基于新型電力系統的電力設備管理路徑研究

國網甘肅省電力公司白銀供電公司 王彥彪 王宗寶 國網甘肅省電力公司檢修公司 賀 明

1 引言

電力設備是電網平穩運行和電力企業生存發展的重要物質基礎，電力市場化改革是整個電力系統改革的重要方向。提高電力設備管理的市場敏感度，對于優化電力企業設備管理，實現立足于市場的精益高效的設備管理具有重要意義。甘肅電網作為區域電網的核心樞紐，提高甘肅電網設備管理的市場敏感度，對于保障西北地區清潔能源外送，高效服務發電企業和電力用戶，助力新型電力系統建設，實現電網企業和能源系統的發展意義重大。

2 設備管理與電力市場發展協調匹配性較差

當前，甘肅電網的設備管理與甘肅電力市場的匹配性較差，設備管理在一定程度上對甘肅電網的支撐不足，主要問題有：

2.1 電網設備計劃檢修與市場負荷實時變化未精準匹配

當前的甘肅電網設備檢修模式為設備狀態評價指導下的周期性檢修，需要提前制定各類設備檢修計劃。檢修計劃的周期性制定與電網輸電功率的隨機性波動之間存在矛盾和張力。在輸電負荷預估和實時測量不精準的情況下，執行設備檢修計劃和保證大規模輸電之間常常難以兩全。

甘肅電網電力電量平衡呈現明顯季節特性，夏季水電大發，疊加新能源發電后存在大量富裕，而在冬季省內用電增加及受端省份需求旺盛時段，全省發電能力又無法滿足外送需求。同時，受風電波動性影響，在每日用電晚高峰期間，電力平衡也存缺口。

甘肅省外送電能力受水電發電能力影響較大，1、2、11、12月受黃河進入防凌期及其它水電枯水期影響，外送電能力較弱，3-10月外送電能力較強。新能源發電特性造成日內不同時段發電能力差異巨大，風電發電具有極強的隨機性和波動性，日與日之間最大發電能力可相差5倍以上；光伏發電具有典型的脈沖特性，發電時間段主要集中在11:00-15:00，無法與用電需求相對應，新能源發電特性造成在部分時段（特別是晚高峰），如外送規模過大，將出現電力短缺情況。

可見，電力負荷受季節和環境影響十分突出，負荷大小隨環境變化而變化，基于經驗判斷的設備檢修計劃的制定，缺乏可靠的數據支撐，常常會導致檢修計劃偏離保證電網最大限度輸送電力能源的目標。

2.2 電網設備運行風險與電能大規模輸送可靠性要求不相適應

電網具有線路跨距大、覆蓋廣、設備坐落之處地形地貌復雜等特點，該特點無疑加大了輸電通道設備維護管理的難度，提高了電網設備的運行風險。特別是對于我省部分輸電通道通過高原、戈壁荒漠區域，存在特殊的地理及氣候條件，加之河西走廊高度密集的超特高壓輸電通道并行，使之在存在一般共性風險的基礎上又增加了特殊的設備運行風險。特高壓直流屬地化管理填補了我省特高壓直流設備管理的空白，同時缺少特高壓直流設備的管理經驗，也給設備管理帶來了新的風險。

自2005年第一個750kV 輸變電示范工程在我省建成投以來，750kV 輸變電設備已運行近15年。部分設備作為首臺首套設備，其設計和運行中必然存在不周之處，在設計和運行中的固有缺陷逐漸暴露，給設備管理帶來新的風險。甘肅電網內老舊設備占有相當高的比例，設備運行時間長，設備缺陷隱患多給安全運行和設備管理帶來風險。隨著系能源發電規模的日益龐大，電力電子設備接入電網，又給電網設備的管理和安全運行帶來了新的挑戰。

2.3 應急能力組織效率不滿足大電網安全可靠運行需要

甘肅地處河西走廊，地域狹長，東西兩側相距超過2000公里，幾乎橫跨大半個中國，輸送新能源的輸變電設備分布在這狹長的輸電走廊上，過長的運維半徑和過大的設備規模，集中管理上鞭長莫及、安全上顧此失彼，隨著設備種類繁多，需要的備品備件等物資形態各異，人員、物資等電網應急力量需要進行大范圍的部署和長距離的調配，加大了與保障電網盡快從故障中恢復和實現電能的可靠供應的難度。

隨著甘肅社會經濟的發展，電網資產規模迅速擴大，對電網安全運行、供電可靠性提出了更高的要求。日益繁重的電網運行、檢修、維護任務與生產一線結構性嚴重缺員、運維力量不足的矛盾日益突出，傳統的運檢模式難以適應電網快速發展的需要，電網應急組織能力效率也無法滿足供電保障的要求，為公司經營造成了一定阻礙。

同時，在現有的組織架構下，公司安全生產管理仍沿用矩陣式管理模式，安監、設備、配網及調度專業相對獨立，對基層及一線管理普遍存在多頭指揮、條塊化管理，專業之間信息溝通不暢導致信息通信、資源分配等困難使應急反應時間變長，同時導致停電時間變長，財產損失加大，所以面對各種由于突發事件或者自然災害引發的緊急情況，如何實現對物資、人力、車輛等資源進行快速高效調配，減少人身和財產損失，提高電力系統的快速恢復能力成為當務之急[1]。

2.4 設備管理與新型電力系統發展需求仍有差距

隨著“碳達峰、碳中和”進程加快推進，能源生產加速清潔化、能源消費高度電氣化、能源配置日趨平臺化、能源利用日益高效化。能源格局的深刻調整，必將給電力系統帶來深刻變化。電源結構由可控連續出力的煤電裝機占主導，向強不確定性、弱可控出力的新能源發電裝機占主導轉變。負荷特性由傳統的剛性、純消費型，向柔性、生產與消費兼具型轉變。電網形態由單向逐級輸電為主的傳統電網，向包括交直流混聯大電網、微電網、局部直流電網和可調節負荷的能源互聯網轉變。技術基礎由同步發電機為主導的機械電磁系統，向由電力電子設備和同步機共同主導的混合系統轉變。

分布式光伏、風電技術，新型儲能技術，新型傳感器技術，通信技術和人工智能技術等的深入發展，將來的電網在物理形態、信息交換形態等方面將面臨深入變革，以新能源為主體的新型電力系統承載著能源轉型的歷史使命，是清潔低碳、安全高效能源體系的重要組成部分，是以新能源為供給主體、以確保能源電力安全為基本前提、以滿足經濟社會發展電力需求為首要目標，以加強智能電網為樞紐平臺，以源網荷儲互動與多能互補為支撐，具有清潔低碳、安全可控、靈活高效、智能友好、開放互動基本特征的電力系統。

清潔低碳，形成清潔主導、電為中心的能源供應和消費體系，生產側實現多元化清潔化低碳化、消費側實現高效化減量化電氣化。

安全可控，新能源具備主動支撐能力，分布式、微電網可觀可測可控，大電網規模合理、結構堅強，構建安全防御體系，增強系統韌性、彈性和自愈能力。

靈活高效，發電側、負荷側調節能力強，電網側資源配置能力強，實現各類能源互通互濟、靈活轉換，提升整體效率。

智能友好，高度數字化、智慧化、網絡化，實現對海量分散發供用對象的智能協調控制，實現源網荷儲各要素友好協同。

開放互動，適應各類新技術、新設備以及多元負荷大規模接入，與電力市場緊密融合，各類市場主體廣泛參與、充分競爭、主動響應、雙向互動。

3 提高設備管理的市場敏感度

隨著電力體制市場化改革的大力推進，市場越來越成為企業賴以生存的基礎，包括設備管理在內的公司業務應該對企業經營進行有力支撐，要實現設備管理對公司經營的精準可靠支撐，就必須提高設備管理的市場敏感度。

3.1 差異化檢修實現電網輸電量最大化

電網設備運用的根本目的是電力能源的輸送，電網設備運行最大的效益就是最大限度的發揮設備的能力，保證電能的輸送。設備停電檢修是設備健康的必要手段，但設備停電不可避免的會對電力能源的輸送帶來影響。當前的設備管理應做到充分挖掘設備數據價值，科學評價設備健康狀態，綜合考慮發電側和負荷側需求，精準確定設備停電檢修周期和停電檢修時間，實現電網設備效益的最大化。

提升源、網、荷一體的計劃統籌協調效率。提升大電網資源優化配置能力，基于大數據和人工智能技術，提高電網整體運行效率。建立橫向協同、縱向貫通的源、網、荷一體化設備停電計劃編制機制，設備檢修部門應當將設備停電時間視為一種寶貴的資源，高效集約電網、電源、用戶的三方需求，利用設備停電窗口期，提高設備停電時間利用效率，減少重要電網輸變電設備重復停電。通過數字化平臺精準判斷設備狀態，定位設備故障，通過大數據決策指導現場有針對性的開展停電檢修作業，提高檢修工作的效率和針對性。

積極推進差異化檢修，開展動態評價和定期評價，結合設備的特性、重要程度、電網運行方式等要素綜合分析，制定設備檢修策略。差異化檢修遵循“準確評價、動態調整、應修必修、修必修好”的原則。結合不同類型設備特點、同類設備運行工況、各類巡視和帶電檢測數據及家族性缺陷等綜合考量，對設備實際狀態進行的準確評價。

綜合考慮狀態評價結果、電網運行方式、設備運行工況和設備結構特點等因素，適時調整設備檢修策略，嚴格按照設備檢修策略要求，依據評價結果，及時安排相應的停電檢修和不停電檢修工作，提前落實檢修方案、人員及物資，嚴控檢修工藝質量，保證安全、按時、高質量完成檢修任務。通過推進差異化檢修，有效壓縮C、D 類檢修，在保證電網安全運行的前提下，減少電網停電時間，最大程度的提升電網的輸電效率。

3.2 全業務數字化班組為落腳點的電網設備風險管理

設備風險指電網設備運行安全的不確定性,即可能影響電網設備運行安全的因素、事件或狀態發生的概率及后果的組合。電網設備風險管理指通過危害辨識與風險評估,對識別的電網風險采取科學有效的措施加以控制或化解,實現電網安全穩定運行的管理行為[2-3]。

2020年，國網公司提出“建設具有中國特色國際領先的能源互聯網企業”發展戰略，同步發布“數字新基建”十大重點建設任務。由此，加快現代科技與智能電網的深度融合，推動公司全產業鏈數字化轉型升級勢在必行。2020年9月，現代設備管理體系、智慧物聯體系的設計和構建為生產體系變革和生產管理方式轉變提供了解決方案。

為貫徹落實國網公司發展戰略，推動現代設備管理體系和智慧物聯體系在甘肅公司盡快落地，提升設備本質安全水平和一線人員本質安全能力，甘肅公司計劃依托“大云物移智鏈”打造“全能型”數字化班組，構建“大數據+互聯網+移動終端”新型班組作業模式和“小前端、大后臺”的一線班組管理模式。推動一線班組由末端業務單元向前端價值創造單元轉變，由專業精細分工向一專多能、高效協同隊伍轉變，由勞動密集型向科技、知識密集型轉變。

全面推進數字化班組建設。推動一線運檢業務流程線上遷移，全面實現班組無紙化辦公。實現生產班組移動作業多端融合，全面推廣變電運維、檢修、檢測、驗收等業務移動化試點應用成果。增加班組智能化裝備配置，提升一線作業能力。利用無人機、巡檢機器人、視頻監控系統，結合AI 智能識別技術，提升智能巡檢能力。

建立設備隱患排查常態化機制，持續做好輸變配電設備隱患排查治理。增加雷電探測站、地質災害監測站和基準站、北斗地面增強基站的布點建設，加強六大中心及輸電全景智慧物聯監控平臺數據的科學應用，整合六大中心數據，全量接入電網資源業務中臺，構建電網自然災害監測預警平臺，健全有效辨識、科學評估、實時預警、規范處置的設備安全風險防控機制，建立設備狀態分析預警與風險處置體系，增強電網設備風險管理能力。

3.3 設備管理機制變革提高電網應急管理響應速度

在電力體制改革中，電力工業加速轉型發展的新時期，電網的格局、結構、規模隨著中國經濟與社會的進一步發展也持續擴大，給現代電網的安全穩定運行提出了更高的要求和挑戰。各類電力突發事件如自然災害、人為破壞或者系統穩定破壞等都會對電網造成沖擊，甚至導致大面積停電，對人民生活、國民經濟和國家安全帶來嚴重影響。近年來，根據甘肅電網發展情況，甘肅公司積極探索通過屬地化運維、生產指揮中心建設等設備管理組織變革，有效實現最短時間、最快速度處置響應，提升應急處置保障能力，確保應急處置規范高效。

為解決甘肅電網地理跨度較大，各地區氣候環境各有特點且差異較大，設備無法高效運檢的現狀，屬地化運維是實現快速高效的電網設備應急處置的必由之路。通過對主網設備運檢模式的優化完善和核心業務的整合，統籌公司人力、技術、裝備資源，促進建立分層分區管控、專業協同合作、運行經濟高效的主網設備運檢管理新模式，降低生產經營成本，縮短管理鏈條，提高應急反應速度，提升公司整體發展質量、運行效率和經營效益。

甘肅公司通過建設生產指揮中心，打破部門壁壘，依托生產指揮平臺的整合應急資源進行分析，對全省生產資源配置情況、運維檢修內容、運維檢修時間、運維檢修地點等信息，科學、合理的分析運維檢修工作需要的人力、設備儀器、車輛、備品備件等資源（含外包隊伍）的數量、型號、位置等，自動形成分配建議，實現檢修資源科學調配。主動為現場提供合理的應急處置策略，形成的主動檢（搶）修工單開展推送、跟蹤和執行過程管控，提高主動運維管控決策科學性，實現大面積停電、火災、氣象、地質災害等應急指揮流程管控、應急預案發布、應急資源調配、應急處置跟蹤和應急演練編排，將應急處置管理模式由被動轉為主動，大幅度降低停電檢修時間。

3.4 面向新型電力系統建設開展設備管理創新

隨著技術的不斷發展，電力系統將發生深刻變革。運行特性由源隨荷動的實時平衡模式、大電網一體化控制模式，向源網荷儲協同互動的非完全實時平衡模式、大電網與微電網協同控制模式轉變。面對電網的這種變革，企業急需進行設備管理模式創新來面對以分布式能源為特點的新型電力系統給設備管理帶來的挑戰，保證公司在未來電力市場競爭中立于不敗之地。

開展分布式電源運行參數感知、電網大擾動下的故障穿越能力辨識、電能質量監控，建設含模型參數在內的分布式電源運行監測系統，提高分布式電源的并網適應能力；推廣分布式電源“群控群調”技術，結合儲能系統的互補控制特性，推廣儲能與分布式電源互補的“群控群調”能力建設，提升大規模分布式電源接入配電網的安全運行能力，利用大數據等先進技術，推動儲能、分布式新能源和負荷設備的信息接入，實現源網荷儲各環節運行態勢全景感知，促進分布式新能源消納，加大中壓配電網智能終端部署、配電通信網建設和配電自動化實用化，并向低壓配電網延伸，大幅提高可觀性、可測性、可控性，推動應用新型儲能、需求側響應，通過多能互補、源網荷儲一體化協調控制技術，提高配電網調節能力和適應能力，促進電力電量分層分級分群平衡，加快信息采集、感知、處理、應用等環節建設，構建連接全社會用戶、各環節設備的智慧物聯體系，推廣人工智能、國網鏈、北斗等共性平臺和創新應用，提高全息感知和泛在互聯能力，實現電網、設備、客戶狀態的動態采集、實時感知和在線監測，打造數字孿生電網，加快推動電網向能源互聯網升級。用數字化手段創新設備管理，服務新型電力系統建設。

4 結語

面對新能源電源為主的新型電力系統建設深入推進以及電力市場化改革，電網企業設備管理部門應該主動適應形勢，充分使用新的技術手段實現設備管理變革。以差異化檢修實現電網輸電量最大化，全業務數字化班組為落腳點實現電網設備風險管理，設備管理機制變革提高電網應急管理響應速度，面向新型電力系統建設開展設備管理創新，充分提高設備管理的市場敏感度，實現電網設備管理工作水平的提高。