第３６卷第１１期 企业技术开发 ２０１７年１１月 Ｖ０１．３６ Ｎｏ．１１ Ｉ’ＥＣＨＮＯＬＯＧＩＣＡＬ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ ０Ｆ ＥＮ ｒＥＲＰＲＩＳＥ ＮＯＶ．２０１７ 浅析国内外电力系统有功备用规定 孙吉波 （广东电网有限责任公司电力调度控制中心，广东广州５１０６００） 摘要：有功备用是维持电力系统稳定运行的重要手段，合理安排备用是当前电网运行的重要目标。文章 对国内外备用安排进行详细分析，指出当前备用安排存在的问题，提出在电力系统运行中要预留足够有 功备用，在进行备用分配时，要考虑机组爬坡率、断面监控等约束条件，指出应进行分区备用配置，从而保 证备用的有效性。对电网规划、运行有积极的指导意义。 关键词：大面积停电；系统解列；备用安排；约束条件；分区备用 中图分类号：ＴＭ７３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—８９３７（２０１７）１１－００６３—０２ ＤｏＩ：１０．１４１６５￣．ｃｎｋｉ．ｈｕｎａｎｓｃｉ．２０１７．１ １．０２０ Ａ Ｂｒｉｅｆ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｄｏｍｅｓｔｉｃ ａｎｄ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｃｔｉｖｅ Ｒｅｓｅｒｖｅ Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ＳＵＮ Ｊｉ—ｂｏ （Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ ＧＰＤＣ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５１０６００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｔｉｖｅ ｒｅｓｅｒｖｅ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｍｅａｎｓ ｔｏ ｍａｉｎｔａｉｎ ｔｈｅ ｓｔａｂｌｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｒｅｓｅｒｖｅ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｄ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｍａｄｅ ａ ｄｅｔａｉｌｅｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ａｎｄ ｆｏｒｅｉｇｎ ｒｅｓｅｒｖｅ ｃａｐａｃｉｔｙ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｓ，ａｎｄ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｎ ｔｈｉｓ ｒｅｓｐｅｃｔ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ ｔｈａｔ ｓｕｆｉｆｃｉｅｎｔ ａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｒｅｓｅｒｖｅｄ ｉｎ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ ｔｈｅ ｒａｍｐ ｒａｔｅ ａｎｄ ｓｅｃｔｉｏｎ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｔａｋｅｎ ｉｎｔｏ ａｃｃｏｕｎｔ ｉｎ ｒｅｓｅｒｖｅ ｃａｐａｃｉｔｙ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｓ．Ｉｔ ｗａｓ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ ｔｈａｔ ｚｏｎａｌ ｒｅｓｅｒｖｅ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｅｒｖｅ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｈａｄ ｐｏｓｉｉｔｖｅ ｇｕｉｄｉｎｇ ｓｉｇｎｉｉｆｃａｎｃｅ ｆｏｒ ｐｏｗｅｒ ｇｉｒｄ ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌａｒｇｅ ａｒｅａ ｐｏｗｅｒ ｆａｉｌｕｒｅ；ｓｙｓｔｅｍ ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ；ｒｅｓｅｒｖｅ ｃａｐａｃｉｔｙ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｓ；ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ；ｚｏｎａｌ ｒｅｓｅｒｖｅ 电网运行中应留有一定的备用容量，以应对负荷突 划分以及备用容量的选取提出了不同的原则，主要从备 然变动、电网故障、发电设备随机停运等情况的出现，从 用体系、备用取值原则等角度，对我国以及北美和欧洲 而将电力供需矛盾给社会和企业带来的不利影响降至 电力系统备用的相关规定进行分析。 最低程度。国内外各大电力系统均对有功备用提出了相 １．１我国电力系统有功备用规定 应的规定，主要从备用的分类、作用、容量等多方面来确 在我国，自《电力系统技术导￣（ＳＤ１３１—８４）在１９８４ 定备用的安排策略，从而确保电网运行的安全可靠。 年颁布以来，电力行业、电网企业在此基础上，相继对运 １国内外电力系统有功备用规定 行备用做出了具体的规定。 从表１可以看出，不管是国家标准、行业标准还是企 不同国家和地区的电力系统对于运行备用的组成 业规定，我国电力系统都是从负荷备用和事故备用两方 收稿日期：２０１７一Ｏ８—２１ 作者简介：孙吉波（１９８４一），男，四ＪＩ１广元人，硕士研究生，工程师，主要从事电力系统运行工作。 基金项目：广东电网有限责任公司科技项目“基于运行数据的受端电网备用安排与紧急功率控制协调优化技术研究”（ＧＤＫＪ００００００６１） 企业技术开发 ２０１７年１１月 表１我国备用规定 面对运行备用进行取值，备用容量主要由最大发电负荷 固定比例与最大机组容量确定，属于传统的经验型确定 方法，具备简单易用的优点，但同时存在理论依据欠缺， 灵活性不足等缺陷。 １．２北美电力系统有功备用规定 北美的运行备用可以分为调节备用和事故备用。调 节备用是在非事故情况下，应对持续快速及频繁的负荷 波动以及发电机出力变动造成的功率不平衡而设置的 备用。事故备用一般由旋转备用和非旋转备用共同组成。 对比我国电网和北美电网对于备用的安排原则，主 要有以下异同点：我国电网运行备用体系与北美电网基 本相似，即运行备用均由负荷备用（调节备用）与事故备 用组成。我国电网选取负荷备用时，只考虑备用率一个 要求，即负荷备用不小于最大发电负荷的２％；而北美电 网选取调节备用时，还考虑了机组调速器是否参与控制、 是否需要ＡＧＣ控制信号、调节备用是否分上下、调节备用 触发时间、完全投入所需最长时间以及机组最小爬坡率， 考虑的因素更加全面。我国电网选取事故备用时，考虑 了最大单一故障容量和８％－１２％的备用率，而北美电网 还考虑了１５ ｍｉｎ的扰动恢复时间和６０ｒａｉｎ的备用恢复时 间。我国电网负荷备用率（２％）和事故备用率（８％～１２％） 均大于北美电网相应的要求值。 １．３欧洲电力系统有功备用规定 欧洲电网ＥＮＴＳＯ—ｅ及其主要子区域输电组织的运行 备用体系，与我国存在较大的差异。对ＥＮＴＳＯ—ｅ而言，运 行备用分为频率遏制备用、频率恢复备用和替代备用三 部分，其中，频率遏制备用功能上对应于我国备用体系中 的一次调频备用，频率恢复备用功能上对应我国备用体 系中的二次调频备用。从ＥＮＴＳＯ—ｅ运行备用组成可以看 出，负荷备用和事故备用的概念和功能都蕴含在频率遏 制备用和频率恢复备用之中。 对比我国电网和欧洲电网对于备用的安排原则，主 要有以下异同点：我国电网运行备用体系与欧洲电网差 别较大，欧洲电网运行备用体系主要是从频率控制与恢 复的角度定义的，对应于一次调频和二次调频过程。欧 洲电网选取负荷备用时，除备用率以外，还考虑了机组响 应速度和备用响应时间。我国电网选取事故备用时，考虑 了最大单一故障容量和８％～１２％的备用率，而欧洲电网 还加入了很多频率指标，例如，最大频率偏移、最大稳态 频率偏移、恢复准稳态频率时间。我国电网负荷备用率 （２％）和事故备用率（８％一１２％）均大于欧洲电网相应的 要求值。 ２电力系统备用适应性分析 通过对国内外电力系统有功备用规定的分析，可以 总结出目前电力系统安排备用容量时，主要考虑以下因 素：备用类型、系统峰荷、备用率、机组爬坡率、备用响应 时间、最大单一故障容量以及最大频率偏移、最大稳态 频率偏移、恢复准稳态频率时间等暂态指标。结合上述 备用规定和考核要求，我们提出可以从备用容量、备用 分配方式等角度，对电力系统备用安排进行适应性分析。 ２．１ 电力系统备用容量适应性分析 电力系统有功备用，主要用于应对负荷波动以及电 网各种故障造成的功率损失，是维护电网安全稳定运行 的重要手段。因此，对其最基本的要求，就是满足电力系 统关于备用容量的相关规定。 ２．２ 电力系统备用分配方式适应性分析 电力系统有功备用，主要用于应对负荷波动以及电 网各种故障造成的功率损失，是维护电网安全稳定运行 的重要手段。因此，对其最基本的要求，就是满足电力系 统关于备用容量的相关规定。 电网运行备用的安排，不仅要选取适当的备用总容 量，还要对备用进行合理分配，即备用容量如何分配到 各台发电机组。备用分配方式对事故发生后备用能否快 速有效调用产生很大的影响。因此，合理的备用分配方 式，需要保证在事故发生后发电机组可以在规定时间内 调用足够的备用以满足有功缺额，与此同时，保证电力 网络的安全性，也就是输电线路和断面的功率不越限。 ３结语 在电力系统运行中，有功备用是电力系统安全运行 的重要保障，应严格控制，不得越过备用要求底线。 对有功备用进行分配时，要计及机组爬坡率约束，同 时，保证备用响应后电网中没有越限的线（下转第７９页） 第３６卷第１１期 张红伟：浅析供电系统功率因数控制在电解铝生产中的应用 ７９ 收优惠，但是要为此支付更多的电容补偿装置有功 法来对谐波治理装置的参数进行重设。 投入，这样将导致整流效率有所减小，所以，控制该指标 使其稍微大于０．９５即可，而不是该指标数值越大越好。 ３结语 ２．３电解槽系列负荷变化的影响 综上所述，电解铝的生产当中，功率因数并非为一 第一，电解系列正常运行时候，电解槽产生效应，导 个的电量参数，其和电流平稳度、整流效率等指标 致槽电压升高需要系统电压升高，在这种情况下，整流 具有非常紧密的联系，具体的生产过程中一定要充分兼 机组的功率因数有所增大，输出电流震荡范围增加。这 顾到各个指标之间的联系，在上述３个指标中间确定合 属于一种暂时性的情况，历时不长，我们求解功率因数 适的结合点，以提高电能利用效率。就用电企业而言，并 这个指标时主要采用全月的平均值来进行，因此，并不 非功率因数值愈高愈好。在控制该指标的过程中，应当 能对全月平均值产生明显的影响。 充分兼顾到改善其投入、电流平稳度、整流效率等诸多 第二，生产当中电解槽停槽。在这种情况下，由于停 方面，在充分确保输出电流平稳的基础上，确定合适的 槽将导致电解系列负荷、系列电压有所减小，最终导致 数值，而且还可以降低整流机组损耗，提高电能效率。 功率因数有所减小。对于该问题，应当再次确定最佳ＯＬＴＣ 参考文献： 级数，在此基础上，根据新确定的级数来运行就能够解 ［１】王维．电解铝整流系统的谐波电流与无功功率问题分析 决上述问题，需要注意的一个问题是，要是停的电解槽 ［Ｊ】．科技与创新，２０１５，（１０）：８２—８３． 数相对偏多，应科学的对电容量进行调整，利用这种方 （上接第６２页）与检修，主要是针对变压器与断路器等设 创新与应用，２０１６，（６）：１７９． 备，采取红外诊断技术与色谱分析法等，利用在线监测 ［２］杨文惠，高宇霞．变电一次设备故障预测及检修方法探讨 系统，做好设备故障综合分析，以及时消除故障。 【Ｊ］．科技创新与应用，２０１６，（１２）：１８１． 参考文献： ［３】王国松．探讨变电一次设备故障预测及检修方法［Ｊ］．山东 ［１】张飞凤．变电一次设备故障预测及检修方法探讨［Ｊ］．科技 工业技术，２０１７，（１２）：１８９． （上接第６４页）路和断面。考虑到断面约束会影响备用的 参考文献： 调用，因此，可以对备用进行分区配置，从而保证备用的 【１】罗超，杨军，孙元章，等．考虑备用容量优化分配的含风电 有效性。可以将经济性作为目标函数，网络安全性等要 电力系统动态经济调度［Ｊ］．中国电机工程学报，２０１４，３４ 求作为约束条件，对各机组应承担的备用容量进行优化， （３４）：６１０９—６１１８． 实现资源的优化配置。 ｆ２吴杰康，史美娟，陈国通，等．２１区域电力系统最优备用容量 电网规划时，也应进行合理安排，确保系统备用容 模型与算法［Ｊ】＿中国电机工程学报，２００９，２９（１）：ｌ４—２０． 量充足。
