衛(wèi)鵬杰，蘆曉輝，常亮亮

（國網(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)裝機約6 500萬kW。其中，火電裝機約5 000萬kW，占裝機容量的76.32%；風電850萬kW占裝機容量的12.97%；光伏450萬kW占裝機容量的6.87%。全省統(tǒng)配用電負荷約2 700萬kW，9回外送通道最大外送電力約900萬kW。直調(diào)裝機容量遠超用電負荷和外送需求，但受機組影響出力大、清潔能源預測準確性低等因素影響，山西電網(wǎng)依然存在電力平衡不足風險。本文針對上述問題，逐一分析了影響山西電網(wǎng)電力平衡的主要因素，詳細介紹了調(diào)度運行中日前、日內(nèi)電力平衡存在偏差的原因，同時提出了相應管理建議。

1 影響電力平衡因素分析

電網(wǎng)運行管理工作中平衡電力平衡受發(fā)、用電雙方共同的影響，具體講受機組影響出力變化、負荷預測準確性、清潔能源預測準確性（包括風電、光伏預測影響）、機組非停、外送電臨時增供等因素的綜合影響。

1.1 機組影響出力對電力平衡的影響分析

山西電網(wǎng)機組影響出力主要包括煤質(zhì)影響、來煤預期不足影響、設備影響、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、機組真空、輔機設備異常等多重因素，平均發(fā)電受阻接近400萬kW，最大高達540萬kW，占當日最大發(fā)電電力的17.05%，導致高峰旋轉(zhuǎn)備用嚴重不足，威脅電網(wǎng)安全運行，極大降低了電網(wǎng)抵御事故能力。機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，受電煤價格上漲、市場化交易電量電價偏低等因素影響，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)差導致的發(fā)電出力受阻連續(xù)保持在100萬kW以上，最大高達244.5萬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 設備影響

度夏期間，氣溫連續(xù)升高，空調(diào)負荷大漲，全省統(tǒng)配用電負荷連續(xù)攀升。原本輔機設備有缺陷機組不得不帶病運行，無法停機檢修，導致機組健康水平下降明顯，電網(wǎng)運行風險加大。統(tǒng)計分析顯示，約150萬kW容量機組帶病運行，占運行容量的5.4%，隨時有可能停機，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入冬季供暖期，12月開始，全省進入冬季極寒期。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)供熱機組運行方式計算預測結果[1]測算，極寒期全省供熱機組開機約2 400萬kW，供熱影響出力約占開機容量的9%，約210萬kW。受氣溫、機組運行情況影響，供熱影響出力可能進一步擴大，預計約240萬kW。

1.2 負荷預測準確性對電力平衡的影響分析

負荷預測很大程度上受氣象因素、政府政策以及大用戶生產(chǎn)計劃等因素影響。連續(xù)多日最大負荷值預測，受誤差累積效應的影響，預測時間尺度越長，偏差會越大，尤其是長假期間負荷預測。對于山西電網(wǎng)，一般情況下，負荷預測偏差會在3%以內(nèi)，即60萬kW。因電網(wǎng)旋備預留了負荷預測、機組非停的備用容量，故負荷預測準確性對電力平衡的影響不是第一因素。

1.2.1 氣象因素對負荷預測準確性的影響

負荷預測工作較大程度上受天氣變化及氣象預報準確度影響。夏季高溫，空調(diào)負荷、灌溉負荷增加，全省一般增加70～100萬kW。如果全省大范圍突降大雨，負荷極大可能驟減200～300萬kW。目前山西省氣象預報，無法預知具體降水時刻（時段），極大影響了負荷預測準確性。降雨結束后，負荷逐步恢復，如果在恢復過程中又一輪降水，負荷預測難度進一步增加。冬季氣溫持續(xù)降低，供暖負荷不斷增加，氣溫降低，負荷陡增；氣溫回升，負荷回落。雖然氣象因素可以提前預判，但一直存在一定偏差。

1.2.2 環(huán)保政策對負荷預測準確性的影響

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、陽泉、長治、晉城4地市納入“2+26”城市，要求各地嚴控城市空氣質(zhì)量。受此影響，在氣象部門預警霧霾天氣時，政府會要求工業(yè)企業(yè)錯峰生產(chǎn)、污染企業(yè)停產(chǎn)。令行禁止，全省高耗能負荷可能突然下降70～100萬kW，較大程度上影響了當日負荷預測準確性。如果發(fā)生在周六、日，將會對接連3天的負荷預測造成影響，進而影響假日期間電力平衡。這一現(xiàn)象無法提前預測，目前沒有較好解決措施。

1.2.3 大用戶生產(chǎn)計劃變動對負荷預測準確性的影響

一般情況下，山西省大用戶生產(chǎn)規(guī)律性很強。但難免設備發(fā)生故障。設備一旦故障，具體恢復時間未知、負荷恢復計劃不確定，極大影響全網(wǎng)負荷預測。此不確定性因素無法消除，無法預判。

1.3 清潔能源預測準確性對電力平衡的影響分析

2017年底，山西電網(wǎng)風電裝機約900萬kW。因風電具有間歇性、不確定性，全省風電發(fā)電曲線毫無規(guī)律可循，風電出力最大時刻有可能出現(xiàn)在凌晨低谷時段，也可能在晚高峰時段。同時，目前風電功率預測平均準確率僅80%左右；換而言之，全網(wǎng)風電預測將影響晚高峰電力平衡約100萬kW。

2017年底，山西電網(wǎng)光伏裝機約500萬kW。冬季，山西電網(wǎng)晚高峰在18時左右，光伏出力可以不計入平衡；但早高峰時段是光伏出力最大時段。目前光功率預測平均準確率僅80%左右；換而言之，全網(wǎng)光伏預測將影響早高峰電力平衡約50萬kW。清潔能源出力預測準確率在短時間內(nèi)不會出現(xiàn)顯著提升，制約清潔能源預測準確性，影響電力平衡。

1.4 機組非停對電力平衡的影響分析

近年來，風電、光伏裝機容量持續(xù)攀升，火電發(fā)電企業(yè)低出力運行，對機組可靠性要求更高。在實際運行中，依然難免因輔機發(fā)生故障、水冷壁泄漏等原因?qū)е聶C組非停。山西目前主力機組以30萬kW、60萬kW機組居多，負荷波動2%。如果發(fā)生1臺次及以上機組非停，電力平衡將出現(xiàn)缺口預警。機組非?？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)運行管理實際工作中影響電力平衡的因素包括機組影響出力、負荷預測偏差、清潔能源出力偏差、機組非停以及外送臨時增加等。機組非停屬于客觀存在，電網(wǎng)運行管理中無法徹底消除，只能按目前山西電網(wǎng)運行特點以經(jīng)驗值計算。機組影響出力預計不一致、清潔能源計入平衡不一致、負荷預測偏差是導致日前、日內(nèi)電力平衡計算偏差的主要因素。

2.1 機組影響出力預計不一致對日前、日內(nèi)電力平衡的影響分析

調(diào)度計劃專業(yè)日前計算電力平衡時影響出力數(shù)值是根據(jù)歷史同期數(shù)據(jù)結合近期影響出力情況預計的全網(wǎng)影響出力，并未落實到每臺機組；調(diào)度運行專業(yè)日內(nèi)影響出力統(tǒng)計是當日各發(fā)電企業(yè)上報影響出力的累加值。另，發(fā)電企業(yè)基于發(fā)電成本考慮，為了少接帶負荷，有可能報送大于實際的影響出力數(shù)據(jù)，單機數(shù)據(jù)的累加與歷史數(shù)據(jù)的預測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，電煤價格高漲導致電廠發(fā)電意愿不強，影響出力上報明顯偏大。如何解決日前、日內(nèi)影響出力統(tǒng)計不一致，有效降低機組影響出力，是調(diào)度計劃、調(diào)度運行專業(yè)面臨的一個嚴峻問題。

2.2 清潔能源計入平衡不一致對日前、日內(nèi)電力平衡的影響分析

調(diào)度計劃專業(yè)日前電力平衡時，一般按照經(jīng)驗值平衡風電出力，高峰風電、西龍池抽蓄按夏季30萬kW、冬季11月份按90萬kW、12月按180萬kW計算電力平衡，并未根據(jù)風電預測數(shù)據(jù)動態(tài)選取風電納入日前電力平衡值。日內(nèi)計算高峰電力平衡時，則考慮實際風電出力，按照超短期預測值納入日內(nèi)電力平衡。風電出力有可能遠大于日前平衡數(shù)據(jù)，百萬kW以上；也有可能遠小于日前平衡，僅僅幾萬kW。如此，日前、日內(nèi)清潔能源出力偏差約近百萬kW，導致日前、日內(nèi)電力平衡結果不一致，影響調(diào)度計劃、調(diào)度運行專業(yè)開機需求。

2.3 負荷預測偏差對日前、日內(nèi)電力平衡的影響分析

負荷預測準確性較大程度上受天氣變化及氣象預報準確度的影響。冬季氣溫變化不是很大，山西電網(wǎng)統(tǒng)配用電負荷最大值相對穩(wěn)定，負荷預測偏差對日前、日內(nèi)電力平衡的影響基本可以不計。夏季，全省連續(xù)多日高溫時，單日負荷有可能增長70～100 kW。如果負荷預測偏小，同時機組因真空、煤質(zhì)影響，影響出力變大時，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)定運行。當天氣預報全省大范圍降雨，如果發(fā)生按照氣象預報降低次日負荷預測曲線，而實際又未發(fā)生大范圍降雨，負荷未回落，將導致日前、日內(nèi)平衡不一致，也會干擾電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。如何提升負荷預測準確性，減少日前、日內(nèi)電力平衡偏差是困擾調(diào)度計劃專業(yè)的一個問題。

3 消弭日前、日內(nèi)電力平衡偏差的建議

3.1 強化影響出力管理，降低影響出力統(tǒng)計偏差

針對日前、日內(nèi)機組影響出力統(tǒng)計不一致問題，建議以原國家電力監(jiān)管委員會批復的華北區(qū)域發(fā)電廠輔助服務管理及并網(wǎng)運行管理實施細則[3]第二十條調(diào)峰管理相關條款為基礎，細化機組調(diào)峰能力申報模式。考慮機組調(diào)峰能力日前申報出力、日內(nèi)申報出力、實際出力之間的關聯(lián)關系，從電廠是否申報調(diào)峰能力、省調(diào)日前計劃是否同意電廠申報值、省調(diào)日內(nèi)滾動計劃是否同意電廠申報值3個角度，設計機組調(diào)峰能力申報、考核管理機制。促使發(fā)電企業(yè)在日前及時、如實進行申報；日內(nèi)根據(jù)機組實際運行情況滾動調(diào)整出力申報，實現(xiàn)影響出力申報日前、日內(nèi)有效銜接，達到降低影響出力對日前、日內(nèi)電力平衡影響的效果。

3.2 提高風功率預測準確性，根據(jù)風電預測動態(tài)調(diào)整風電出力計入平衡

針對風電不確定性帶來的日前、日內(nèi)電力平衡計算偏差問題，建議綜合考慮山西地形、氣候特點，優(yōu)化風電功率預測算法，提高風電功率預測準確性，提高風電功率預測可信度。同時，根據(jù)全省風速、風電出力等信息，綜合確定日前風電納入電力平衡計算算法，消弭日前、日內(nèi)電力平衡風電計入平衡偏差。比如，冬季如果連續(xù)多日（至少3個自然日）每個時刻風電預測出力都在400萬kW以上，日前電力平衡風電出力可以適當提高，計入平衡。在進行周電力平衡計算時考慮連續(xù)多日風功率預測情況，實現(xiàn)高峰電力充足供應與低谷清潔能源消納的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

3.3 提高負荷變動研判能力，提高負荷預測準確性

針對負荷預測準確性較大程度上受天氣變化及氣象預報準確度影響的問題，建議做好歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析工作，發(fā)掘歷史數(shù)據(jù)中隱含的負荷變化規(guī)律，應用于當前負荷預測工作。充分利用氣象信息系統(tǒng)和氣象專報，掌握天氣變化趨勢，研判天氣變化對負荷變化影響；加強省地聯(lián)動，委托地區(qū)及時了解大用戶生產(chǎn)計劃，獲取第一手材料，綜合研判負荷變化情況。

4 結論

本文針對山西電網(wǎng)裝機過剩但仍存在電力平衡不足風險的現(xiàn)象，分析了影響山西電網(wǎng)電力平衡的主要因素。探討了電力平衡計算中日前、日內(nèi)計算結果較大偏差的原因，并從電網(wǎng)運行實際出發(fā)，提出了相關建議或措施。有利于電網(wǎng)運行人員強化管理，降低開展有序用電的概率，確保電力可靠供應。

參考文獻：

[1] 國家能源局山西監(jiān)管辦,山西省經(jīng)濟和信息化委員會.關于印發(fā)山西省調(diào)供熱機組運行方式計算預測結果（2017—2018）的通知．(晉監(jiān)能市場 [2017]167號)[EB/OL]．（2016-1-28）．http://sxb.nea.gov.cn/adminContent/initViewContent.do?pk=402880ec5f715a4f015f71705e270007．

[2] 國家環(huán)保部.京津冀及周邊地區(qū)2017年大氣污染防治工作方案．[EB/OL] ．（2017-2-17）．http://dqhj.mep.gov.cn/dtxx/201703/t20170323_408663.shtml．

[3] 原國家電力監(jiān)管委員會華北監(jiān)管局.關于印發(fā)實施華北區(qū)域發(fā)電廠輔助服務管理及并網(wǎng)運行管理實施細則的通知 (華北電監(jiān)市場 〔2008〕 112 號)[EB/OL] ．（2014-7-24）．http://hbj.nea.gov.cn/zwgk.jsp?id1 =0005&id2 =000509&id3 =00050901&id4=．