春季大负荷期间电网存在的问题及应对措施

张 磊，王一峰，何亚坤，王 维，闫 丽

(1.河北省电力公司，石家庄 050021；2.石家庄供电公司,石家庄 050051)

为迎接夏季电网大负荷时期的到来，确保迎峰度夏工作的顺利完成，春季往往是电网集中安排设备检修、消缺的阶段，通常被称为“春检预试”时期。近年来，河北省南部电网(简称“河北南网”)负荷迅猛增加，给正常检修预试工作的安排带来很大困难，也给电网正常运行调整带来许多新的课题。以下结合河北南网近几年春季负荷特性，分析春季大负荷对电网的影响。

1 河北南网春季负荷特性

河北南网自3月份开始，季节性负荷由冬季的采暖负荷过渡到春季的灌溉负荷，各地区灌溉负荷陆续启动，电网负荷也开始逐步增加。

1.1 电网负荷快速增加

近几年，河北南网春季负荷增长迅猛，尤其是2011年，电网春季负荷增长尤为明显。

以3月份为例，表1列出了2007-2011年河北南网全网3月最大负荷及同比增长情况。通过表1可以看出，除2008年3月份电网负荷增速较慢外，其余年份3月份最大负荷均高速增长，2011年3月份全网最大负荷同比增长达到20.5%。

表1 2007-2011年3月份河北南网最大负荷及同比增长情况

年份20072008200920102011最大负荷/MW13 71516 19816 73318 28922 035同比增长/%18.13.39.320.5

2011年3月份春灌负荷高峰期间，各地区的电网负荷均达到了较高水平，其中邢台、衡水、沧州3个地区的电网负荷创历史新高。2011年4月是河北南部地区小麦、果树和棉花灌溉的高峰期，电网负荷持续在高位运行，电力供应偏紧，大部分高峰时段供应不足；上旬最大缺口900 MW，平均缺口700 MW，张河湾抽水蓄能电厂开机3～4台后，电力供需基本平衡。5月时值春夏之交，河北南部地区陆续迎来小麦孕穗、灌浆期，灌溉需求未减；随着气温的升高，中旬以后部分制冷负荷出现，电网负荷水平继续保持高位运行。4月全月电力供应偏紧，大部分高峰时段供应不足；上旬最大缺口1.2 GW，平均缺口500 MW，张河湾开机及增加外购电力后，电力供需基本平衡，中下旬尤其23-31日，外网送电及增购已达极限，张河湾也已用满，但电力供应仍存在一定缺口。23-31日，实施需求侧管理9天，期间最大调控消减了高峰用电负荷1.016 GW，累计调整电量2 088万kWh。

1.2 农灌负荷比重大

春季负荷最大特点是春灌负荷所占比重较大，且春灌负荷大多集中在白天。由于2011年河北南部各市普遍干旱，因此春灌负荷在全网负荷中所占比重很大，以2011年4月4日为例，把同年3月17日河北南网全网负荷为基准负荷日(3月17日全网负荷构成中可以看做没有春灌负荷的成分)。4月4日和3月17日的低谷负荷相差不大，考虑到春灌负荷主要集中在白天，高峰增长的负荷绝大部分为春灌负荷；数据显示，4月4日早峰负荷比3月17日增长了3.03 GW,因此可以认为，当日春灌负荷为3.03 GW，比去年春灌负荷最大值(2.80 GW)增长了230 MW。当日局部地区农灌负荷达到407 MW。

1.3 日调峰紧张的局面有所缓解

电网峰谷差是电网运行中的一项重要指标，某日负荷的峰谷差是指当日最大负荷与最小负荷的算术差值。通常，由于春季灌溉负荷较大，且灌溉作业一般都集中在白天进行，因此春季负荷峰谷差往往较大。但是，由于2011年春季河北南网负荷整体水平较高，电网负荷相对比较平稳，以2011年3月为例，最小低谷负荷出现在14日，为12.727 GW，同比增长25.2%，而当日电网最小技术出力在1.23 GW左右；整个3月份平均峰谷差为6.728 GW，同比增长24.8%，全月负荷低谷时段电网基本都有400 MW以上降备用储备。加之河北南网由张河湾抽水蓄能电厂4台250 MW机组作为调峰备用，因此，以往春季电网低谷时段经常出现的发电机组深度降出力调峰，甚至两班制启停调峰的情况在2011年春季没有出现，调峰困难的局面在一定程度上得到了缓解。

2 春季大负荷期间电网存在的问题

2.1 检修预试工作安排困难

春检预试工作的目的是消除电网缺陷，把电网设备调整到一个良好的状态来迎接夏季大负荷情况的到来。设备检修预试工作的安排前提是尽量保证电力的持续、可靠供应以及电网安全、稳定运行。但是，随着春季电网负荷的快速增长，春季电网检修方式的安排也开始面临困难局面。以2011年为例，由于3月份有“两会”保电任务，保电期间电网基本保持全方式运行，保电工作完成后电网进入全面春检预试阶段，但同时电网还要配合如“南水北调”、“邯黄铁路施工”等大型迁改工程的施工进度进行停电改造，再加上农灌负荷的迅速增长，一般春检预试工作安排起来就会出现变压器负载率高、供电负荷无处倒供或电网设备在检修方式下N-1过载。如，2011年5月19日，根据检修计划安排220 kV和张线停电检修，但由于邢台地区户营、宁晋、隆尧等变电站农灌负荷较大，邢台东部几条220 kV线路负载率较重，和张线停电后，出现了负荷高峰时段，如果220 kV彭户线掉闸，220 kV柏宁线超过热稳定极限6%。

2.2 500 kV主变压器负载重

500 kV主变压器负载较重是2011年河北南网在春检预试期间面临的最主要安全隐患之一。以2011年4月份为例，4月份大负荷期间，全网25台500 kV主变压器平均负载率61.4%；剔除慈云变电站外，平均负载率为63.9%。N-1情况下，主变压器过载一般会超过10%。彭村主变压器过载达22%，其次依次为辛安、沧西和蔺河变电站，分别达15%、14%和8%。其中，因为设备自身设计及绝缘老化等原因，辛安2号主变压器、沧西2号主变压器、蔺河2号主变压器为限制运行变压器，正常运行负载率不得超过90%，故障情况下过载不能超过20%。按照限制运行变压器负载的实际允许运行值仅为设计值的90%计算，辛安变电站2号主变压器N-1情况下超过实际允许运行值达到25%，沧西变电站2号主变压器N-1情况下超过实际允许运行值24%，蔺河变电站2号主变压器N-1情况下超过实际允许运行值18%。而一旦在电网大负荷时发生500 kV主变压器掉闸情况，这对主变压器的安全运行将带来极大威胁。

2.3 局部地区电压较低

2011年3月，邢台东南部地区贾庄、清河、南宫变电站，在负荷高峰时段电压水平较低，主要原因是春灌期间上述3站有功功率及无功功率均比较重(春灌负荷多为异步电动机负荷，无功功率需求较大)，而且均处于电网末端，供电距离较远，仅靠电容器难以支撑220 kV母线电压，属于典型的顺调压。上述3座变电站高峰时段的最低电压均低于220 kV，其中清河变电站220 kV母线电压最低至211 kV。到4月份，随着电网负荷进一步变大，无功功率需求持续增加。石家庄、保定、邯郸、邢台地区高峰时段无功功率储备都较少，其中辛安变电站由于电容器配置较少，峰段220 kV母线电压较低，徘徊在229 kV左右，接近电压曲线下限。邢台东南部地区的清河、南宫等变电站由于地处电网末端，无功功率支撑较少，在高峰时段无功功率需求较大时，电压水平较低，最低电压均低于220 kV，其中清河变电站220 kV母线电压低于215 kV。

3 采取的措施

3.1 调度预警与应急演练

河北省电力调度通信中心(简称“调通中心”)针对电网薄弱环节，配合电网设备检修，每周进行至少一次反事故演习，通过反事故演习，强化了广大调度运行人员对电网薄弱环节的认知，为可能发生的电网事故做好应急处置的准备工作。

2011年11月，调通中心 “互联电网在线动态安全预警与决策系统”通过验收，该系统在电网在线整合潮流计算方法、调度辅助决策计算方法等方面均有突破性创新，并首次使用适用于多种应用软件计算环境、考虑自动故障设置的稳定极限切除时间并行求取的方法，可实现基于预警平台的WAMS、故障录波系统三态数据整合。该系统的应用可全面提升河北南部电网的安全、经济运行水平，对河北南网迎接2012年的春季大负荷提供了重要的技术支撑。

3.2 合理安排检修计划

为确保春检预试工作的顺利完成，调通中心在保证电网安全前提下，充分利用电网现有设备条件，力求合理、科学的安排电网设备检修，尽量减小因设备停电检修给电网带来的安全压力。在做好检修计划安排的同时，大力推行“检修操作标准化作业流程”，推广检修操作预令和预报竣工等发明成果，使设备检修操作中预令发布、措施落实、倒闸操作、现场作业、竣工送电各个环节紧密衔接，大大缩短了设备停电时间，保证了设备检修操作的优质、安全、高效。通过这些措施的落实，在春检预试期间，河北南网未出现大面积停电、运行设备过载等恶性电网事故，未出现电网运行重大安全隐患。

由于春季电网负荷持续高位运行，为做好负荷预测工作，4月份以来，调通中心与省气象部门密切合作，创新发布“春季灌溉用电负荷指数”，用于辅助负荷预测和电力平衡。该指标综合考虑了降水、气温、风力及土壤墒情等因素，分为“-3级”至“3级”共7个等级，用于预报次日灌溉用电负荷较前一日的变化情况。该指标的发布，为提高负荷预测准确率，做好电力平衡工作提供了更直接的依据。

2011年12月，河北南网省地一体智能化调度计划管理系统在全网范围内实现了正式上线运行。该系统通过进行省地两级电网调度计划全过程一体化管理，可实现调度计划的省地两级联合安全校核，还可实现调度停电计划信息与基建、生产、安全、营销等部门的共享和互动。这一系统的上线运行，对于省调在2012年春季大负荷期间安排计划检修，将带来很大帮助，为电网安全运行提供了更全面的技术保障。

3.3 调整电压调控策略

针对2011年春季尤其4月份以来河北南网部分地区电压偏低的情况，调通中心采取卓有成效的应对措施：优化了全网主要电压控制点自动电压调节装置(AVC)的调控策略，使之更好的适应了春灌期间无功负荷多为异步电动机负荷，无功功率需求较大的现状；加强了全网无功补偿装置的管理力度，确保了春灌期间，低压补偿电容器等无功补偿装置的可用率、投入率；针对500 kV辛安变电站周边地区电压偏低的具体情况，省调通中心及时采取调整辛安主变压器分头措施，抬升辛安变电站220 kV母线电压，保证了周边220 kV变电站的电压质量。

为了保证2012年春季大负荷期间河北南网电压控制在正常范围内，2011年，河北南网大力推行AVC系统(即自动电压调节系统)建设工作。2011年年底，河北南网6个地区AVC系统建设工作全面完成，形成了目前国内体系最完备，功能最先进，覆盖110 kV至500 kV电网，实现网、省、地三级协调优化的自动电压控制系统，从而给河北南网在2012年春季大负荷时保证网内电压正常、稳定提供了重要的技术保证。

4 建议

由于2011年冬季开始一直持续到2012年春节前夕，河北南部地区天气普遍干旱，如果这种干旱天气一直持续到2012年春天，则河北南网2012年春灌负荷将会出现较大增长。因此，2012年春季，电网负荷很可能会出现继续较快增长的局面。2011年河北南网春季负荷特性很可能会在2012年春季重现甚至加剧。此外，从2011年秋天开始，电网负荷峰谷差逐渐变大，在电网基础负荷变化不大的情况下，2012年春季的部分时段，很可能出现日调峰紧张的局面。针对上述分析，提出以下建议。

4.1 尽快消除变压器设备缺陷

目前，河北南网有些500 kV变电站主变压器因为自身设计及绝缘等方面原因，只能在低于额定容量90%的负载情况下运行；有些220 kV变压器因抗短路容量不足，只能在低于额定容量90%的负载情况下运行,有的甚至只能在低于额定容量75%的负载情况下运行。以上限制运行变压器的存在，给电网安全运行，尤其春季大负荷条件下电网检修方式的安排，带来很大压力。利用合理时间，尽快消除以上设备缺陷，以充分利用发供电

设备能力，提高电网运行安全裕度。

4.2 加快电源点建设

2011年，河北省南部电网电力总体供需情况比较紧张，缺电局面时有出现。2012年，河北南网电力总体供需情况对比2011年呈现更加紧张的局面。在这种背景下，加快电源点建设，提高河北南网发、供电设备能力就成了当务之急。

4.3 争取灵活、主动的购电模式

针对2011年春季的严重缺电局面，调通中心积极向上级汇报，争取到最大限度的支援。一是陕西锦界、府谷送河北电力电量达到了最高能力；二是华北电网在自身平衡也不宽裕的情况下，采取日前交易、临时增供、实时支援等形式，给予河北南网有力支援。至2011年5月底累计增购电量7 700万kWh。在此基础上，2012年春季，如何在2011年基础上建立更加常态、灵活的购电模式，充分发挥区域互联电网的优势，对应对目前缺电局面意义重大。

4.4 积极应对可能出现的调峰困难局面

首先对2012年春季可能出现的日调峰紧张的局面引起足够的重视，以河北南网已经全面推行“两个细则”(即“并网发电厂辅助服务管理细则”和“并网发电厂并网运行管理细则”)为契机，提升现有并网发电机组调峰能力，提高发电厂调峰积极性。同时，充分发挥互联电网优势，发掘潜力，争取妥善解决可能出现的调峰紧张情况。