1、第 44 卷第 3 期2023 年 6 月电力与能源高峰负荷时期地区电网优化调度方法陈武（国网四川省电力公司成都供电公司，四川 成都 610041）摘要：以地市级城市为主要供区的地区电网在高峰负荷时期存在峰谷差加大、网络弹性不足等典型运行特征。随着电网规模的扩大、复杂程度的增加及电能供需矛盾的凸显，地区电网在负荷预测、电力电量平衡、设备消缺统筹安排、输电断面控制、需求响应控制、有序用电管理等方面均表现出不同程度的问题。结合现有理论研究及地区电网调度运行管理实践，提出了一系列提升高峰负荷时期地区电网优化调度水平的具体方法。关键词：高峰负荷；地区电网；优化调度作者简介：陈武（1984），男，硕士，
2、高级工程师，主要从事地区电网调控运行工作。中图分类号：TM732 文献标志码：A 文章编号：2095-1256（2023）03-0221-06Optimal Scheduling Method for Regional Power Grid in Peak Load PeriodCHEN Wu（State Grid Chengdu Power Supply Company，Sichuan Electric Power Company，Chengdu 610041，Sichuan Province，China）Abstract：Regional power grids with prefectu
3、re-level cities as the main supply areas have typical operation characteristics such as increased daily peak-valley difference and insufficient network elasticity during peak load period.With the expansion and complexity of the power grid and the prominent contradiction between supply and demand of
4、electric energy，regional power grid presents different degrees of problems in load prediction，power and energy balance，overall arrangement of equipment shortage elimination，transmission section control，demand response control，orderly power consumption management，etc.Based on the existing theoretical
5、 research and the practice of regional power grid dispatching operation management，this paper puts forward a series of concrete methods to improve the optimal scheduling of power grid during the peak load period.Key words：peak load，regional power grid，optimal scheduling受极端天气、巨量的空调制冷及制热负荷、电动汽车渗透率的不断增
6、加以及工业的快速发展等多重因素影响，部分地区的电网负荷峰值屡创新高，电网尖峰负荷持续时间越来越长，电网峰谷差不断加大，高峰时期的电网供需不平衡程度日益加深，电网运行风险愈来愈大1-5。在迎峰度夏及迎峰度冬高峰负荷期间，电网通常面临输变电设备或输电断面持续重载或超限额运行、电网缺陷频发、安全稳定裕度降低、保供电压力陡增等严峻供电形势。在这种特殊时期，即使电网保持全元件、全保护运行，仍然面临巨大的安全调度压力。现有研究主要从输电断面协同调控6-7、调峰资源互济8、有序用电及需求响应策略优化9-10、负荷聚合商优化调度11-12等不同层面展开理论研究，关于系统性、可操作性强、具有显著实用性、便于推广
7、的地区电网优化调度方法的研究还亟待开展。本文以四川某地区电网为例，结合地区电网高峰负荷时期运行特征、调度运行管理实践及已有理论研究成果，提出一系列贴近工程实际的地区电网优化调度方法，以期提升电网调度安全水平及优质服务水平。1高峰负荷时期地区电网典型运行特征1.1负荷曲线双峰特征显现用电高峰及用电时间段具有明显的集中性、规律性和重现性，所以电网负荷曲线多峰特征明显，主要表现为电网负荷集中在早、晚高峰出现，DOI：10.11973/dlyny202303005电网技术221陈武：高峰负荷时期地区电网优化调度方法并且早、晚高峰负荷值受温度累积效应影响明显。1.2日峰谷差明显加大日峰谷差是日最大负荷与
8、日最小负荷的差值13。在迎峰度夏及迎峰度冬高峰负荷期间，受空调用电负荷激增等的因素影响，日峰谷差相比其他时期具有明显的变化特性。总体上，电网峰值负荷越高，峰谷差也越大，即二者呈现正相关关系，明显的日峰谷差给电网调峰带来了较大的压力和挑战。1.3电网弹性不足电网弹性是指在面对电力供需平衡的大幅波动和电网故障时，电网资源的弹性互动和灵活响应的能力14。高弹性电网的主要特征是高可靠性、高承载、高互动、高自愈、高效能等。当前地区电网弹性不足主要表现在以下几个方面。1.3.1供电可靠性裕度较低（1）在电网高负荷运行期间，输变电设备缺陷频发、输电断面重载甚至过载等问题突出，网络供电能力逼近电网安全承载极限
9、，一旦发生主变、母线等关键主设备故障跳闸，就可能造成连锁事故，引发大面积停电，触发六级以上电网事件。（2）为防范高负荷期间电网单一事故引发潮流大范围转移造成相关输变电设备连锁性故障，选择性地采取停用备用电源自动投入装置、环网运行改为解环运行等特殊运行方式，会使电网可靠性明显降低。（3）为使电网经受住高峰负荷考验，通常采取220 kV 主变分列运行、110 kV 主变并列运行并加装负荷联切装置、上旁路母线转供、多级数串级供电等多种高风险负荷转供方式及负荷动态平衡等方式，以牺牲电网可靠性的方式来换取暂时性的电网供电能力的提升。（4）为确保新设备启动投运期间电网有可靠的总后备保护，在新设备冲击合闸前
10、通常需对电网正常运行方式进行相应调整，进而形成单主变、单母线、反充电等特殊方式及保护不完全配合的情况，不可避免会降低电网供电的可靠性。（5）由于部分电网大型增容改造工程的进行，电网长时间非完整结构特征明显，短期内电网运行风险无法消除。1.3.2供电效能发挥不足线路、变压器容量不匹配问题明显，主要表现为包含架空线路与电缆线路的混合型线路载流量不匹配、线路与变压器间的供电能力不匹配等，导致电网设备供电能力不能充分发挥。1.3.3重超载现象普遍受负荷分布密度、电流互感器变比、负荷改接滞后等因素影响，部分配电网线路重满载及超载现象广泛存在。1.3.4灵活响应能力不足（1）电网智能快速合解环操作功能单一
11、，目前仅能实现单个变电站之间的快速合解环操作，尚不能实现相关联变电站之间配合进行的合解环操作。（2）部分区、县公司配电网络主干线路联络率及互供能力较低，配电自动化工程还处于建设完善过程中，无法满足负荷快速转供及精准、灵活控制要求。（3）基于安全运行约束考虑，城区配电网合环转供负荷要求较高，通常需在同一 220 kV 站点下进行操作，导致高峰负荷时段负荷转移平衡困难，极大地限制了运行方式调整的灵活性，直接影响电网主设备的运行安全。2高峰负荷时期地区电网调度管理存在不足2.1负荷预测精度不高由于负荷受天气变化、温度累积效应、社会活动、节日类型、电网故障及运行方式等多种因素影响，负荷变化所呈现出来的
12、超前性、滞后性及瞬变性特点尤为突出，表现出极强的复杂性和随机性1。在电网调度运行管理实践中，电网负荷预测所需的高精准度问题长期未能得到解决。2.2电力电量难以平衡（1）地区电网主要依靠常规发电机组，如水电、火电等提供电力电量保障。受天气、电煤供应、水电来水、电网接线、负荷分布密度、用电时段等因素影响，部分输电断面、输变电设备重超载现象时有发生，电网供需矛盾明显。（2）受电网安全承载能力、输电通道限制，各222陈武：高峰负荷时期地区电网优化调度方法区域电网无法做到有力支援，局部地区在部分时段可能出现电力电量“双缺”的问题。2.3设备消缺统筹不易安排在迎峰度夏及度冬等高负荷时期，输电线路、变电设备
13、和配电网等各级供电单元均处于重载或近饱和运行状态。在多数情况下，电网已不能满足“N1”安全运行要求，系统脆弱性增加。此时，若输变电设备突发缺陷，调度往往难以立即安排停运进行消缺处理。2.4输电断面控制效果不明显输电断面的安全高效调控直接关系着电网的安全稳定运行6。负荷高峰时期，输电断面通常面临持续满载或间隙性过载运行状态，可调节裕度严重缺乏。输电断面控制方法主要包括调整发电机组出力、负荷转移和负荷控制 3 种。由于负荷控制可能会对用户的持续可靠供电造成影响，在电网调度运行管理实践中主要采用调整发电机组出力和负荷转移两种方法进行断面控制，但仍存在以下几方面问题。（1）相对固定的输电断面限额，不利
14、于电网供电能力的释放。目前，业界的主要做法是将输电断面划分为 3种典型断面，分别为冬季断面（环境温度小于等于 15）、春秋季断面（环境温度在 1525）和夏季断面（环境温度在 2533），缺乏更加细分的输电断面分类策略，未根据实时环境温度、导线弧垂及温升变化等实际运行情况动态修正输电断面的安全限额。（2）部分输电断面受制于输电线路线径小、电缆通道温升限制等因素，断面安全限额校核值较低，影响整体供电能力。（3）输电断面越限后的实时处置依赖于经验调度，缺乏深入的理论分析计算，大多为“粗放型”“经验型”调度模式。然而，部分环网断面因潮流转移比较复杂，难以通过常规的运行方式调整措施解决重超载问题。（4
15、）电源和负荷自然分布不均匀、不同通道的输电线路参数不协调、受端电网电源较少等因素，均可能导致重要的输电断面潮流分布不均衡，出现“既重又轻”的局面，即一些断面长期重载而另一些断面长期轻载。加之不同轻、重载断面之间缺乏足够的可转移负荷通道，导致同一电网间的轻、重载断面不能做到互济平衡。2.5电网需求响应资源不足作为一种通过价格激励等措施引导用户自愿改变用电行为，实现在无需进行额外电网投资建设的情况下调节电力供需平衡的电网调度运行管理方法，电网需求响应得到了广泛应用10。然而，受制于以下因素影响，电网需求响应效果并不明显。（1）由于需求响应对负荷的供电电压等级、需求响应潜力、需求响应持续时间等均存在
16、一定的准入限制，其主要实施对象为大型工商业负荷，负荷覆盖面相对较小；加之需求响应补贴刺激力度不足，导致现有需求响应资源无法满足电网安全运行调节需求。（2）缺乏市场化的负荷聚合商，需求响应的规模化效应及同时性效应无法得到保证，缓解电网供需矛盾的效果还有待持续提升。2.6有序用电效果难以保证有序用电主要是通过行政措施、经济手段、技术方法等依法控制部分用电需求，在用于解决季节性、时段性以及突发情况下的电力供需矛盾，坚持限电不拉闸，更好地优先保障民生、重点企业、重点行业、重点场所正常用电等方面发挥了重要作用9。然而，有序用电实施效果受高峰负荷时段划分原则、负荷特性、工商业负荷资源是否充足、用户参与度等因素影响明显，在实际工作中，难以取得满意的负荷控制效果。3高峰负荷时期地区电网优化调度方法3.1提升负荷预测准确度（1）深入总结历年温度与用电负荷的耦合关系，重点加强对高峰负荷的幅值、高峰负荷开始时间和持续时间的预测。（2）加强对具有规模效应的空调负荷特性挖掘与温度敏感性识别，分析大气湿度、最高温度、最低温度、温度累积效应及工作日、节假日等因素对空调负荷的影响。223陈武：高峰负荷时期地区电网优化
