基于保障大电网的负荷管理研究

摘要：文章基于保障大电网的管理理念，提出了应对策略，明确负荷管理参与各方的责任，全面升级改造负荷管理系统，科学选择可中断负荷，研究可行的激励机制，开展电力负荷的柔性互动调控，完善特高压事故应急预案，纳入负荷管理快速响应系统，对新形势下的电力负荷管理工作提供了解决方案。

关键词：特高压；区外来电；负荷管理；快速响应；大电网；电力系统 文献标识码：A

中图分类号：TM71 文章编号：1009-2374（2016）34-0174-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.34.084

1 研究背景

当前，我国正全力推进特高压电网建设，电力资源配置能力不断优化，受端电网交换能力显著提高，对于实现区域电力资源互济发挥了重要作用。然而随着受电容量的不断增大，本地电源的调节能力逐渐不能很好地适应外送电源的异常或故障，电网运行呈现出新的特性，电网安全风险相应增大。以江苏电力为例，今年夏季江苏最大调度用电负荷为9278万千瓦，比2015年增加798万千瓦，同比增长9.4%，需要引入大量区外来电，满足全省电力供应需求。今年夏季区外来电最大达1817万千瓦，约占最高用电负荷20%，为江苏用电提供有力保障的同时也提出了新的挑战。2015年9月19日21时57分，锦苏特高压直流因送端遭雷击导致双极闭锁，华东电网频率短时间内下降到49.563Hz，近十年来首次跌破49.8Hz。若2016年夏季用电高峰期发生锦苏直流双极闭锁，江苏全省需限电超过100万千瓦。

目前负荷管理系统无法满足特高压紧急故障情况下的事故处理，因此需要研究和采用既能保障电网安全稳定运行，又能减少社会生产生活影响的负荷调节手段。本文基于上述需求，提出了基于保障大电网的负荷管理思想，通过负荷参与电网快速响应，在特高压送电通道故障后，充分发挥负荷管理参与电网调节的能力，实现大电网安全平稳运行的目标。

2 传统负荷管理中存在的问题

自20世纪90年代起，我国逐渐建立了中国特色的负荷管理系统，运用计算机管理、数据传输、自动控制等技术实现了用户电力负荷的远程监控，为实施“迎峰度夏”“迎峰度冬”用电高峰期间实施有序用电提供了技术支撑。以江苏为例，全省共有专变用户307.7万户，已安装负荷管理终端296.7万台，其中具备有序用电功能终端143.8万台，用户覆盖率45.12%，接入负荷1.5亿千瓦，占比20%左右。负荷管理系统在有序用电的年度方案编制、控制指令下达、负荷数据反馈和决策分析等方面发挥着举足轻重的作用。但随着对用户负荷控制的精准度、时效性、数据处理等方面的要求越来越高，现有的负荷管理系统已经无法满足大电网时代的安全运行要求。

2.1 现有负荷管理系统响应速度慢、成功率低

负荷管理系统目前采用GPRS公网通信和230MHz无线专网两种方式进行数据传输，通信速率只有20kb/s，稳定性也不佳，导致负荷管理系统响应速度慢，一般远程实现降低用户负荷，需要30～60秒时间，且实施成功率不高，一般在60%左右，无法满足特高压紧急故障后，快速有效应对的要求。

2.2 现有负荷管理模式多为刚性调控

刚性调控是指远程切断用户所有电力负荷的管理模式，出现极端情况时甚至采用传统拉闸限电方式，由于供电线路大多为居民、企业混用，拉闸限电会导致部分居民停电，以上处置方式在实际操作中阻力很大，用户投诉率很高，且会产生较大的不良影响。

3 基于保障大电网的负荷管理研究

在大电网事故情况下，既要确保电网安全，又要尽可能降低停电的社会影响。经研究，可建立电网运行和负荷控制的协同处置机制，在电力负荷管理系统的基础上，建立负荷快速响应系统，实现与调度系统的无缝对接。在特高压应急处置阶段，通过用电负荷的快速响应调节，提高电网安全保障水平。

3.1 建立有效的组织保障，明确负荷管理参与各方的责任

政府部门职责一方面是考虑全社会及电网需求，出台负荷调控相关的政策法规、电价激励政策及节能政策，同时授权、指导、监督电力公司的负荷调控，做到公平、公正、公开。对于电力公司主要是根据电网供需平衡，组织实施负荷调控，必要时进行设备投资；能源服务商除了为用户提供能源服务，同时聚合用户参与电网互动，电力用户则根据当前电价和激励政策，参与电力公司组织的负荷调控工作。

3.2 实现负荷的快速响应，全面改造升级负荷管理系统

3.2.1 通信实时传输改造。现行GPRS公网通信和230MHz无线专网的数据传输速度仅为20kb/s，早已无法满足大电网快速负荷响应的需求，需要对负荷管理系统进行光纤通信改造，数据传输速度提升至1gb/s。

3.2.2 主站功能升级完善。当前负控系统主站存在多数据并发处理能力不足，系统应具备批量快速处理数据的能力，实现数万个回路监测点的遥测、遥控的功能，可在调度要求的时限内分解负荷控制指令并下发到负控终端。

3.2.3 终端设备升级改造。现有负控终端受天气、地形及信号干扰等客观因素影响通信不稳定，终端设备需要升级改造，新增光纤通信功能、加密、分路采样、独立控制等功能，具有控制回路启动、闭锁、自检、测试功能，具备分路秒级采集控制能力。

3.3 科学选择可中断负荷，开展电力负荷的柔性调控

现有负荷管理系统均为刚性调控，在实现负荷控制秒级响应的前提下，可以对用户实现柔性调控，只调控用户的可中断负荷，保留用户的重要负荷。

根据客户内部用电负荷的重要程度，将客户用电负荷主要分为三类：第一类为保安用电负荷，主要为消防、应急照明等保安负荷以及中断后会引起人身伤亡、较大环境污染、较大政治影响、重大设备事故的重要生产负荷，属于不可中断负荷；第二类为一般生产负荷，属于生产工艺中较为独立的单元，中断后造成损失较小；第三类为中断后影响较低的非生产负荷。

可中断负荷主要是除第一类安全保障负荷外的第三类负荷和部分第二类负荷。以江苏为例，2016年江苏夏季最高负荷为9278万千瓦，其中空调负荷约为3400万千瓦，占全网用电负荷的36%，如果其中10%的空调负荷参与保障大电网的负荷管理，仅此一项负荷的控制能力就将达300万千瓦，既大幅降低了负荷调控对用户的影响，也极大缓解了电网夏季用电高峰的压力。

3.4 研究可行的激励机制，实施友好互动的负荷调控

目前的电力负荷调节大多为单向调控，用户被动地接受降负荷指令。新形势下，应综合考虑用户参与电网互动的能力和意愿，需要配套以补偿激励为主、电价机制为辅的负荷参与大电网互动调控的政策激励机制。对于自动式负荷管理快速响应的群控用户，通过一定补贴，引导用户同意将可中断负荷作为电网应急备用的运行模式，与用户签订年度可中断负荷管理协议。积极开展需求响应，利用补贴手段引导广大电力用户参与大电网的负荷管理调控。

在实际操作过程中，建议采用国网电子商务平台、微信电力公司公众号等对外开放的新媒体平台支撑海量用户进行可中断负荷的申报、交易、结算等市场行为，让用户自愿参加，为用户省心、省钱，体现平等、互利、多赢的原则，实现真正的柔性互动。

3.5 完善特高压事故应急预案，纳入负荷管理快速响应系统

3.5.1 方案编制。预先编制特高应急处置预案，纳入负荷快速响应系统，并根据不同时段用户负荷的可控能力动态调整。针对调度下发的负荷控制指令，自动匹配相应预案，生成控制方案。

3.5.2 方案执行。负荷快速响应系统按照控制方案，将命令快速下发至负荷控制终端，迅速切除或柔性调节非工空调、电锅炉、电热水器等负荷，实现负荷控制目标。

3.5.3 实时反馈。负荷快速响应系统根据终端设备反馈的控制结果以及控制前后实时负荷对比，对控制的效果进行评估，将评估结果实时反馈给调度自动化系统，以便开展进一步优化控制行动。

4 结语

随着特高压交直流电网建设的不断推进，以江苏为代表的我国东部发达地区电网的区外来电会越来越多，有效改善电力资源配置的同时，对电网安全提出了新的挑战，这就需要不断提升负荷管理水平，创新负荷快速响应技术，构建基于保障大电网的负荷管理快速精准响应系统是维护未来特高压互联电网安全的重要保障。

参考文献

[1] 李斌.江苏电力负荷管理的创新及实践[J].电力需求侧管理，2015，17（5）.

[2] 颜庆国.有序用电用户负荷特性分析方法研究[J].江苏电机工程，2014，33（6）.