特高壓交直流混聯電網運行風險綜合防控體系建設

_特高壓交直流混聯電網運行風險綜合防控課題組

一、實施背景

管理創新是現代企業破解發展難題、不斷成長壯大的不竭動力。在建設“一強三優”現代公司、服務中原崛起的征程中，省電力公司面臨電網運行模式發生重大轉變的巨大挑戰。為保證進入特高壓交直流混聯新時期的河南電網及全國互聯電網的安全穩定運行，必須以防控交直流混聯電網運行風險為重點，創新工作思路、創新工作機制、創新工作方法、創新制度保障，扎實做好特高壓交直流混聯電網運行風險綜合防控工作。

（一）身處大電網核心區域安全運行面臨新挑戰

在全國聯網的大格局中，河南電網由于處于“三華—兩北”大型特高壓電網的重要互聯位置，越發顯現出大電網運行的特性：大電網的一體化特征愈加明顯，電網運行的局部問題更容易被放大。大電網時代的來臨使河南電網的安全穩定運行面臨來自多方面的挑戰：區外直流送端電網的故障可能直接影響河南電網的運行，區內直流系統的故障可能直接帶來交流系統區域間的潮流轉移和功率波動。

（二）特高壓交直流混聯電網運行機理變化提出新課題

作為全國第一個出現特高壓交直流混聯的省級電網，電網運行機理發生深層次變化，河南電網面臨因機理改變而帶來的大量新問題，對電網的安全運行和風險防控提出了更高要求。隨著特高壓交直流混聯電網的形成，交直流耦合特性進一步加深，研究分析表明，省網幾乎全部的500千伏交流線路，以及鄭州、開商、焦新等直流近區約60%的220千伏線路，單相、三相故障均可能導致天中直流換相失敗，嚴重情況下可能誘發直流閉鎖造成網內大量功率缺失。

（三）大容量跨區域輸電對電網安全穩定提出新要求

特高壓天中直流額定輸送容量800萬千瓦，是世界上第一個將風電、光伏和火電打捆外送的特高壓直流輸電工程，輸電距離2210公里；作為受端的河南電網面臨大容量跨區域輸電的實際情況，網架結構呈現“強直弱交”的特性。對于河南電網，若特高壓直流系統故障發生閉鎖，將導致直流功率轉移到混聯運行的特高壓交流通道，可能使電壓崩潰和功角失穩相互耦合，進而破壞整個系統的穩定。

（四）特高壓交直流混聯電網安全運行政治經濟意義重大

天中直流工程是國家電網公司落實中央新疆開發戰略的重要舉措。利用特高壓輸電線路，將西北部的風電、光伏等清潔能源輸送至河南經濟中心，不但能夠緩解河南能源緊張局面，而且能夠利用西、北部清潔能源“驅散霧霾”，成為破解河南能源安全與環境保護困局的必然選擇。

二、基本內涵

以保障特高壓交直流混聯電網安全穩定運行為目標，省公司強化部門協同配合，借鑒供應鏈協同管理思想，全面梳理電力流供應鏈上電源、電網、負荷各環節風險，扎實開展網格化的全面風險管理，建設實施了基于供應鏈協同（Supply Chain Collaboration, 簡稱SCC）管理方法的三維網格化風險綜合防控體系，體現了“三方協同、風險共擔”的核心思想。

“三方協同、風險共擔”是指依據供應鏈協同管理理論，在電力流供應鏈上，綜合考慮三方利益，以電網公司為支點，高效協同上游發電企業及下游用戶，共同應對系統性風險，提升電力系統整體風險防控水平。

電力供應鏈協同三維網格化風險綜合防控體系包含電力流供應鏈上“源—網—荷”維度、“專業技術”維度和“風險管控”維度的全過程管理。

三、主要做法

省公司通過特高壓交直流混聯電網運行風險綜合防控體系的建設實施，建立了組織、機制、制度、平臺“四位一體”的防控體系，組織實施了“網源協同、網網協同、網荷協同”三大協同管理，通過全面落實各項防控措施，使“三側九項”重點運行風險得到有效管控。

（一）建立組織體系，為科學決策風險防控體系建設提供保障

隨著特高壓交直流混聯電網的建設，省公司特高壓交直流混聯電網運行風險綜合防控體系的建設實施也同步開展。在規劃特高壓交流南陽站主變落地之初，省公司即高度重視，迅速成立領導小組等相應組織機構，開展綜合風險防控體系建設，組織公司各技術管理部門科學決策電網運行風險綜合防控的各項工作。領導小組以特高壓交直流混聯電網運行風險綜合防控體系建設實施為抓手，統一領導河南電網運行風險防控工作。在天中直流投產前，組織開展特高壓交直流混聯電網的適應性研究，實施了系統性的電網運行風險梳理、辨識和防控措施等系列研究工作。

特高壓交直流混聯電網運行風險綜合防控體系建設實施領導小組通過對涉及電網運行安全風險防控相關工作方案的組織制定、工作推進中的總體協調、決策部署的督察督辦、混聯電網運行與管理重大事項和重要信息的匯總和及時通報等具體工作，科學決策、持續推進電網運行與管理水平不斷提升。工作組則具體把握特高壓交直流混聯電網運行風險綜合防控體系的細節工作，負責各項電網安全穩定措施的全面實施，組織研究電網安全穩定工作，開展專業技術交流，提出電網安全穩定工作建議和意見。

（二）創新風險防控體系機制建設，確保風險防控措施全面落實

1.明確技術管理目標，系統性管控運行風險

圖1 源、網、荷三側運行風險梳理辨識

圖2 源網荷三方協同運行

為實現保障特高壓交直流混聯電網安全穩定運行的管理目標，對電網的運行風險進行深入細致的梳理排查，根據河南電網的實際具體情況，在源網荷三側識別出了九項重點運行風險，通過扎實有效的風險管理，確?！叭齻染彭棥敝攸c運行風險可控、能控、在控。

針對電源側風險，進行詳細梳理和研究分析，全面、準確地掌握風險成因，并依據風險的成因、表象提出技術監測方法；根據影響大小和時間尺度提出風險綜合分級標準；根據發電機組的可靠性和可調性提出風險動態評價方法。

針對電網側風險，重視特高壓交直流混聯背景下河南及大區互聯電網的運行風險的防控，相關防控工作在電網規劃、建設、運行管理階段中持續滾動開展。在電網規劃及運行方式計算中，將天中直流投產后河南電網適應性研究列為重大專題，深入研究天中直流接入后河南電網穩定特性及特高壓交直流耦合特性，分析了河南電網運行控制策略及安全域，同時在總部相關部門的指導下創新性地提出并實施了天中直流閉鎖后多回直流聯合調制與快切負荷協調控制穩控系統配置方案，在保證電網安全穩定運行前提下最大限度地減少經濟損失、降低社會影響。分析天中直流接入后河南電網面臨的電力疏散、短路電流等方面存在的問題，提出并落實500千伏出串、輸電通道加強等解決措施，保障河南電網安全穩定運行。

針對負荷側風險，為了當前階段保證特高壓交直流混聯電網的安全穩定運行，在特高壓直流發生故障時，大量的功率缺額需要采取多回直流聯合調制及快切負荷措施。針對河南特高壓交直流混聯電網運行現狀，綜合考慮河南電網負荷結構及電解鋁企業具有用電負荷平穩持續、負荷量大、短時間停電影響小等特點，確定電解鋁企業為河南快速切除負荷客戶群體，并通過采取一系列技術措施、管理措施，從安全、經濟、服務三個方面著手創新服務，最大限度地減少電解鋁用戶負荷切除后的各類風險。

2.三大協同高效順暢，綜合防控體系立體管理科學有序

面對特高壓交直流混聯電網運行風險，省公司系統性思考，借鑒供應鏈協同管理思想，建立了“網源協同、網網協同、網荷協同”三大協同機制。

網源協同，全面加強過程管控。省公司在準確辨識風險的基礎上，采取有效的協同策略，先后多次召集10余家發電廠，召開電網相關參數管理推進會，與雙方建立了對“電壓穩定控制風險”和“頻率穩定控制風險”的共管機制，通過對勵磁系統涉網參數、一次調頻相關參數等關鍵技術指標的綜合治理，保證了這些關鍵技術指標可控、在控和穩控。

網網協同，共同抵御系統風險。特高壓交直流混聯特性是在“三華—兩北”電網互聯的大背景中呈現的，因此大電網面臨的新問題就應該綜合利用大區支援能力及各區域電網的自身優勢，協同開展風險防控工作。

在對電網解列失步風險的防范中，通過綜合評估天中直流發生閉鎖后可能引起的穩定風險，在國網公司各專業部門的指導下，協同華中電網相關省市電網，構建混聯電網第二道安全防線，通過優先回降華中—華東直流系統東送功率，必要時切除河南、湖北部分用電負荷的技術措施，減少華北—華中交流聯網線路的功率波動，大幅提高混聯電網的穩定性。

網荷協同，合約保證風險共擔。根據技術分析確定的快切電解鋁企業負荷的風險防控措施，需要獲得各電解鋁企業的充分諒解和配合才能得以實施。為此，省公司一是多次走訪相關電解鋁企業，深入了解企業生產特性，逐戶幫助指導電解鋁企業制定預案，組織定期開展應急演練，幫助其規范內部突發停電的應急管理，有效控制和降低事后損失，減少企業次生災害發生。二是固化戰略合作關系，積極實施合約策略，通過借助當地政府的溝通協調，與各電解鋁企業簽訂切負荷相關協議，解決了特定情況下切負荷行為正當性問題，有效規避了違約賠償的法律風險。三是創新客戶服務，主動上門開展設備診斷服務，定期巡視檢查直流穩控裝置運行情況，縝密構建電力客戶電力設備正常運行狀態、檢修狀態、故障及事故狀態下的聯動工作機制及信息互通機制，制定個性化的服務方案，消除企業后顧之憂。

（三）加強規范建設，形成制度保障，有效提升管理水平

重視流程管理，風險管控實施清晰規范。建立順暢的流程是風險防控體系中管控措施各環節清晰規范、執行到位的重要保障。電源側、電網側、負荷側都制定了整體性的風險管理流程。

重視制度建設，風險防控機制保障有力。河南電網為配合特高壓交直流混聯電網運行風險綜合防控體系的建設實施，頒布出臺了《河南電網運行安全風險管理規定（試行）》，明確了特高壓交直流混聯后的河南電網開展運行風險綜合防控的各項具體要求。

構建指標體系，風險防控效果精益評價。特高壓交直流混聯電網運行風險綜合防控體系的建設實施過程中，省公司非常重視評價體系建設，通過量化的指標反映發現的問題、存在的差距和取得的成效。例如電網側在風險評估工作中形成了完善的風險指標，同時考慮了風險的危害（損失）和風險發生的可能性（概率），進而綜合評估電網風險的大小和確定電網風險的等級。

（四）搭建技術平臺，提升信息化支撐水平

搭建技術平臺是三維網格化風險綜合防控體系的重要組成部分，河南公司圍繞電力流供應鏈，結合大電網發展需求，構建了河南電網機網協調在線監測系統平臺、河南電網運行與安全防御技術保障系統平臺、河南電網穩控裝置監視與管理系統平臺，從電源、電網、負荷三側通過量化、信息化的管理系統建設運行，對主要關鍵風險指標進行監測和分析，全面提升信息化支撐水平。

四、實施效果

（一）特高壓交直流混聯電網的運行風險得到有效管控

在供應鏈協同管理思想的指導下，特高壓交直流混聯電網運行風險綜合防控體系的建設實施，最突出的效果就是使特高壓交直流混聯條件下的電網運行風險得到有效管控。具體表現為：

電源側的主要運行風險得到有效管控。2011年以來持續的參數監控和風險治理，使發電企業勵磁系統參數協調率由23.3%提升至92.3%，顯著增強了故障過程中發電機動態無功支撐能力，為抵御電壓穩定控制風險提供了重要保障。通過2012年以來對電廠一次調頻系統開展的綜合風險治理和管控，在發生直流閉鎖故障時，河南電網機組一次調頻功率可增發1000兆瓦以上，有效減小了特高壓長南線功率波動幅度，降低了華北—華中電網解列風險，為抵御頻率穩定控制風險提供了重要保障。

電網側的主要運行風險得到有效管控。通過采取以多回直流聯合調制為主，以切除電解鋁負荷配合、切除豫北其他工業負荷為補充的穩控策略，有效防范了現階段特高壓混聯電網的失步風險；通過采取500千伏線路出串運行的策略，大幅降低了相應變電站的短路電流，消除了特高壓直流引起的短路電流超標風險；通過500千伏線路增容改造、通道加強等具體方案的實施，有效滿足了河南電網接納直流電力需求，解決了直流送出近區及省網重要斷面存在“卡脖子”問題，消除了潮流疏散受阻風險；針對因交流系統故障造成直流連續換相失敗發生概率較高的6座500千伏變電站實施差異化運維，有效降低了由連續換相失敗造成直流閉鎖的風險。

同時，針對上述各種風險，在每年年度運行方式分析中均按風險防控體系的要求滾動組織專題研究，確保了對風險的全過程系統管控。

負荷側的主要運行風險得到有效管控。通過政府、供電企業、電解鋁企業三方有效溝通協商，7家地市發改委批復了切負荷方案，省公司與7家電解鋁企業簽訂了快切負荷相關協議，實現了互利共贏，規避了法律糾紛風險；由于加強有序用電管理并完善有序用電方案和重要客戶保電應急預案，強化95598客戶服務和現場服務質量，有效減少了因大面積停電造成客戶不滿、投訴增多等形成服務事件的風險。

（二）實現了“電從遠方來”的河南能源資源優化配置

特高壓交直流混聯電網運行風險綜合防控體系的建設與實踐，實現了戰略層核心思想的協同與融合，即國家電網公司“以電代煤、以電代油、電從遠方來”的能源戰略和河南省政府《河南“藍天工程”行動計劃》建設“美麗河南”戰略的協同與融合，實現了河南真正意義上的“電從遠方來”。

天中特高壓直流工程的投運，不僅極大地改善了河南的能源結構，而且有效緩解了河南經濟社會發展所面臨的環境壓力。每年新疆豐富的風電、光電、火電打捆輸送給河南約480億千瓦時電量，相當于從空中向河南輸送原煤2210萬噸，使河南減排二氧化硫31.7萬噸、氮氧化物26.7萬噸，確保特高壓交直流混聯條件下整個河南電網風險防控和安全運行，實質上是在為“美麗河南”的建設作貢獻。

（三）提高了河南電力能源保障水平，有力助推了中原崛起

特高壓交直流混聯電網運行風險綜合防控體系的建設實施，在保證特高壓交直流混聯電網安全穩定運行的同時，大幅提升了河南電網電力交換、水火互濟、節能輸電的能力，靈活充足的電力供應方式成為河南電網用戶安全用電的重要保障，使河南的能源優化配置向科學化邁出了重要且關鍵的一步，有力助推了中原崛起。