關(guān)于加強(qiáng)電力系統(tǒng)可靠性管理工作的思考

■國(guó)家能源局機(jī)關(guān)服務(wù)中心主任 汪擁軍

可再生能源主要“靠天吃飯”，隨著可再生能源的比例逐步增高，如何在滿足能源轉(zhuǎn)型目標(biāo)的同時(shí)，提高電力供應(yīng)保障能力是當(dāng)前電力行業(yè)發(fā)展面臨的重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。電力系統(tǒng)可靠性管理從事前預(yù)測(cè)、事中評(píng)價(jià)、事后評(píng)估三方面入手，以定量分析的方法，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力供應(yīng)中可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)和隱患，提升保障電力供應(yīng)的能力。

國(guó)內(nèi)外電力系統(tǒng)可靠性管理工作相關(guān)情況

（一）北美電力系統(tǒng)可靠性管理情況

北美電力可靠性管理涉及面非常廣。北美電力可靠性管理組織及其附屬系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱“NERC”）于1965年紐約大停電后成立，成立的初衷就是為解決電力系統(tǒng)可靠性問(wèn)題。經(jīng)過(guò)50余年的發(fā)展，在電力可靠性管理方面，NERC職能完備，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)制定、監(jiān)督管理、管理培訓(xùn)等全鏈條管理，其典型特征可歸納為：管理屬性和技術(shù)屬性并重；既管運(yùn)行又管規(guī)劃；有一套垂直的運(yùn)作體系。以上特點(diǎn)，使得NERC既是電力可靠性管理的組織者和推動(dòng)者，又是執(zhí)行者和服務(wù)者。

在電力系統(tǒng)可靠性評(píng)估工作開(kāi)展方面，NERC以“十年里停電不超過(guò)一天”為評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，輔以容量、價(jià)格等市場(chǎng)化機(jī)制，兼顧系統(tǒng)可靠性和投資經(jīng)濟(jì)性，其制定的北美大電力系統(tǒng)可靠性標(biāo)準(zhǔn)分為14個(gè)類別，共110項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，用于規(guī)范電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作、日前操作、運(yùn)營(yíng)規(guī)劃、長(zhǎng)期規(guī)劃及運(yùn)行評(píng)估等。NERC每年獨(dú)立開(kāi)展可靠性評(píng)估并發(fā)布分析報(bào)告，其獨(dú)立、客觀的系統(tǒng)可靠性評(píng)估結(jié)果為北美電力系統(tǒng)的持續(xù)可靠運(yùn)行提供了支撐。

（二）我國(guó)電力系統(tǒng)可靠性管理工作開(kāi)展情況

在歷史沿革方面，我國(guó)電力可靠性管理主要是面向設(shè)備的，且僅局限于指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)和分析，管理對(duì)象主要為電力企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)部門，與規(guī)劃、運(yùn)行部門橫向聯(lián)系較少，缺乏系統(tǒng)性，對(duì)保障電力系統(tǒng)充裕性和安全性支撐不足。

在組織管理體系方面，我國(guó)監(jiān)管層面的電力可靠性管理文件主要由部門規(guī)章、規(guī)范性文件構(gòu)成，多為原則性的表述，技術(shù)屬性不足。電力規(guī)劃主要由能源主管部門以項(xiàng)目審批的形式進(jìn)行管理；電力運(yùn)行主要由電力運(yùn)行管理部門以聽(tīng)取電網(wǎng)企業(yè)年度方式匯報(bào)、協(xié)調(diào)解決電力運(yùn)行中的問(wèn)題等方式進(jìn)行管理，未能形成全面的電力系統(tǒng)可靠性管理機(jī)制。在技術(shù)層面上，我國(guó)大部分電力系統(tǒng)可靠性管理相關(guān)的技術(shù)工作均由電網(wǎng)企業(yè)完成，相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)體系、技術(shù)體系的建立和運(yùn)轉(zhuǎn)也多以企業(yè)為主體。

2022年6月1日，《電力可靠性管理辦法（暫行）》（以下簡(jiǎn)稱《辦法》）正式施行，明確提出電力可靠性管理應(yīng)當(dāng)為電力供應(yīng)保障服務(wù)，為開(kāi)展電力系統(tǒng)可靠性管理指明了方向。

（三）深刻認(rèn)識(shí)加強(qiáng)電力系統(tǒng)可靠性管理的重要意義

開(kāi)展電力系統(tǒng)可靠性管理的初衷是保障電力供應(yīng)。截至7月底，全國(guó)發(fā)電總裝機(jī)達(dá)到27.4億千瓦，其中可再生能源裝機(jī)13.22億千瓦，歷史性超過(guò)煤電?？紤]2023年迎峰度夏期間最高負(fù)荷為13.39億千瓦，電力供應(yīng)保障問(wèn)題可以簡(jiǎn)述為：如何用27.4億千瓦裝機(jī)保障13.39億千瓦用電負(fù)荷？電力系統(tǒng)可靠性管理可一顯身手，開(kāi)展電力系統(tǒng)可靠性管理工作的必要性及可行性均已具備。

國(guó)內(nèi)外大停電事故和電力供應(yīng)緊張案例分析

（一）國(guó)內(nèi)外主要的電力供應(yīng)緊張和大停電事故基本情況

近年來(lái)，受地緣政治和氣候變化等影響，國(guó)內(nèi)外電力供應(yīng)緊張情況頻現(xiàn)。筆者梳理了2019年以來(lái)國(guó)內(nèi)外主要的電力供應(yīng)不足和大停電事故，如表1所示。

以巴西大停電事故為例，截至2022年底，巴西全年總發(fā)電量達(dá)6772億千瓦時(shí)，水力發(fā)電占比73.6%，且多集中在北部、西部區(qū)域，而負(fù)荷中心集中在東南沿海區(qū)域，呈現(xiàn)“北電南送、西電東送”的輸電格局。北部、東北地區(qū)電網(wǎng)主網(wǎng)架薄弱，尤其是北部區(qū)域僅通過(guò)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)將區(qū)域水電站串聯(lián)組成。

裝機(jī)結(jié)構(gòu)單一、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱等缺陷，是巴西發(fā)生“8·15”大停電事故的根源。我國(guó)川渝、云南也存在類似的情況。從表1統(tǒng)計(jì)分析情況來(lái)看，極端天氣對(duì)電力供應(yīng)保障工作的影響力日益凸顯。

（二）典型電力供應(yīng)緊張情況及后續(xù)應(yīng)對(duì)成效分析

電力系統(tǒng)可靠性、保障性舉措落實(shí)不到位，會(huì)頻繁導(dǎo)致電力供應(yīng)緊張。以2021年初美國(guó)德州大停電事故為例，擁有近7000萬(wàn)千瓦負(fù)荷的美國(guó)德州電網(wǎng)僅通過(guò)5條共計(jì)125萬(wàn)千瓦的聯(lián)絡(luò)線與外部電網(wǎng)相連，最大外受電比例約1.8%，互濟(jì)能力弱。從保障措施落實(shí)方面來(lái)看，美國(guó)德州電網(wǎng)在事故發(fā)生后至今，實(shí)質(zhì)性提高電力系統(tǒng)可靠性的舉措落地緩慢，隨之而來(lái)的是2022和2023年美國(guó)德州電網(wǎng)供電緊張情況頻繁出現(xiàn)。

國(guó)內(nèi)以我國(guó)湖南電網(wǎng)為例。2020年湖南電網(wǎng)僅通過(guò)3回500千伏交流和祁韶特高壓直流與省外相聯(lián)絡(luò)，受電通道能力600萬(wàn)千瓦，受湖南省500千伏交流斷面轉(zhuǎn)供能力、近區(qū)潮流疏散、電源及負(fù)荷結(jié)構(gòu)等因素影響，祁韶直流輸電能力被限制在400萬(wàn)千瓦，輸電阻塞問(wèn)題嚴(yán)重。為有效解決湖南電力供應(yīng)保障問(wèn)題，南昌—長(zhǎng)沙和南陽(yáng)—荊門—長(zhǎng)沙2條特高壓交流工程分別于2021和2022年投運(yùn)，祁韶直流輸電能力穩(wěn)定提升至600萬(wàn)千瓦；同時(shí)，為加快發(fā)展新型儲(chǔ)能，僅2023年上半年，湖南省新增電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)200萬(wàn)千瓦，總裝機(jī)規(guī)模達(dá)263.6萬(wàn)千瓦，占全省電力裝機(jī)的5%，最大頂峰出力241萬(wàn)千瓦。兩項(xiàng)舉措有效緩解了湖南電力供應(yīng)緊張的情況。未來(lái)寧夏—湖南特高壓直流工程和汨羅抽水蓄能電站建成投運(yùn)后，受電能力和本地電源調(diào)節(jié)能力的提高將進(jìn)一步提升湖南電網(wǎng)電力系統(tǒng)可靠性水平。水蓄能電站建成投運(yùn)后，受電能力和本地電源調(diào)節(jié)能力的提高將進(jìn)一步提升湖南電網(wǎng)電力系統(tǒng)可靠性水平。

表1 2019年以來(lái)國(guó)內(nèi)外主要電力供應(yīng)緊張和大停電事故

做好電力系統(tǒng)可靠性管理工作的建議

（一）建章立制，規(guī)范開(kāi)展電力系統(tǒng)可靠性管理工作

加快《辦法》配套文件的制定，明確電力系統(tǒng)可靠性指標(biāo)計(jì)算方法、數(shù)據(jù)來(lái)源、報(bào)送機(jī)制，指導(dǎo)電網(wǎng)企業(yè)建立電力系統(tǒng)可靠性評(píng)價(jià)體系，增強(qiáng)與系統(tǒng)規(guī)劃、運(yùn)行方式安排等工作的銜接。電力系統(tǒng)可靠性與電網(wǎng)運(yùn)行方式和發(fā)電資源密切相關(guān)，結(jié)合中長(zhǎng)期規(guī)劃、年度方式、迎峰度冬（夏）和特殊事件（例如極端天氣）等不同要求，以區(qū)域和省份作為電力系統(tǒng)可靠性管理的基本單元，建立基于負(fù)荷需求預(yù)測(cè)、發(fā)電充裕性評(píng)價(jià)、跨省跨區(qū)余缺互濟(jì)能力、重要電源和電網(wǎng)工程規(guī)劃等指標(biāo)的評(píng)估體系，量化評(píng)估電力系統(tǒng)可靠性。

（二）規(guī)劃先行，提高電力系統(tǒng)充裕性

電力系統(tǒng)可靠性的實(shí)現(xiàn)高度依賴于發(fā)電和輸變電能力的充裕性，而規(guī)劃是充裕性管理的源頭，應(yīng)在政府主導(dǎo)下，加強(qiáng)備用容量分析，針對(duì)各省/區(qū)域的資源稟賦和負(fù)荷特征規(guī)劃評(píng)估，及早發(fā)現(xiàn)電力供需缺口、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)短板等系統(tǒng)可靠性問(wèn)題。評(píng)估極端天氣等外部因素對(duì)電力生產(chǎn)和運(yùn)行的影響，并將電力電量缺口作為評(píng)價(jià)規(guī)劃有效性的標(biāo)準(zhǔn)之一，夯實(shí)電力供應(yīng)保障基礎(chǔ)。

（三）多措并舉，提升系統(tǒng)靈活性

進(jìn)一步發(fā)掘靈活調(diào)節(jié)資源的價(jià)值，持續(xù)推進(jìn)煤電機(jī)組靈活性改造，充分發(fā)揮各類發(fā)電機(jī)組的系統(tǒng)價(jià)值。通過(guò)配置儲(chǔ)能和提高容配比等方式，提升新能源場(chǎng)站的置信出力水平，為電網(wǎng)運(yùn)行提供頂峰支撐能力。加強(qiáng)需求側(cè)和電力負(fù)荷管理，提升需求響應(yīng)能力，分時(shí)分地施策，形成規(guī)?；膶?shí)時(shí)響應(yīng)能力，推動(dòng)可調(diào)節(jié)資源共享互濟(jì)。加強(qiáng)煤電機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)和出力受阻管理，探索新能源運(yùn)行可靠性管理，將新能源納入電力可靠性管理體系，強(qiáng)化系統(tǒng)支撐能力。

（四）加快電網(wǎng)工程建設(shè)，切實(shí)提高跨省跨區(qū)余缺互濟(jì)能力

當(dāng)前，電網(wǎng)建設(shè)主要以滿足特定電能傳輸方向的輸電能力為主，雙向互濟(jì)能力不足，對(duì)提高系統(tǒng)可靠性的備用聯(lián)絡(luò)能力考慮不足，比如特高壓直流工程建設(shè)導(dǎo)致的潮流轉(zhuǎn)移能力不足問(wèn)題和輸電通道總體傳輸能力受限問(wèn)題。在未來(lái)余缺互濟(jì)能力更具現(xiàn)實(shí)價(jià)值的情況下，應(yīng)堅(jiān)持系統(tǒng)觀念，全面梳理電網(wǎng)阻塞情況，評(píng)估當(dāng)前電網(wǎng)滿足電力輸送及局部電網(wǎng)間電力交換的能力，加強(qiáng)重要電源/輸電通道投運(yùn)時(shí)序管理，并規(guī)劃一批提高跨省跨區(qū)輸電能力的電網(wǎng)工程。

海南省文昌市木蘭灣風(fēng)電場(chǎng)。（鄭喆攝）

（五）妥善評(píng)估和應(yīng)對(duì)小概率極端事件

對(duì)于極端天氣等小概率事件，建議引入概率性方法評(píng)估電力系統(tǒng)可靠性，通過(guò)優(yōu)化運(yùn)行方式安排和需求側(cè)響應(yīng)等方式，分析其對(duì)電力供應(yīng)緊缺的置信概率，用大概率思維應(yīng)對(duì)小概率事件，防范重大運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。充分發(fā)掘氣象和電力運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)，評(píng)估電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和輸電能力對(duì)氣候風(fēng)險(xiǎn)的適應(yīng)性，將氣候風(fēng)險(xiǎn)納入發(fā)電充裕性評(píng)價(jià)，評(píng)估極端天氣可能對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行造成的沖擊，校驗(yàn)系統(tǒng)的真實(shí)可靠性水平。

（六）強(qiáng)化監(jiān)管，貫通電力生產(chǎn)全過(guò)程數(shù)據(jù)

理順電力系統(tǒng)可靠性管理體系，加強(qiáng)人員和技術(shù)儲(chǔ)備，將分散于不同管理文件中的電力系統(tǒng)可靠性相關(guān)內(nèi)容整合，形成一套內(nèi)容全面、規(guī)范性高、可執(zhí)行性強(qiáng)的參考文件，并借鑒北美先進(jìn)的管理和技術(shù)模式，增加監(jiān)管專業(yè)人員，督促電力企業(yè)落實(shí)電力可靠性管理主體責(zé)任。以電力系統(tǒng)可靠性管理為核心，有效銜接發(fā)電、輸變電可靠性管理，并延伸至供電能力評(píng)價(jià)，縱向關(guān)聯(lián)發(fā)電、輸變電、供電可靠性業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)分析，量化電力事件對(duì)系統(tǒng)可靠性和供電能力的影響。■