山西电网日前、日内电力平衡结果偏差原因分析及建议

卫鹏杰，芦晓辉，常亮亮

（国网山西省电力公司电力调度控制中心,山西太原 030001）

0 引言

截止2017年11月底，山西电网直调装机约6 500万kW。其中，火电装机约5 000万kW，占装机容量的76.32%；风电850万kW占装机容量的12.97%；光伏450万kW占装机容量的6.87%。全省统配用电负荷约2 700万kW，9回外送通道最大外送电力约900万kW。直调装机容量远超用电负荷和外送需求，但受机组影响出力大、清洁能源预测准确性低等因素影响，山西电网依然存在电力平衡不足风险。本文针对上述问题，逐一分析了影响山西电网电力平衡的主要因素，详细介绍了调度运行中日前、日内电力平衡存在偏差的原因，同时提出了相应管理建议。

1 影响电力平衡因素分析

电网运行管理工作中平衡电力平衡受发、用电双方共同的影响，具体讲受机组影响出力变化、负荷预测准确性、清洁能源预测准确性（包括风电、光伏预测影响）、机组非停、外送电临时增供等因素的综合影响。

1.1 机组影响出力对电力平衡的影响分析

山西电网机组影响出力主要包括煤质影响、来煤预期不足影响、设备影响、供热影响、水位影响和其他影响等。2017年度夏期间，由于煤质差、机组真空、辅机设备异常等多重因素，平均发电受阻接近400万kW，最大高达540万kW，占当日最大发电电力的17.05%，导致高峰旋转备用严重不足，威胁电网安全运行，极大降低了电网抵御事故能力。机组影响出力偏大成为影响电力平衡的主要因素之一。

1.1.1 煤质影响

2017年度夏期间，受电煤价格上涨、市场化交易电量电价偏低等因素影响，基于发电成本考虑，省调各发电企业电煤质量明显下降。因煤质差导致的发电出力受阻连续保持在100万kW以上，最大高达244.5万kW，煤质影响成为影响出力同比显著增加的主要因素。

1.1.2 设备影响

度夏期间，气温连续升高，空调负荷大涨，全省统配用电负荷连续攀升。原本辅机设备有缺陷机组不得不带病运行，无法停机检修，导致机组健康水平下降明显，电网运行风险加大。统计分析显示，约150万kW容量机组带病运行，占运行容量的5.4%，随时有可能停机，成为影响电力平衡的又一因素。

1.1.3 冬季供热影响

10月15日起，全省由北向南逐步进入冬季供暖期，12月开始，全省进入冬季极寒期。按山西能监办与山西省经信委联合下发的2017年—2018年度省调供热机组运行方式计算预测结果[1]测算，极寒期全省供热机组开机约2 400万kW，供热影响出力约占开机容量的9%，约210万kW。受气温、机组运行情况影响，供热影响出力可能进一步扩大，预计约240万kW。

1.2 负荷预测准确性对电力平衡的影响分析

负荷预测很大程度上受气象因素、政府政策以及大用户生产计划等因素影响。连续多日最大负荷值预测，受误差累积效应的影响，预测时间尺度越长，偏差会越大，尤其是长假期间负荷预测。对于山西电网，一般情况下，负荷预测偏差会在3%以内，即60万kW。因电网旋备预留了负荷预测、机组非停的备用容量，故负荷预测准确性对电力平衡的影响不是第一因素。

1.2.1 气象因素对负荷预测准确性的影响

负荷预测工作较大程度上受天气变化及气象预报准确度影响。夏季高温，空调负荷、灌溉负荷增加，全省一般增加70～100万kW。如果全省大范围突降大雨，负荷极大可能骤减200～300万kW。目前山西省气象预报，无法预知具体降水时刻（时段），极大影响了负荷预测准确性。降雨结束后，负荷逐步恢复，如果在恢复过程中又一轮降水，负荷预测难度进一步增加。冬季气温持续降低，供暖负荷不断增加，气温降低，负荷陡增；气温回升，负荷回落。虽然气象因素可以提前预判，但一直存在一定偏差。

1.2.2 环保政策对负荷预测准确性的影响

2017年，环保部制定的大气污染防治工作方案[2]，将山西省太原、阳泉、长治、晋城4地市纳入“2+26”城市，要求各地严控城市空气质量。受此影响，在气象部门预警雾霾天气时，政府会要求工业企业错峰生产、污染企业停产。令行禁止，全省高耗能负荷可能突然下降70～100万kW，较大程度上影响了当日负荷预测准确性。如果发生在周六、日，将会对接连3天的负荷预测造成影响，进而影响假日期间电力平衡。这一现象无法提前预测，目前没有较好解决措施。

1.2.3 大用户生产计划变动对负荷预测准确性的影响

一般情况下，山西省大用户生产规律性很强。但难免设备发生故障。设备一旦故障，具体恢复时间未知、负荷恢复计划不确定，极大影响全网负荷预测。此不确定性因素无法消除，无法预判。

1.3 清洁能源预测准确性对电力平衡的影响分析

2017年底，山西电网风电装机约900万kW。因风电具有间歇性、不确定性，全省风电发电曲线毫无规律可循，风电出力最大时刻有可能出现在凌晨低谷时段，也可能在晚高峰时段。同时，目前风电功率预测平均准确率仅80%左右；换而言之，全网风电预测将影响晚高峰电力平衡约100万kW。

2017年底，山西电网光伏装机约500万kW。冬季，山西电网晚高峰在18时左右，光伏出力可以不计入平衡；但早高峰时段是光伏出力最大时段。目前光功率预测平均准确率仅80%左右；换而言之，全网光伏预测将影响早高峰电力平衡约50万kW。清洁能源出力预测准确率在短时间内不会出现显著提升，制约清洁能源预测准确性，影响电力平衡。

1.4 机组非停对电力平衡的影响分析

近年来，风电、光伏装机容量持续攀升，火电发电企业低出力运行，对机组可靠性要求更高。在实际运行中，依然难免因辅机发生故障、水冷壁泄漏等原因导致机组非停。山西目前主力机组以30万kW、60万kW机组居多，负荷波动2%。如果发生1台次及以上机组非停，电力平衡将出现缺口预警。机组非停客观存在，难以消除。

2 山西电网日前、日内电力平衡偏差原因分析

电网运行管理实际工作中影响电力平衡的因素包括机组影响出力、负荷预测偏差、清洁能源出力偏差、机组非停以及外送临时增加等。机组非停属于客观存在，电网运行管理中无法彻底消除，只能按目前山西电网运行特点以经验值计算。机组影响出力预计不一致、清洁能源计入平衡不一致、负荷预测偏差是导致日前、日内电力平衡计算偏差的主要因素。

2.1 机组影响出力预计不一致对日前、日内电力平衡的影响分析

调度计划专业日前计算电力平衡时影响出力数值是根据历史同期数据结合近期影响出力情况预计的全网影响出力，并未落实到每台机组；调度运行专业日内影响出力统计是当日各发电企业上报影响出力的累加值。另，发电企业基于发电成本考虑，为了少接带负荷，有可能报送大于实际的影响出力数据，单机数据的累加与历史数据的预测之间天然存在一定偏差。尤其是今年度夏期间日前、日内影响出力统计不一致现象更为突出：全省大范围高温造成真空影响出力大大高于历史同期，电煤价格高涨导致电厂发电意愿不强，影响出力上报明显偏大。如何解决日前、日内影响出力统计不一致，有效降低机组影响出力，是调度计划、调度运行专业面临的一个严峻问题。

2.2 清洁能源计入平衡不一致对日前、日内电力平衡的影响分析

调度计划专业日前电力平衡时，一般按照经验值平衡风电出力，高峰风电、西龙池抽蓄按夏季30万kW、冬季11月份按90万kW、12月按180万kW计算电力平衡，并未根据风电预测数据动态选取风电纳入日前电力平衡值。日内计算高峰电力平衡时，则考虑实际风电出力，按照超短期预测值纳入日内电力平衡。风电出力有可能远大于日前平衡数据，百万kW以上；也有可能远小于日前平衡，仅仅几万kW。如此，日前、日内清洁能源出力偏差约近百万kW，导致日前、日内电力平衡结果不一致，影响调度计划、调度运行专业开机需求。

2.3 负荷预测偏差对日前、日内电力平衡的影响分析

负荷预测准确性较大程度上受天气变化及气象预报准确度的影响。冬季气温变化不是很大，山西电网统配用电负荷最大值相对稳定，负荷预测偏差对日前、日内电力平衡的影响基本可以不计。夏季，全省连续多日高温时，单日负荷有可能增长70～100 kW。如果负荷预测偏小，同时机组因真空、煤质影响，影响出力变大时，将造成日前、日内电力平衡偏差较大，影响电网安全稳定运行。当天气预报全省大范围降雨，如果发生按照气象预报降低次日负荷预测曲线，而实际又未发生大范围降雨，负荷未回落，将导致日前、日内平衡不一致，也会干扰电网安全稳定运行。如何提升负荷预测准确性，减少日前、日内电力平衡偏差是困扰调度计划专业的一个问题。

3 消弭日前、日内电力平衡偏差的建议

3.1 强化影响出力管理，降低影响出力统计偏差

针对日前、日内机组影响出力统计不一致问题，建议以原国家电力监管委员会批复的华北区域发电厂辅助服务管理及并网运行管理实施细则[3]第二十条调峰管理相关条款为基础，细化机组调峰能力申报模式。考虑机组调峰能力日前申报出力、日内申报出力、实际出力之间的关联关系，从电厂是否申报调峰能力、省调日前计划是否同意电厂申报值、省调日内滚动计划是否同意电厂申报值3个角度，设计机组调峰能力申报、考核管理机制。促使发电企业在日前及时、如实进行申报；日内根据机组实际运行情况滚动调整出力申报，实现影响出力申报日前、日内有效衔接，达到降低影响出力对日前、日内电力平衡影响的效果。

3.2 提高风功率预测准确性，根据风电预测动态调整风电出力计入平衡

针对风电不确定性带来的日前、日内电力平衡计算偏差问题，建议综合考虑山西地形、气候特点，优化风电功率预测算法，提高风电功率预测准确性，提高风电功率预测可信度。同时，根据全省风速、风电出力等信息，综合确定日前风电纳入电力平衡计算算法，消弭日前、日内电力平衡风电计入平衡偏差。比如，冬季如果连续多日（至少3个自然日）每个时刻风电预测出力都在400万kW以上，日前电力平衡风电出力可以适当提高，计入平衡。在进行周电力平衡计算时考虑连续多日风功率预测情况，实现高峰电力充足供应与低谷清洁能源消纳的协调统一。

3.3 提高负荷变动研判能力，提高负荷预测准确性

针对负荷预测准确性较大程度上受天气变化及气象预报准确度影响的问题，建议做好历史数据的统计分析工作，发掘历史数据中隐含的负荷变化规律，应用于当前负荷预测工作。充分利用气象信息系统和气象专报，掌握天气变化趋势，研判天气变化对负荷变化影响；加强省地联动，委托地区及时了解大用户生产计划，获取第一手材料，综合研判负荷变化情况。

4 结论

本文针对山西电网装机过剩但仍存在电力平衡不足风险的现象，分析了影响山西电网电力平衡的主要因素。探讨了电力平衡计算中日前、日内计算结果较大偏差的原因，并从电网运行实际出发，提出了相关建议或措施。有利于电网运行人员强化管理，降低开展有序用电的概率，确保电力可靠供应。

参考文献：

[1] 国家能源局山西监管办,山西省经济和信息化委员会.关于印发山西省调供热机组运行方式计算预测结果（2017—2018）的通知．(晋监能市场 [2017]167号)[EB/OL]．（2016-1-28）．http://sxb.nea.gov.cn/adminContent/initViewContent.do?pk=402880ec5f715a4f015f71705e270007．

[2] 国家环保部.京津冀及周边地区2017年大气污染防治工作方案．[EB/OL] ．（2017-2-17）．http://dqhj.mep.gov.cn/dtxx/201703/t20170323_408663.shtml．

[3] 原国家电力监管委员会华北监管局.关于印发实施华北区域发电厂辅助服务管理及并网运行管理实施细则的通知 (华北电监市场 〔2008〕 112 号)[EB/OL] ．（2014-7-24）．http://hbj.nea.gov.cn/zwgk.jsp?id1 =0005&id2 =000509&id3 =00050901&id4=．