论文部分内容阅读
摘 要：智能电网在给调度自动化技术带来重大机遇的同时，也提出了更多的挑战。面对大电网运行的特性中，新能源入网、网架结构日益复杂、输电等级不断提高的情况，必须积极发展经济型调度，以降低电网损耗，提升电网集约化水平，文章就经济型调度的实现措施和途径展开了讨论。
关键词：智能电网；经济型调度；集约化；自动化
中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）27-0090-03
随着智能电网在我国的深入发展，电力系统已经由孤立的发电时代，经过电网时代，逐步进入数字电力时代。针对调度自动化领域，国家电网公司提出“国分一体化”的发展策略，智能电网时代的调度自动化将更加强调全网协调、经济、节能。随着电网的发展，远距离、大容量、跨地区输电使得电网运行特性更加复杂，分布式能源接入电网也给调度带来新的研究内容，在此背景下，积极发展经济型调度，实现电网调度的节能、经济、环保协调发展，对提升电网集约化水平具有重要意义。
1 电网发展经济型调度的必要性
1.1 调度自动化系统的协调和控制功能
与其它能源相比，电能具有不可存储性，发出的电能必须实现“发-输-供-用”瞬时完成，因此，必须进行电网调度。调度自动化是指通过对系统中各元件的状态控制，来协调系统运行情况，通过对仪表和自动化监控设备的控制，来实现调度功能、提升电网运行效率、降低电网损耗、保障系统运行在最佳状态。
现代电力系统运行特性更加复杂、设备负荷状态多变、受自然环境影响大，要保障系统的安全稳定运行，必须发展调度自动化系统，以提升电网的协调性和控制功能。
1.2 发展经济型调度是降低电网能耗的需要
作为高能耗行业，电力系统的能源损耗一直居高不下，据统计，在电能的整个发、变、供、配的过程中，各种电力设备的能耗约占发电量的30%，随着我国发展智能电网的进程不断深入，电网的电压等级不断提升、输电容量不断增加、交直流混联使得电网的运行特性更加复杂，我国电网已经成为一个特性复杂的大系统。
可见，要提升电网运行效率，响应国家节能降耗的战略规划，发展经济型调度势在必行，如何有效的实现经济型调度，提升电网的集约化水平成为现代调度技术研究的热点。根据国家颁布的最新《节能发电调度办法实施细则》，我国将在保障系统电能供应可靠的基础上，根据节能、经济、环保的原则，选择优先使用可再生能源，以最大限度的降低能源损耗。
2 发展经济型调度的措施研究
随着电网技术的不断发展，调度自动化也在向着智能化与自动化方向进步。实现经济型调度的措施是多方面的，包括电网运行方式调整、功率因数、网架改造、电力设备经济运行等方面，以期实现调度决策的精益化、运行控制智能化、网架协调最优化。
2.1 构建系统的最优潮流
电网的经济运行主要针对变压器和输电线路而言，系统最优潮流指的是：寻找一种最优的电网网架和负荷运行情况，使得系统在达到稳定运行所需的节点约束与安全约束的前提下，通过电网调度，达到网络损耗最低、发电成本最少。
对电网的最优潮流控制需要结合电网的远景规划、实际运行特性、负荷变化情况等多个因素来进行，主要是通过控制系统电压和调整潮流流向，例如：调整变压器分接头、调整系统中运行的主变台数、投切电容器和电抗器、改变系统元件的运行方式等，使整个区域电网运行于最佳经济点，提升用户的功率因数。
2.2 实现变压器的经济运行
作为电力系统运行中的最重要元件，变压器台数多、总容量大，损耗是电网设备中最大的，变压器的电能损耗占总发电量的约10%，因此，在发展经济型调度的过程中，应该着重注意实现变压器的经济运行。
2.2.1 实现变压器实时经济调度
目前系统中还有较多的运行超期和高能耗变压器在运行，此外，运行的变压器也不一定处于最佳经济区间，很多地区配电网的变压器都是按照自然状态在运行，造成不必要的电网损耗。基于此，应该通过严密的分析和计算来调整系统负荷，并结合主变的特性、参数，来选择变压器的运行方式。
在实际的调度工作中，在远动主站中对变电站所辖范围内的变压器经济运行区间进行编程，结合调度工作站监视到的变压器实际运行情况和绘制的消耗曲线，来进行实时经济调度。当某个主变压器达到经济运行区间的拐点时，要求调度工作站发出信号提示调度工作人员，进行变压器的解列或并列操作。某地区电网实现实时经济调度后的节能情况见表1。
由表1可知，考虑了电网损耗和负荷关系的经济曲线运行，取得了显著的节点效益，累积达到390 500 kW·h，为电网节能高效运行做出了较大贡献。
2.2.2 更换为节能新型变压器
目前，我国低压配电网中变压器的损耗问题尤为严重，约占农电网损耗的60%，由于配电网运行条件恶劣，且直接接入用户环节，我国配电网设备普遍运行时间超期，导致设备老旧严重，配电网发展水平低于电网发展的其它环节。智能电网倡导绿色、低碳、环保，近年来国家电网公司也加大对配电网的资金投入，进行配网设备的优化与改造，对变压器的经济运行，也应该积极将系统中的高能耗设备更换为新型节能变压器，例如：非晶合金铁芯变压器、优质硅钢片系列超低损耗变压器等。
2.3 降低输电线路损耗
输电线路损耗也是电网损耗的一个主要部分，输电线路降损一直是电网公司考核经济发展的重要指标之一，近年来，线损“四分”（分区、分压、分线、分台区）管理取得了一定成效，与此同时，在降低输电线路损耗方面，经济型调度还应该注意以下方面的内容。
2.3.1 线路降损的建设性措施
建设性措施主要包括：
①加大输电导线的截面积，提升输电线路质量，从材料上提升线路降损效率。 ②加装无功补偿设备，提升线路功率因数，做好无功功率的补偿，实现无功经济调度。
③充分考虑城市规划、电网现状，优化电网的现有结构。
④针对输电线路走廊紧张的问题，增设同杆并架，实现集约用地，提升线路传输容量。
2.3.2 线路降损的运行性措施
在运行中降低输电线路损耗，是经济型调度的重点内容。主要是通过改善潮流分布、调整运行参数、做好负荷预测、合理安排电网的保供电计划、优化设备检修等方法来进行。
①改善系统潮流分布。
随着环形供电、双电源和多电源运行方式在电网中逐渐增加，以及智能电网发展过程中，大规模新能源的入网，给电网潮流分布带来一定冲击，因此，应该改善系统潮流分布，实现线路的经济功率分布。
对于线路的R/X值相同的均一网络，线路的自然分布与经济分布一致，但对于环网系统和分布式电源接入的系统，线路的自然功率与经济分布就存在一定的差异，此时，为了实现经济型调度，降低电网损耗，应该从以下方面加以考虑：
首先，对于环网线路，在运行时应该选择合适的开环点。其次，环网线路和分布式电源接入的线路，对于R/X值很小的区段应进行串联补偿。此外，在环网中可以加装混合型调压变压器，以改善线路的自然功率，由混合型调压变压器产生的循环功率有利于线路达到最优化经济分布。
②做好经济运行负荷调整。
调度应该结合实际的负荷预测情况以及地区电网特点，来做好经济运行负荷调整。例如，对于低压配电网，在后半夜这一用电负荷的低谷期运行时，用电负荷少，运行电压高，很容易造成空载损耗。所以，在实际调度中，可以考虑在深夜的用电负荷低谷期，对配电线路（尤其是农网线路）按照电压下限运行。
在实际的调度工作中，调度自动化系统通过采集的遥测数据，结合系统的实时在线运算结果，形成负荷电压的对应关系曲线，该曲线辅助调度做出决策，发出信号和指令，来进行变电站的电容投退、发电机机端电压调整、变化变压器分接头等动作，以使得电网运行电压达到最优。同时根据负荷运行情况来削峰限电，降低负荷的峰谷差，使负荷曲线更加平坦，不仅有利于降低电网损耗，还有利于提升电网内电力设备的寿命。
③合理安排系统检修任务。
电力系统检修是检查设备运行状态、发现事故隐患、提升设备运行水平的重要途径，但与此同时，设备检修时整个电力系统的功率损耗和能量损失都大于正常运行时，尤其是A级大修时，通常需要所有设备停运，带来局部停电，因此，经济型调度在安排检修时，应该注意系统的计划性，在保障检修质量的前提下，尽量缩短检修时间，提倡带电检修和状态检修，对年度、月度检修计划进行精细化管理，以降低系统的网络损耗。
2.4 发展一体化智能电网调度体系
创建智能电网发展下的经济型调度，需要实现数据传输网络化、运行监视全景化、安全评估动态化、运行控制自动化、机网协调最优化。随着调度通信的主干信道日渐光纤化，高速的网络化通信能够传递更加高速、稳定的专用数据，为经济型调度决策的判断和执行创造良好的通信基础。运行监视全景化指的是，实现时间、空间、业务等多维度广层面的全景化监视，在传统调度自动化的基础上，实现全景监视、智能告警、数据共享的多角度可视化，提升智能调度的自动化水平。此外，针对电网分布的广域性、电网动态的快速性、故障特征的复杂性，实现电网安全评估的动态化，结合电磁稳态、暂态、动态的多角度分析，能够实现高电压、远距离、大容量、交直流混联的大电网的自动监测和告警，并通过动态的评估，对电网安全决策和协调控制提供帮助。
3 结 语
随着智能电网的发展，大容量、远距离、高电压、大型可再生能源入网等新的变化给电网调度提出了更高的要求，如何构建适应系统特性复杂的大电网的经济型调度，有效降低电网损耗，提升调度的灵活和快速水平，实现全网AGC、AVC、设备投切、潮流调整等的自动调整和协调控制，将成为经济型调度发展面临的新挑战。可以预见的是，电网调度将逐渐智能化，我国电网也将更加健康、绿色、经济。
参考文献：
[1] 黎静华，韦化，夏小琴.智能电网下节能发电调度多Agent系统的研究[J].电力系统保护与控制，2010，（21）.
[2] 王兴国，姚力强，常澍平，等.基于智能电网的节能调度实现方法探讨[J].河北电力技术，2009，（S1）.
[3] 杨德昌，李勇，C.Rehtanz，等.中国式智能电网的构成和发展规划研究[J].电网技术，2009，（20）.
[4] 雷耀基.智能电网与节能经济调度[J].科技资讯，2011，（4）.
关键词：智能电网；经济型调度；集约化；自动化
中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）27-0090-03
随着智能电网在我国的深入发展，电力系统已经由孤立的发电时代，经过电网时代，逐步进入数字电力时代。针对调度自动化领域，国家电网公司提出“国分一体化”的发展策略，智能电网时代的调度自动化将更加强调全网协调、经济、节能。随着电网的发展，远距离、大容量、跨地区输电使得电网运行特性更加复杂，分布式能源接入电网也给调度带来新的研究内容，在此背景下，积极发展经济型调度，实现电网调度的节能、经济、环保协调发展，对提升电网集约化水平具有重要意义。
1 电网发展经济型调度的必要性
1.1 调度自动化系统的协调和控制功能
与其它能源相比，电能具有不可存储性，发出的电能必须实现“发-输-供-用”瞬时完成，因此，必须进行电网调度。调度自动化是指通过对系统中各元件的状态控制，来协调系统运行情况，通过对仪表和自动化监控设备的控制，来实现调度功能、提升电网运行效率、降低电网损耗、保障系统运行在最佳状态。
现代电力系统运行特性更加复杂、设备负荷状态多变、受自然环境影响大，要保障系统的安全稳定运行，必须发展调度自动化系统，以提升电网的协调性和控制功能。
1.2 发展经济型调度是降低电网能耗的需要
作为高能耗行业，电力系统的能源损耗一直居高不下，据统计，在电能的整个发、变、供、配的过程中，各种电力设备的能耗约占发电量的30%，随着我国发展智能电网的进程不断深入，电网的电压等级不断提升、输电容量不断增加、交直流混联使得电网的运行特性更加复杂，我国电网已经成为一个特性复杂的大系统。
可见，要提升电网运行效率，响应国家节能降耗的战略规划，发展经济型调度势在必行，如何有效的实现经济型调度，提升电网的集约化水平成为现代调度技术研究的热点。根据国家颁布的最新《节能发电调度办法实施细则》，我国将在保障系统电能供应可靠的基础上，根据节能、经济、环保的原则，选择优先使用可再生能源，以最大限度的降低能源损耗。
2 发展经济型调度的措施研究
随着电网技术的不断发展，调度自动化也在向着智能化与自动化方向进步。实现经济型调度的措施是多方面的，包括电网运行方式调整、功率因数、网架改造、电力设备经济运行等方面，以期实现调度决策的精益化、运行控制智能化、网架协调最优化。
2.1 构建系统的最优潮流
电网的经济运行主要针对变压器和输电线路而言，系统最优潮流指的是：寻找一种最优的电网网架和负荷运行情况，使得系统在达到稳定运行所需的节点约束与安全约束的前提下，通过电网调度，达到网络损耗最低、发电成本最少。
对电网的最优潮流控制需要结合电网的远景规划、实际运行特性、负荷变化情况等多个因素来进行，主要是通过控制系统电压和调整潮流流向，例如：调整变压器分接头、调整系统中运行的主变台数、投切电容器和电抗器、改变系统元件的运行方式等，使整个区域电网运行于最佳经济点，提升用户的功率因数。
2.2 实现变压器的经济运行
作为电力系统运行中的最重要元件，变压器台数多、总容量大，损耗是电网设备中最大的，变压器的电能损耗占总发电量的约10%，因此，在发展经济型调度的过程中，应该着重注意实现变压器的经济运行。
2.2.1 实现变压器实时经济调度
目前系统中还有较多的运行超期和高能耗变压器在运行，此外，运行的变压器也不一定处于最佳经济区间，很多地区配电网的变压器都是按照自然状态在运行，造成不必要的电网损耗。基于此，应该通过严密的分析和计算来调整系统负荷，并结合主变的特性、参数，来选择变压器的运行方式。
在实际的调度工作中，在远动主站中对变电站所辖范围内的变压器经济运行区间进行编程，结合调度工作站监视到的变压器实际运行情况和绘制的消耗曲线，来进行实时经济调度。当某个主变压器达到经济运行区间的拐点时，要求调度工作站发出信号提示调度工作人员，进行变压器的解列或并列操作。某地区电网实现实时经济调度后的节能情况见表1。
由表1可知，考虑了电网损耗和负荷关系的经济曲线运行，取得了显著的节点效益，累积达到390 500 kW·h，为电网节能高效运行做出了较大贡献。
2.2.2 更换为节能新型变压器
目前，我国低压配电网中变压器的损耗问题尤为严重，约占农电网损耗的60%，由于配电网运行条件恶劣，且直接接入用户环节，我国配电网设备普遍运行时间超期，导致设备老旧严重，配电网发展水平低于电网发展的其它环节。智能电网倡导绿色、低碳、环保，近年来国家电网公司也加大对配电网的资金投入，进行配网设备的优化与改造，对变压器的经济运行，也应该积极将系统中的高能耗设备更换为新型节能变压器，例如：非晶合金铁芯变压器、优质硅钢片系列超低损耗变压器等。
2.3 降低输电线路损耗
输电线路损耗也是电网损耗的一个主要部分，输电线路降损一直是电网公司考核经济发展的重要指标之一，近年来，线损“四分”（分区、分压、分线、分台区）管理取得了一定成效，与此同时，在降低输电线路损耗方面，经济型调度还应该注意以下方面的内容。
2.3.1 线路降损的建设性措施
建设性措施主要包括：
①加大输电导线的截面积，提升输电线路质量，从材料上提升线路降损效率。 ②加装无功补偿设备，提升线路功率因数，做好无功功率的补偿，实现无功经济调度。
③充分考虑城市规划、电网现状，优化电网的现有结构。
④针对输电线路走廊紧张的问题，增设同杆并架，实现集约用地，提升线路传输容量。
2.3.2 线路降损的运行性措施
在运行中降低输电线路损耗，是经济型调度的重点内容。主要是通过改善潮流分布、调整运行参数、做好负荷预测、合理安排电网的保供电计划、优化设备检修等方法来进行。
①改善系统潮流分布。
随着环形供电、双电源和多电源运行方式在电网中逐渐增加，以及智能电网发展过程中，大规模新能源的入网，给电网潮流分布带来一定冲击，因此，应该改善系统潮流分布，实现线路的经济功率分布。
对于线路的R/X值相同的均一网络，线路的自然分布与经济分布一致，但对于环网系统和分布式电源接入的系统，线路的自然功率与经济分布就存在一定的差异，此时，为了实现经济型调度，降低电网损耗，应该从以下方面加以考虑：
首先，对于环网线路，在运行时应该选择合适的开环点。其次，环网线路和分布式电源接入的线路，对于R/X值很小的区段应进行串联补偿。此外，在环网中可以加装混合型调压变压器，以改善线路的自然功率，由混合型调压变压器产生的循环功率有利于线路达到最优化经济分布。
②做好经济运行负荷调整。
调度应该结合实际的负荷预测情况以及地区电网特点，来做好经济运行负荷调整。例如，对于低压配电网，在后半夜这一用电负荷的低谷期运行时，用电负荷少，运行电压高，很容易造成空载损耗。所以，在实际调度中，可以考虑在深夜的用电负荷低谷期，对配电线路（尤其是农网线路）按照电压下限运行。
在实际的调度工作中，调度自动化系统通过采集的遥测数据，结合系统的实时在线运算结果，形成负荷电压的对应关系曲线，该曲线辅助调度做出决策，发出信号和指令，来进行变电站的电容投退、发电机机端电压调整、变化变压器分接头等动作，以使得电网运行电压达到最优。同时根据负荷运行情况来削峰限电，降低负荷的峰谷差，使负荷曲线更加平坦，不仅有利于降低电网损耗，还有利于提升电网内电力设备的寿命。
③合理安排系统检修任务。
电力系统检修是检查设备运行状态、发现事故隐患、提升设备运行水平的重要途径，但与此同时，设备检修时整个电力系统的功率损耗和能量损失都大于正常运行时，尤其是A级大修时，通常需要所有设备停运，带来局部停电，因此，经济型调度在安排检修时，应该注意系统的计划性，在保障检修质量的前提下，尽量缩短检修时间，提倡带电检修和状态检修，对年度、月度检修计划进行精细化管理，以降低系统的网络损耗。
2.4 发展一体化智能电网调度体系
创建智能电网发展下的经济型调度，需要实现数据传输网络化、运行监视全景化、安全评估动态化、运行控制自动化、机网协调最优化。随着调度通信的主干信道日渐光纤化，高速的网络化通信能够传递更加高速、稳定的专用数据，为经济型调度决策的判断和执行创造良好的通信基础。运行监视全景化指的是，实现时间、空间、业务等多维度广层面的全景化监视，在传统调度自动化的基础上，实现全景监视、智能告警、数据共享的多角度可视化，提升智能调度的自动化水平。此外，针对电网分布的广域性、电网动态的快速性、故障特征的复杂性，实现电网安全评估的动态化，结合电磁稳态、暂态、动态的多角度分析，能够实现高电压、远距离、大容量、交直流混联的大电网的自动监测和告警，并通过动态的评估，对电网安全决策和协调控制提供帮助。
3 结 语
随着智能电网的发展，大容量、远距离、高电压、大型可再生能源入网等新的变化给电网调度提出了更高的要求，如何构建适应系统特性复杂的大电网的经济型调度，有效降低电网损耗，提升调度的灵活和快速水平，实现全网AGC、AVC、设备投切、潮流调整等的自动调整和协调控制，将成为经济型调度发展面临的新挑战。可以预见的是，电网调度将逐渐智能化，我国电网也将更加健康、绿色、经济。
参考文献：
[1] 黎静华，韦化，夏小琴.智能电网下节能发电调度多Agent系统的研究[J].电力系统保护与控制，2010，（21）.
[2] 王兴国，姚力强，常澍平，等.基于智能电网的节能调度实现方法探讨[J].河北电力技术，2009，（S1）.
[3] 杨德昌，李勇，C.Rehtanz，等.中国式智能电网的构成和发展规划研究[J].电网技术，2009，（20）.
[4] 雷耀基.智能电网与节能经济调度[J].科技资讯，2011，（4）.