11097天,这是截至2019年9月16日,国调直调跨区系统安全运作的天数。
国家电网覆盖我国26个省(自治区、直辖市),供电服务人口超过11亿,是全球并网顶级规模、电压等级最高、资源配置能力最强的电网,也是20年来全球没发生大面积停电事故的特大型电网之一。
保障电网安全稳定运行、保证发电与用电的瞬间平衡、建设与运营电力现货市场……都少不了电网调度的身影。
西方国家电网运行一般都会采用联合调度模式,发生意外事故,各方可能因立场不同、利益分歧等,贻误处置时机。与此形成鲜明对比的是,我国电网实行统一规划、统一调度、统一管理的“全网一盘棋”体制机制,是我国电网安全运作的重要制度保障。
国家电网调度系统包含五级调度机构,分别是国家电力调度控制中心,华北、华东、华中、东北、西北、西南调度控制分中心,各省(自治区、直辖市)电力公司调度控制中心,以及381个地调和1346个县调。国分省调协同运行,五级调度管理严密,共同抵御大电网运行风险。国调中心作为五级调度体系中最高一级调度机构,主要负责国家电网经营区的调度运行和专业管理,直调范围有世界电压等级最高的跨区特高压交、直流系统,跨区送出大型水火电厂及其他跨区送电系统。
国调中心调度运行大厅大屏幕上显示近千条不同电压等级线路运作时的状态以及各电网、重要断面信息实时变化,反映着当下电网运行情况。
电网中的电力调度工作具有连续性,每一个工作程序联系紧密。调度运行处是前端的执行处室,通过调度系统的运行监视,加强电网运行管控,针对恶劣天气、重点工程、重要保电任务等编制专项预案,保障电网安全运行。
8月10日1时45分,今年第9号台风“利奇马”在浙江温岭登陆,登陆时中心最大风力16级。“利奇马”台风肆虐的路径包括浙江某密集输电通道。在这条121千米长的通道内,分布着多回特高压交直流线米,额定输送容量巨大。这个通道若发生故障,会给整个华东电网带来灾难性的后果。
“我们依托密集通道线个微气象站实时关注台风‘利奇马’动向,通过在线分析实时计算密集通道全失对电网影响,着重关注受端电网低频等情况,组织编制了相关故障预案。”国调值长皮俊波说。
通过风险协同防控平台发布风险预警,持续跟踪发展路径,动态调整跨区直流方式……前期周密的准备发挥了及其重要的作用。根据在线计算,调度运行人员提前预控馈入华东的跨区直流功率,较正常方式下降730万千瓦,降低了电网运行风险。台风期间,华东电网保持稳定运行。
迎峰度夏期间,极端天气多发,保持电网安全稳定运行成为所有调度运行人员的首要任务。
7月26日,全国最大用电负荷10.53亿千瓦。这相当于同时运行14亿台1匹的空调,同时点亮526亿盏20瓦的灯泡,相当于47个三峡电厂满出力运行。今年迎峰度夏期间,华北、华东、华中、西南4个区域电网和江苏、浙江、山东、河南、四川等18个省级电网负荷共74次创历史上最新的记录。为了安全度夏,国调中心充分的发挥大电网资源配置能力,安排所有特高压直流按最大能力送电,跨区、跨省通道最大输送电力分别达7797万千瓦、9828万千瓦。
我国能源资源与负荷中心逆向分部,大电网的及其重要的作用之一就是在全国范围内实现西电东送,完成资源的优化配置。新疆风能资源十分丰富,风电发展得天独厚。然而,8月7日,因极热无风,新疆风电出力极低,导致西北高鱼断面反向越限;同时天气炎热,空调负荷上升,新疆电网平衡紧张。当日8时,国调中心调度员刘华坤接到西北网调支援申请。经过在线计算,在不影响华中地区用电的前提下,刘华坤紧急调减祁韶直流和天中直流功率,保证了新疆用电负荷。
这样的跨区、跨省支援今年已有上百次。“因为天气或者其他临时情况,预测与实际会出现偏差,调度运行就是要通过实时手段,把这些偏差解决掉,降低电网运行风险。”皮俊波说。
“调度员必须要时刻战战兢兢、如履薄冰,精神高度紧张,任何时刻都不能放松。”调度员于松泰说。调度是电网安全、经济运行的“中枢神经”,一个电话、一个调令看似只是令线路设备一分一合,却关系到千家万户的光明和现场作业人员的安全。
8月3日4时,调度值长王震接收到一个故障报警,某换流站极Ⅱ高端换流器不具备运行条件。王震下令停运故障换流器,同时调低直流输送功率,并通知送受两端分中心调度员,控制送端电网机组出力,增加受端机组本地出力,保障了两个电网的平衡。在客户没有知觉的情况下,国调中心的调度员们已经处理了故障。像这样的案例,仅跨区输送通道上,年年都会发生100余起。
通宵坚守,对于电网调度员来说,习以为常。每天清晨,人们起床更衣、打开电灯、舒展筋骨,迎接新一天的到来。在关灯与开灯之间,电网调度员可能经历了一个不平凡的夜晚。
电网会出现大大小小的故障,而所有的临时和固定检修都需要调度下令。“任何一个调度指令出错都可能给电网安全带来冲击,更关系到现场检修人员的人身安全。”调度值长王晶说。今年,国调中心已开展1402项检修工作,调度员执行检修票1484张,口令票下令1115条。
怎样保证这么多的操作票不出错?2018年,国调中心启动了调度倒闸操作下令标准化作业程序研究,将信息化技术应用于调度下令标准化流程,利用互联网进行指令交互。倒闸操作下令最重要的包含下发预令、下达正令、厂站复诵、调度确认、厂站回令、调度收令六个环节。一般都会采用传真下发预令、电话下令回令的方式来进行指令交互。网络化下令是指调度员与监控员、厂站值班员通过调度倒闸操作网络化下令系统,开展计划操作指令票的预令下发、调度下达正令等环节的网络化流转。网络化下令通过人脸识别身份认证、自动校核等手段,不仅更安全,更比以前提升了约30%的操作效率。
“以前调度大厅的电话声此起彼伏,现在少多了。目前,网络化下令只针对计划性操作指令,厂站值班员事前已知晓操作目的和操作范围。故障处置等临时性操作指令仍采用调度电话下达。”王晶说。
这样的技术方法在电网调度工作中并不少见,在线安全分析技术就是调度员最常用的工具之一。它不仅显示电网的实时情况,更可以基于全网统一的状态估计潮流数据,支持调度员开展静态安全分析、短路电流计算、暂态稳定分析、电压稳定分析、小扰动稳定分析等各类计算,有助于调度员快速辨识电网风险,提前采取比较有效措施,保障电网安全稳定运行。
2017年10月29日18时15分,调度值长李增辉在实时运行监视中,发现锦苏直流风险评估结果为“红色风险”。通过风险协同防控平台中的风险要素分析,他发现锦苏直流受端多馈入直流短路比较低。他立即通过风险评估模块进一步分析核实,并开展研究态分析,调阅锦苏直流历史风险评估结果,发现28日9时左右,锦苏直流风险评估结果陡然升至红色级别,进一步调阅日志记录发现,当时苏州站近区500千伏梅里—木渎双线停运。找到原因后,为保证电网安全,国调调度员韦尊紧急降低了锦苏直流功率,并通知华东网调在保证安全的情况下尽量增大苏州站近区开机。一场可能的事故就这样消失于无形之中。
近年来我国清洁能源持续加快速度进行发展,截至2018年年底,我国清洁能源累计装机容量突破7亿千瓦,占全球的30%。电网是巨大的资源配置平台,跨区直流实现了“清洁电从远方来”。为推动清洁能源高水平质量的发展、提高清洁能源利用率,各级调度加大跨省跨区电力互济,开展错峰支援,尽力满足用电需求,同时利用智能化手段,在促进清洁能源消纳上下细功夫。
消纳清洁能源,调度的“利器”是电力市场现货交易。现货交易最重要的包含日前和实时的电能交易及调峰等辅助服务。交易旨在以市场方式释放改革红利,提升清洁能源利用率。
8月20日4时36分,甘肃河西走廊新能源大发,风电出力较预期增加。西北分中心调度员王文倬紧急向国调中心申请跨区可再次生产的能源现货交易。国调调度员马超在与受端省份核实后,增加祁韶直流功率40万千瓦,全部用于新能源消纳。今年1~8月,国调中心共组织跨省现货交易2121笔。
富余可再次生产的能源跨省区现货交易始于2017年8月。截至今年8月底,全部6家分中心及20家省调、上千家新能源发电企业参加跨省区日内现货交易,日内交易累计增加新能源消纳55.62亿千瓦时。
8月7日,国家发改委发布《关于深化电力现货市场建设试点工作的意见》,再次明确要建立促进清洁能源消纳的现货交易机制,实现清洁能源优先消纳。
作为电力体制改革中的一环,现货交易将颠覆传统的电价机制和调度模式,分时、分区的电力价格将使价格信号更加清晰,充分反映电力供需情况,让资源配置更及时有效,不辜负每一千瓦时“清洁电”。