基于新型电力系统的电力设备管理路径研究

国网甘肃省电力公司白银供电公司 王彦彪 王宗宝 国网甘肃省电力公司检修公司 贺 明

1 引言

电力设备是电网平稳运行和电力企业生存发展的重要物质基础，电力市场化改革是整个电力系统改革的重要方向。提高电力设备管理的市场敏感度，对于优化电力企业设备管理，实现立足于市场的精益高效的设备管理具有重要意义。甘肃电网作为区域电网的核心枢纽，提高甘肃电网设备管理的市场敏感度，对于保障西北地区清洁能源外送，高效服务发电企业和电力用户，助力新型电力系统建设，实现电网企业和能源系统的发展意义重大。

2 设备管理与电力市场发展协调匹配性较差

当前，甘肃电网的设备管理与甘肃电力市场的匹配性较差，设备管理在一定程度上对甘肃电网的支撑不足，主要问题有：

2.1 电网设备计划检修与市场负荷实时变化未精准匹配

当前的甘肃电网设备检修模式为设备状态评价指导下的周期性检修，需要提前制定各类设备检修计划。检修计划的周期性制定与电网输电功率的随机性波动之间存在矛盾和张力。在输电负荷预估和实时测量不精准的情况下，执行设备检修计划和保证大规模输电之间常常难以两全。

甘肃电网电力电量平衡呈现明显季节特性，夏季水电大发，叠加新能源发电后存在大量富裕，而在冬季省内用电增加及受端省份需求旺盛时段，全省发电能力又无法满足外送需求。同时，受风电波动性影响，在每日用电晚高峰期间，电力平衡也存缺口。

甘肃省外送电能力受水电发电能力影响较大，1、2、11、12月受黄河进入防凌期及其它水电枯水期影响，外送电能力较弱，3-10月外送电能力较强。新能源发电特性造成日内不同时段发电能力差异巨大，风电发电具有极强的随机性和波动性，日与日之间最大发电能力可相差5倍以上；光伏发电具有典型的脉冲特性，发电时间段主要集中在11:00-15:00，无法与用电需求相对应，新能源发电特性造成在部分时段（特别是晚高峰），如外送规模过大，将出现电力短缺情况。

可见，电力负荷受季节和环境影响十分突出，负荷大小随环境变化而变化，基于经验判断的设备检修计划的制定，缺乏可靠的数据支撑，常常会导致检修计划偏离保证电网最大限度输送电力能源的目标。

2.2 电网设备运行风险与电能大规模输送可靠性要求不相适应

电网具有线路跨距大、覆盖广、设备坐落之处地形地貌复杂等特点，该特点无疑加大了输电通道设备维护管理的难度，提高了电网设备的运行风险。特别是对于我省部分输电通道通过高原、戈壁荒漠区域，存在特殊的地理及气候条件，加之河西走廊高度密集的超特高压输电通道并行，使之在存在一般共性风险的基础上又增加了特殊的设备运行风险。特高压直流属地化管理填补了我省特高压直流设备管理的空白，同时缺少特高压直流设备的管理经验，也给设备管理带来了新的风险。

自2005年第一个750kV 输变电示范工程在我省建成投以来，750kV 输变电设备已运行近15年。部分设备作为首台首套设备，其设计和运行中必然存在不周之处，在设计和运行中的固有缺陷逐渐暴露，给设备管理带来新的风险。甘肃电网内老旧设备占有相当高的比例，设备运行时间长，设备缺陷隐患多给安全运行和设备管理带来风险。随着系能源发电规模的日益庞大，电力电子设备接入电网，又给电网设备的管理和安全运行带来了新的挑战。

2.3 应急能力组织效率不满足大电网安全可靠运行需要

甘肃地处河西走廊，地域狭长，东西两侧相距超过2000公里，几乎横跨大半个中国，输送新能源的输变电设备分布在这狭长的输电走廊上，过长的运维半径和过大的设备规模，集中管理上鞭长莫及、安全上顾此失彼，随着设备种类繁多，需要的备品备件等物资形态各异，人员、物资等电网应急力量需要进行大范围的部署和长距离的调配，加大了与保障电网尽快从故障中恢复和实现电能的可靠供应的难度。

随着甘肃社会经济的发展，电网资产规模迅速扩大，对电网安全运行、供电可靠性提出了更高的要求。日益繁重的电网运行、检修、维护任务与生产一线结构性严重缺员、运维力量不足的矛盾日益突出，传统的运检模式难以适应电网快速发展的需要，电网应急组织能力效率也无法满足供电保障的要求，为公司经营造成了一定阻碍。

同时，在现有的组织架构下，公司安全生产管理仍沿用矩阵式管理模式，安监、设备、配网及调度专业相对独立，对基层及一线管理普遍存在多头指挥、条块化管理，专业之间信息沟通不畅导致信息通信、资源分配等困难使应急反应时间变长，同时导致停电时间变长，财产损失加大，所以面对各种由于突发事件或者自然灾害引发的紧急情况，如何实现对物资、人力、车辆等资源进行快速高效调配，减少人身和财产损失，提高电力系统的快速恢复能力成为当务之急[1]。

2.4 设备管理与新型电力系统发展需求仍有差距

随着“碳达峰、碳中和”进程加快推进，能源生产加速清洁化、能源消费高度电气化、能源配置日趋平台化、能源利用日益高效化。能源格局的深刻调整，必将给电力系统带来深刻变化。电源结构由可控连续出力的煤电装机占主导，向强不确定性、弱可控出力的新能源发电装机占主导转变。负荷特性由传统的刚性、纯消费型，向柔性、生产与消费兼具型转变。电网形态由单向逐级输电为主的传统电网，向包括交直流混联大电网、微电网、局部直流电网和可调节负荷的能源互联网转变。技术基础由同步发电机为主导的机械电磁系统，向由电力电子设备和同步机共同主导的混合系统转变。

分布式光伏、风电技术，新型储能技术，新型传感器技术，通信技术和人工智能技术等的深入发展，将来的电网在物理形态、信息交换形态等方面将面临深入变革，以新能源为主体的新型电力系统承载着能源转型的历史使命，是清洁低碳、安全高效能源体系的重要组成部分，是以新能源为供给主体、以确保能源电力安全为基本前提、以满足经济社会发展电力需求为首要目标，以加强智能电网为枢纽平台，以源网荷储互动与多能互补为支撑，具有清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动基本特征的电力系统。

清洁低碳，形成清洁主导、电为中心的能源供应和消费体系，生产侧实现多元化清洁化低碳化、消费侧实现高效化减量化电气化。

安全可控，新能源具备主动支撑能力，分布式、微电网可观可测可控，大电网规模合理、结构坚强，构建安全防御体系，增强系统韧性、弹性和自愈能力。

灵活高效，发电侧、负荷侧调节能力强，电网侧资源配置能力强，实现各类能源互通互济、灵活转换，提升整体效率。

智能友好，高度数字化、智慧化、网络化，实现对海量分散发供用对象的智能协调控制，实现源网荷储各要素友好协同。

开放互动，适应各类新技术、新设备以及多元负荷大规模接入，与电力市场紧密融合，各类市场主体广泛参与、充分竞争、主动响应、双向互动。

3 提高设备管理的市场敏感度

随着电力体制市场化改革的大力推进，市场越来越成为企业赖以生存的基础，包括设备管理在内的公司业务应该对企业经营进行有力支撑，要实现设备管理对公司经营的精准可靠支撑，就必须提高设备管理的市场敏感度。

3.1 差异化检修实现电网输电量最大化

电网设备运用的根本目的是电力能源的输送，电网设备运行最大的效益就是最大限度的发挥设备的能力，保证电能的输送。设备停电检修是设备健康的必要手段，但设备停电不可避免的会对电力能源的输送带来影响。当前的设备管理应做到充分挖掘设备数据价值，科学评价设备健康状态，综合考虑发电侧和负荷侧需求，精准确定设备停电检修周期和停电检修时间，实现电网设备效益的最大化。

提升源、网、荷一体的计划统筹协调效率。提升大电网资源优化配置能力，基于大数据和人工智能技术，提高电网整体运行效率。建立横向协同、纵向贯通的源、网、荷一体化设备停电计划编制机制，设备检修部门应当将设备停电时间视为一种宝贵的资源，高效集约电网、电源、用户的三方需求，利用设备停电窗口期，提高设备停电时间利用效率，减少重要电网输变电设备重复停电。通过数字化平台精准判断设备状态，定位设备故障，通过大数据决策指导现场有针对性的开展停电检修作业，提高检修工作的效率和针对性。

积极推进差异化检修，开展动态评价和定期评价，结合设备的特性、重要程度、电网运行方式等要素综合分析，制定设备检修策略。差异化检修遵循“准确评价、动态调整、应修必修、修必修好”的原则。结合不同类型设备特点、同类设备运行工况、各类巡视和带电检测数据及家族性缺陷等综合考量，对设备实际状态进行的准确评价。

综合考虑状态评价结果、电网运行方式、设备运行工况和设备结构特点等因素，适时调整设备检修策略，严格按照设备检修策略要求，依据评价结果，及时安排相应的停电检修和不停电检修工作，提前落实检修方案、人员及物资，严控检修工艺质量，保证安全、按时、高质量完成检修任务。通过推进差异化检修，有效压缩C、D 类检修，在保证电网安全运行的前提下，减少电网停电时间，最大程度的提升电网的输电效率。

3.2 全业务数字化班组为落脚点的电网设备风险管理

设备风险指电网设备运行安全的不确定性,即可能影响电网设备运行安全的因素、事件或状态发生的概率及后果的组合。电网设备风险管理指通过危害辨识与风险评估,对识别的电网风险采取科学有效的措施加以控制或化解,实现电网安全稳定运行的管理行为[2-3]。

2020年，国网公司提出“建设具有中国特色国际领先的能源互联网企业”发展战略，同步发布“数字新基建”十大重点建设任务。由此，加快现代科技与智能电网的深度融合，推动公司全产业链数字化转型升级势在必行。2020年9月，现代设备管理体系、智慧物联体系的设计和构建为生产体系变革和生产管理方式转变提供了解决方案。

为贯彻落实国网公司发展战略，推动现代设备管理体系和智慧物联体系在甘肃公司尽快落地，提升设备本质安全水平和一线人员本质安全能力，甘肃公司计划依托“大云物移智链”打造“全能型”数字化班组，构建“大数据+互联网+移动终端”新型班组作业模式和“小前端、大后台”的一线班组管理模式。推动一线班组由末端业务单元向前端价值创造单元转变，由专业精细分工向一专多能、高效协同队伍转变，由劳动密集型向科技、知识密集型转变。

全面推进数字化班组建设。推动一线运检业务流程线上迁移，全面实现班组无纸化办公。实现生产班组移动作业多端融合，全面推广变电运维、检修、检测、验收等业务移动化试点应用成果。增加班组智能化装备配置，提升一线作业能力。利用无人机、巡检机器人、视频监控系统，结合AI 智能识别技术，提升智能巡检能力。

建立设备隐患排查常态化机制，持续做好输变配电设备隐患排查治理。增加雷电探测站、地质灾害监测站和基准站、北斗地面增强基站的布点建设，加强六大中心及输电全景智慧物联监控平台数据的科学应用，整合六大中心数据，全量接入电网资源业务中台，构建电网自然灾害监测预警平台，健全有效辨识、科学评估、实时预警、规范处置的设备安全风险防控机制，建立设备状态分析预警与风险处置体系，增强电网设备风险管理能力。

3.3 设备管理机制变革提高电网应急管理响应速度

在电力体制改革中，电力工业加速转型发展的新时期，电网的格局、结构、规模随着中国经济与社会的进一步发展也持续扩大，给现代电网的安全稳定运行提出了更高的要求和挑战。各类电力突发事件如自然灾害、人为破坏或者系统稳定破坏等都会对电网造成冲击，甚至导致大面积停电，对人民生活、国民经济和国家安全带来严重影响。近年来，根据甘肃电网发展情况，甘肃公司积极探索通过属地化运维、生产指挥中心建设等设备管理组织变革，有效实现最短时间、最快速度处置响应，提升应急处置保障能力，确保应急处置规范高效。

为解决甘肃电网地理跨度较大，各地区气候环境各有特点且差异较大，设备无法高效运检的现状，属地化运维是实现快速高效的电网设备应急处置的必由之路。通过对主网设备运检模式的优化完善和核心业务的整合，统筹公司人力、技术、装备资源，促进建立分层分区管控、专业协同合作、运行经济高效的主网设备运检管理新模式，降低生产经营成本，缩短管理链条，提高应急反应速度，提升公司整体发展质量、运行效率和经营效益。

甘肃公司通过建设生产指挥中心，打破部门壁垒，依托生产指挥平台的整合应急资源进行分析，对全省生产资源配置情况、运维检修内容、运维检修时间、运维检修地点等信息，科学、合理的分析运维检修工作需要的人力、设备仪器、车辆、备品备件等资源（含外包队伍）的数量、型号、位置等，自动形成分配建议，实现检修资源科学调配。主动为现场提供合理的应急处置策略，形成的主动检（抢）修工单开展推送、跟踪和执行过程管控，提高主动运维管控决策科学性，实现大面积停电、火灾、气象、地质灾害等应急指挥流程管控、应急预案发布、应急资源调配、应急处置跟踪和应急演练编排，将应急处置管理模式由被动转为主动，大幅度降低停电检修时间。

3.4 面向新型电力系统建设开展设备管理创新

随着技术的不断发展，电力系统将发生深刻变革。运行特性由源随荷动的实时平衡模式、大电网一体化控制模式，向源网荷储协同互动的非完全实时平衡模式、大电网与微电网协同控制模式转变。面对电网的这种变革，企业急需进行设备管理模式创新来面对以分布式能源为特点的新型电力系统给设备管理带来的挑战，保证公司在未来电力市场竞争中立于不败之地。

开展分布式电源运行参数感知、电网大扰动下的故障穿越能力辨识、电能质量监控，建设含模型参数在内的分布式电源运行监测系统，提高分布式电源的并网适应能力；推广分布式电源“群控群调”技术，结合储能系统的互补控制特性，推广储能与分布式电源互补的“群控群调”能力建设，提升大规模分布式电源接入配电网的安全运行能力，利用大数据等先进技术，推动储能、分布式新能源和负荷设备的信息接入，实现源网荷储各环节运行态势全景感知，促进分布式新能源消纳，加大中压配电网智能终端部署、配电通信网建设和配电自动化实用化，并向低压配电网延伸，大幅提高可观性、可测性、可控性，推动应用新型储能、需求侧响应，通过多能互补、源网荷储一体化协调控制技术，提高配电网调节能力和适应能力，促进电力电量分层分级分群平衡，加快信息采集、感知、处理、应用等环节建设，构建连接全社会用户、各环节设备的智慧物联体系，推广人工智能、国网链、北斗等共性平台和创新应用，提高全息感知和泛在互联能力，实现电网、设备、客户状态的动态采集、实时感知和在线监测，打造数字孪生电网，加快推动电网向能源互联网升级。用数字化手段创新设备管理，服务新型电力系统建设。

4 结语

面对新能源电源为主的新型电力系统建设深入推进以及电力市场化改革，电网企业设备管理部门应该主动适应形势，充分使用新的技术手段实现设备管理变革。以差异化检修实现电网输电量最大化，全业务数字化班组为落脚点实现电网设备风险管理，设备管理机制变革提高电网应急管理响应速度，面向新型电力系统建设开展设备管理创新，充分提高设备管理的市场敏感度，实现电网设备管理工作水平的提高。