电力体制改革背景下的电力系统规划设计思路

摘 要：2015年，中央办公厅发布《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》，新一轮电力体制改革正式启动。本文分析新一轮电力改革相关政策、措施对电力系统规划工作产生的影响，研究在此背景下电力系统规划设计的工作思路调整需求。

关键词：电力改革；系统规划；思路

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.16.156

1 引言

中国经济已步入新常态，电力体制要与其他领域改革一起不断推进和深化，随着2015年中央办公厅印发《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》（中发（2015）9号，下称9号文），新一轮电力体制改革正式启动。为保障“9号文”贯彻实施，国家已陆续发布一系列配套文件。

电力系统规划制定了电力系统的总体发展方案，是电力工业发展的战略指导，具有十分重要的作用。分析新一轮电改对电力系统规划的影响，提出该背景下相关工作思路调整需求，利于从源头保障电改有效实施和电力工业良好发展。

2 电力体制改革对系统规划的影响

为提高能源利用效率和促进节能环保，本轮电改将重点推进电力交易市场化，促进并保障清洁能源的发展及消纳，全面开放分布式能源的市场，加强需求侧管理及其相关技术创新，积极推动跨省区电力交易的发展，鼓励社会资本投资配售电业务等。相关政策、措施的实施，将会对电力系统规划产生显著影响，下面从几方面简要分析。

2.1 负荷发展

传统的负荷预测方法是基于历史统计数据以及对负荷变化有影響的各类因素，总结相关变化规律后建立预测模型得出。在电力市场环境下，电价弹性、需求侧管理、宏观产业结构调整、环保要求、经济发展速度估计偏差等方面都是直接影响负荷预测的主要因素。引入实时电价制度后，需考虑电价弹性带来的影响，建立各类负荷的电价弹性响应模型，进而修正和完善现有的负荷预测模型。

9号文及配套文件都明确提出要加强需求侧管理，从而有利于削减或转移高峰用电负荷、节约大量电源电网投资、提升电力应急保障能力、消纳可再生能源发电、推动智能电网新技术的应用和发展、促进节能减排等。这将改变电力用户的用电行为，从而改变电力负荷需求，影响电网侧的经济性、潮流分布、系统供电可靠性、电能质量、增进市场竞争性等。

2.2 电源开发

在电力市场中，电源上网电价预测和负荷预测是优化决策的两个基本条件。电厂投资者根据上网电价预测结果选择场址并评估盈利前景。电价预测比负荷预测更为困难，上网电价变化不具备增长性，而且受到供需变化、燃料价格波动、网络阻塞等更多非确定性因素影响，这些因素很难检测和量化，难以纳入电价预测模型，进而加大电源开发决策难度。另外，风电及光伏等清洁能源大规模开发利用显著增加了电力系统规划难度。

集中式清洁能源发电的影响主要体现在电源侧和电网侧。电源侧的风电及光伏随机性和间歇性强烈，影响电量平衡计算与分析精度，增加电源规划难度（特别是调峰、调频电源规划）；为了更好地消纳，需要考虑上网变电设备的规划，增加变电站规划的工作内容；电源出力极易受气候因素影响，对近区电网产生较大的潮流波动，大量电力电子器件带来谐波，配套的无功补偿设备可能和电网线路电抗谐振带来谐波，从而影响电能质量。在电网侧，随着接入大规模清洁能源，电网的系统惯量、潮流分布、线路输送功率都将改变，影响电网暂态稳定性，在规划设计中需充分考虑机组选型、电网拓扑及运行方式等带来的影响；如果送出线路较长，与高电压等级电网电气距离较大，可能还会造成动态稳定问题；清洁能源大规模开发利用，可能会降低某些变电设备利用率、增加电网调压、调峰及调频方面费用，影响电力系统经济性。

分布式发电的电源数量多、安装位置分散且靠近用户侧，分布式电源选址、容量、与电网的连接方式及故障处理方法影响电力系统负荷预测精度、配电网供电质量和供电可靠性。在电源侧，分布式发电增加电源出力预测的不确定性，加大电源规划的难度（特别调峰调频机组计划安排），也增加负荷预测的不确定性，影响电量平衡分析的精确度。在电网侧，配电网接入分布式电源后，系统结构由放射型变为多电源型，潮流随之发生变化，短路电流水平也增加，潮流预测及控制更为困难，影响电网损耗；配电网电压波动频繁，加大无功电压规划难度。由于更靠近负荷侧，装机容量较大的分布式电源启停可能会造成用户电压闪变；大量非线性负载还会引起谐波污染。

2.3 系统潮流变化

电力市场环境下，电网调度将依照电厂报价高低来确定成交电价、成交量及优先调度次序，这造成系统潮流不确定性；各电厂按实现利润最大化安排生产，竞价策略不断调整，市场平衡点因此会不断变化；用户将自主选择电力供应商，电力供求关系变化会更为频繁，很可能产生大规模、远距离的输电交易，电网不仅需要尽可能利用现有网络传输足够的区域容量，而且需要建设新的输电线路减少潮流动态变化造成的输电网络阻塞。

电力市场改革把经济性提到了一个新高度，未来OPF（最优潮流优化）应该积极寻找提高系统运营效率和经济效益的规律和方法，追求系统运行总成本最低或者基于交易规则使整个市场购电费用最低。

2.4 系统安全可靠性

传统电网系统中，可靠性高于经济性；而在电力市场中，可靠性服务于经济性，市场参与者对经济利益的追求是维持电网安全可靠运行的主要动力，安全性将融于经济性，电网运行决策将由安全性、可靠性和经济性共同决定。

电网公司为了获得更大的经济利益，将根据静态稳定储备所能带来的经济利益确定储备系数大小，由经济效益决定备用容量、确定N-1标准是否执行及执行到什么程度；提高系统安全可靠性的除了改善网络结构，还可能通过切机、切负荷等措施；暂态稳定计算时，将综合考虑各类故障概率、可能的负荷损失、面向暂态稳定性提高需要的投入及维护费用等，确定最有利的网络方案。

系统中的设备分属不同公司时，某公司的设备故障可能使其他公司设备被切除；与传统系统相比，电力系统规划设计、运行中对继电保护配置需要采用不同的方案；由于各市场主体相互独立，电网公司也需要事先与其他各方达成协议，明确切机、切负荷、解列等赔偿原则，以便在运行稳定性受威胁时按协议采取措施。

2.5 输电网规划

电力市场环境下，输电网规划将面临负荷、电源、潮流、设备投退、竞争关系、政策、社会经济、商业模式、投资收益等方面更多的不确定性因素。输电网规划过程中需要充分考虑并客观合理地描述这些不确定因素，建立更恰当的输电网规划模型，有效提高规划灵活性及适应性，避免投资和安全运行风险。

2.6 配售电侧规划

随着增量配电投资业务的有序开放，纳入配电网规划需要考虑的主体变得多元化；配电网规划将面临更多个性化要求，输电、售电环节也应在规划中考虑，规划内容由此变得更加多样化；在规划中需要全面细致考虑伴随分布式能源的复杂性以及不确定性，使配电网灵活性更高；配电网规划指导思想转变为电力综合资源优化，政府对电力规划的统筹监管职能进一步强化，更加注重有效合理地协调各级、各类规划间的关系，更谨慎地审批配电网规划。

售电侧的改革将打破售电市场及增量配电网市场的垄断、降低电价、促进清洁能源发展、提高能源利用效率。配售电新进市场主体为保障自身设备充分利用、获取更多投资收益，将会在用户侧广泛开展需求侧管理，影响用户负荷特性；同时还將会大力推广电能替代技术，丰富电力系统负荷类型，增加用电量。在电源侧，配售电新进市场主体为促进资本利益最大化，将会积极利用分布式发电及储能技术，增加电源规划及出力预测难度。在电网侧，配售电新进市场主体为降低运营成本，满足用户差异化供电需求，给用户提供更优质的电力服务，将会对上级输配电网安全、可靠、灵活供电提出更为苛刻的要求。

2.7 电力市场技术支持系统

不同阶段的电力市场技术支撑平台构建要求取决于市场运营模式。在电力市场环境下，市场模式由原来的发电侧单边市场变为发电侧、用电侧联动的双边市场；因而技术支撑平台的业务融合度更高，与调度、营销、财务、计量等系统需要高度融合，及时交互电网运行、电能计量、电能结算等大量信息；技术支撑平台应至少包括EMS、电能计量、负荷和电价预报、自适应性评估管理、合同管理、期货交易管理、调度决策支持、即时信息、结算、发电公司竞价管理、配电公司及大用户数据申报等系统，支持系统服务对象剧增也使得系统计算的复杂性和实时性要求更高。

3 工作思路及对策

3.1 规划思路转变

电力市场环境下，电网规划的最终目标仍然需要面向社会效益，但各方的直接目的将由成本最小化变为利润最大化，帮助电网投资者实现利润最大化是电网规划的重要目标，主要问题是如何较好地实现投资回收。为了满足电力需求及安全运行需要，电力系统的规划目标、方式、方法等需要做很大调整。电网规划的关键步骤是基于发电、输电、和负荷规律，量化各方面风险，同时从经济角度和工程多角度评估各类规划方案，有效降低风险。

3.2 输电网规划

随着发电和输电环节的分离，输电网规划目标不再单以社会利益最大化，同时还要追求利益最大化，规划方案需要综合考虑经济性和可靠性。需求侧管理使人们重新认识供电可靠性，用户为了更高的供电可靠性愿意支付相应费用，电价需要对此有所考虑；电网规划建设除了投资成本、运行成本，还应考虑由于缺电带来的需求侧缺电损失成本。

电力市场环境下，输电网规划面临的首要问题是充分认识和量化所面临的大量不确定性因素，使规划方案更加合理，随机规划、灰色规划、模糊规划、盲数规划、集对理论规划、联系数理论规划、多场景分析等方法都有比较好的实际借鉴意义。另外，电网运行要保证充分满足用户的用电需求，顺利实现各方之间的电力交易，还需积极应用阻塞管理的输电网规划方法。

3.3 配网规划

电力负荷预测的准确性会直接影响配电网规划质量。除了传统负荷，电力市场环境下的负荷预测还要考虑电动汽车等新型负荷，这些新型负荷增加给规划带来更多关于随机性和间歇性的新难题。配电网规划中，需要积极创新研究基于不确定性负荷预测方法及规划方法，灵活设计网架结构，在保证可靠性前提下，帮助减小建设成本。

4 结论

新一轮电力体制改革使得电力系统规划工作面临市场主体多元化、规划内容多样化、规划需求更严格、不确定性更突出等典型挑战，电网规划者需要深入研究行业发生的深刻变化，主动变革规划设计的指导思想适应时代要求，积极思考各方利益诉求，合理统筹技术经济、需求侧、环境、社会、经济等需求，尤其需要认真分析各类不确定因素，主动管理相关风险，从而制定输出具有良好适应性、和灵活性规划方案，才能更好地保证优化综合资源利用，实现良好的经济、环境和社会效益。

参考文献：

[1]沈红宇，陈晋，归三荣等.新一轮电力改革对电网企业配电网规划的影响与对策.电力建设，2016.

[2]李昉.市场机制下电网规划研究.天津大学博士论文，2008.

[3]《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》（中发[2015]9号）[S].

[4]《关于完善电力应急机制做好电力需求侧管理城市综合试点工作的通知》（发改运行[2015]703号）[S].

作者简介：李荣昌（1982-），男，云南大理人，工程师，主要研究方向：电力系统自动化及行业解决方案等。