-7]。為確保感性無功補(bǔ)償能力、滿足電能質(zhì)量要求，集中式光伏電站站內(nèi)均會配置SVG設(shè)備。新形勢下，寧波供電公司充分調(diào)用光伏無功資源，節(jié)假日期間要求所有集中式光伏電站逆變器設(shè)置為恒功率因數(shù)控制，功率因數(shù)設(shè)置在-0.90～-0.95（進(jìn)相方式），全部動態(tài)無功補(bǔ)償裝置SVG，如表1 所示，均以恒感性無功方式運(yùn)行，無功參數(shù)設(shè)置在上限值。

表1 集中光伏動態(tài)無功補(bǔ)償情況

對于分布式光伏，節(jié)假日期間要求分布式光伏逆變器功率因數(shù)設(shè)置在-0.95（進(jìn)相），動態(tài)無功補(bǔ)償裝置SVG均以恒感性無功方式運(yùn)行，無功參數(shù)設(shè)置在上限值。

風(fēng)電層面，節(jié)假日期間要求風(fēng)電機(jī)組功率因數(shù)設(shè)置在-0.95～-0.98（進(jìn)相）間，動態(tài)無功補(bǔ)償裝置SVG均以恒感性無功方式運(yùn)行，無功參數(shù)設(shè)置在上限值。

1.2 傳統(tǒng)能源進(jìn)相能力利用

傳統(tǒng)天然氣、煤電和水電機(jī)組建設(shè)年代參差不一，機(jī)組進(jìn)相能力具有相對獨(dú)立性。寧波供電公司調(diào)查統(tǒng)計(jì)所有傳統(tǒng)能源機(jī)組參數(shù)特性，制定節(jié)假日機(jī)組運(yùn)行計(jì)劃。

具備進(jìn)相能力的機(jī)組，如表2 所示，以發(fā)電機(jī)組進(jìn)最大相深度運(yùn)行，各并網(wǎng)母線電壓不低于額定電壓控制。抽水蓄能電站以最大感性無功方式運(yùn)行。

表2 傳統(tǒng)能源機(jī)組進(jìn)相能力

不具備進(jìn)相能力的機(jī)組，有供熱要求的按照“以熱定電”原則運(yùn)行，其他機(jī)組安排停機(jī)，減少年度碳排量。

對有自備機(jī)組的電力用戶，節(jié)假日期間要求其自發(fā)自用，所發(fā)電量不得上網(wǎng)。

2 電網(wǎng)側(cè)運(yùn)行方式優(yōu)化

2.1 電網(wǎng)運(yùn)行方式動態(tài)調(diào)整

在單一電網(wǎng)運(yùn)行方式下，潮流隨負(fù)荷變化達(dá)到自然供需平衡狀態(tài)，可能存在潮流分布不均，部分輸變電設(shè)備滿載、部分輕載或空載情況，容易引起設(shè)備運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)、損耗大、影響設(shè)備運(yùn)行壽命。

寧波供電公司針對電網(wǎng)不同負(fù)荷的情況，將電網(wǎng)承載負(fù)荷狀態(tài)分為高負(fù)荷、正常負(fù)荷和低負(fù)荷3種[8]，就3種狀態(tài)分別提出電網(wǎng)運(yùn)行方式調(diào)整原則如表3所示。

表3 電網(wǎng)運(yùn)行方式動態(tài)調(diào)整原則

節(jié)假日期間，電網(wǎng)呈低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，電壓水平較平日顯著提升。為合理控制電壓水平，寧波供電公司在保障電網(wǎng)供電可靠性的前提下拉?？粘浼兟?lián)絡(luò)線路，減少全網(wǎng)充電功率，拉停輕載主變、調(diào)整部分主變分接頭檔位，提高電網(wǎng)電能質(zhì)量特性和經(jīng)濟(jì)性，并根據(jù)需要隨時(shí)動態(tài)調(diào)整。

2.2 優(yōu)化無功投切策略

電網(wǎng)日常運(yùn)行方式下，自動電壓控制系統(tǒng)（AVC）以全網(wǎng)線損最優(yōu)為目標(biāo)，以電壓合規(guī)、無功不倒送等為約束條件進(jìn)行無功設(shè)備的自動投切，滿足日常運(yùn)行要求。但在節(jié)假日，尤其春節(jié)期間，全網(wǎng)負(fù)荷降至日常負(fù)荷40%以下，功率因數(shù)面臨過高風(fēng)險(xiǎn)，AVC控制策略無法達(dá)到最佳調(diào)整狀態(tài)。

寧波供電公司密切關(guān)注春節(jié)前電網(wǎng)負(fù)荷變化，及時(shí)優(yōu)化調(diào)整AVC控制策略，退出AVC省地協(xié)調(diào)功能，切換至就地控制模式，隨負(fù)荷下降逐步退出電網(wǎng)側(cè)電容器并閉鎖AVC，待電容器全部切除后，隨負(fù)荷下降逐步投入電網(wǎng)側(cè)全部電抗器，有效提升主網(wǎng)感性無功補(bǔ)償能力。同時(shí)，建立主網(wǎng)無功大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)如圖1 所示，監(jiān)視主網(wǎng)公用變無功運(yùn)行情況，確保無功投切策略閉環(huán)管控。

圖1 主網(wǎng)無功大數(shù)據(jù)監(jiān)測示意圖

對于不同類型電抗器，公司制定差異化運(yùn)維管理措施《2022年春節(jié)期間主網(wǎng)電抗器投切要求的說明》。針對3個(gè)月內(nèi)未有運(yùn)行記錄的電抗器進(jìn)行24 h試投工作，期間開展不少于2次的紅外測溫工作。試投電抗器存在問題的，按緊急缺陷處理，試投運(yùn)結(jié)束后，電抗器保持投入狀態(tài)。10 kV電抗器多為干式電抗器，占地較小，但存在易發(fā)熱的問題。要求干抗投入后每24 h至少安排2次紅外測溫，上下午各1次，間隔12 h。若出現(xiàn)電抗器本體正常發(fā)熱導(dǎo)致溫度超標(biāo)，手動拉停電抗器，經(jīng)12 h 冷卻后再投入。為保證低負(fù)荷期間（夜間及凌晨）全網(wǎng)電抗器可用，易發(fā)熱電抗器重新投入的時(shí)間選取每日18:00左右。

3 負(fù)荷側(cè)精細(xì)化管控

3.1 大用戶考核優(yōu)化

為補(bǔ)償節(jié)假日期間主網(wǎng)容性無功，寧波供電公司要求所轄35 kV 及以上大用戶在保證電壓合格的前提下退出電容器，并盡可能投入感性無功設(shè)備。

感性無功設(shè)備的投入會影響用戶的功率因數(shù)的變化，根據(jù)《功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)辦法》功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值及其使用范圍的相關(guān)規(guī)定中設(shè)有不同用戶的類型的功率因素標(biāo)準(zhǔn)[9]，節(jié)假日低負(fù)荷狀態(tài)，感性無功電量遠(yuǎn)大于正常值，導(dǎo)致功率因數(shù)偏低，影響功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)的比例情況，公司會根據(jù)實(shí)際情況予以考核優(yōu)化。

今后為減少大用戶配合電網(wǎng)電能質(zhì)量調(diào)整需求和調(diào)整后電費(fèi)增加的矛盾，可建立節(jié)假日期間功率因數(shù)考核標(biāo)準(zhǔn)[10]，四象限無功按比例增加電費(fèi)考核，按電力部門要求調(diào)整無功補(bǔ)償大網(wǎng)的，適當(dāng)調(diào)整無功免于考核。

3.2 配網(wǎng)用戶數(shù)字化管控

地區(qū)電網(wǎng)10 kV 及以下的配網(wǎng)低壓用戶電容器個(gè)體容量較小，但總數(shù)量較大，無規(guī)則投切對全網(wǎng)無功存在較大影響。

受不可預(yù)測性疫情等情況影響，節(jié)假日部分企業(yè)減產(chǎn)、停產(chǎn)時(shí)間較往年更早，從業(yè)人員也存在提前返鄉(xiāng)的情況，為有效指導(dǎo)和管控減產(chǎn)、停產(chǎn)低壓用戶電容器投退事宜，寧波供電公司提早半個(gè)月與用戶建立聯(lián)系，針對可能減產(chǎn)、停產(chǎn)低壓用戶提前告知管控要求。

面對低壓用戶點(diǎn)多面廣，管控難度大的特點(diǎn)，公司充分利用數(shù)字化手段，通過營銷用采系統(tǒng)、調(diào)度SCADA 系統(tǒng)密切關(guān)注用戶電量變化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)減產(chǎn)、停產(chǎn)用戶，逐一通知到位。此外，公司每日開展配網(wǎng)專變四象限無功大數(shù)據(jù)分析，核查用戶無功變化，準(zhǔn)確甄別無功管控薄弱環(huán)節(jié)，確保電容器退出要求執(zhí)行到位。

4 實(shí)踐成效

2022 年春節(jié)期間，寧波供電公司多舉并措，“源網(wǎng)荷”協(xié)同開展無功調(diào)控管理，取得良好成效。

電源側(cè)安排10座常規(guī)電廠、25座集中式新能源電站、314座10 kV分布式光伏進(jìn)相運(yùn)行，最大進(jìn)相深度近500 Mvar。

電網(wǎng)側(cè)拉停110 kV空充聯(lián)絡(luò)線10條，電網(wǎng)方式調(diào)整8 處，全市共切除220 kV 及以下主網(wǎng)電容器7010 Mvar，全網(wǎng)共投入220 kV 及以下主網(wǎng)電抗器1480 Mvar。

負(fù)荷側(cè)各區(qū)縣公司切除35 kV 及以上大用戶電容器1290 Mvar；共有4.34萬座公變、1.97萬座專變切除了電容器，總切除容量分別為5030 Mvar 和4530 Mvar。

2022年春節(jié)寧波電網(wǎng)無功電壓水平較2021年明顯提升。全網(wǎng)功率因數(shù)0.92，在浙江省大型負(fù)荷地市公司中排名第一，凌晨低負(fù)荷時(shí)段全網(wǎng)吸收無功1640 Mvar，較去年增長200 Mvar。主網(wǎng)無功倒送情況明顯改善。500 kV層面，徹底解決了天一變電站無功倒送問題，全網(wǎng)僅姚江供區(qū)存在輕微倒送（5 Mvar）。220 kV 層面，無功倒送變電站由6 座減少為3座，整體無功倒送量減少73%。

5 結(jié)束語

新型電力系統(tǒng)是國家實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的基礎(chǔ)，電網(wǎng)無功管控作為電能質(zhì)量管理的重要部分，是新型電力系統(tǒng)建設(shè)的方向之一。寧波供電公司分別從“源網(wǎng)荷”互動下的電源側(cè)無功潛力挖掘、電網(wǎng)側(cè)運(yùn)行方式優(yōu)化、負(fù)荷側(cè)精細(xì)化管控3 方面提出面向新型電力系統(tǒng)的地區(qū)電網(wǎng)節(jié)假日無功調(diào)控及管理方法，并在2022年春節(jié)期間寧波電網(wǎng)極端低負(fù)荷運(yùn)行情況下，充分利用各項(xiàng)措施實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)無功調(diào)控及管理，使其滿足電網(wǎng)正常運(yùn)行要求，為面向新型電力系統(tǒng)的地區(qū)電網(wǎng)節(jié)假日無功調(diào)控及管理提供參考，也為浙江建設(shè)新型電力系統(tǒng)省級示范區(qū)提供有益借鑒。

未來有源配電網(wǎng)是新型電力系統(tǒng)發(fā)展的重要方向，可挖掘有源配電網(wǎng)下的無功管控潛力，引導(dǎo)由電網(wǎng)側(cè)為主的無功設(shè)備投資逐步轉(zhuǎn)向更多市場、用戶側(cè)設(shè)備參與調(diào)節(jié)，進(jìn)一步提升電網(wǎng)投資、運(yùn)行效率。