【摘 要】在电力调度运行领域,伴随新型电力能源结构和电力系统建设的快速推进以及数字技术发展应用等,新的潜在安全风险亦逐渐涌现。文章探讨新形势下能源结构、电力装备以及电力信息环境等方面的改变趋势,分析新能源电网适配困难、电力系统的源-网-荷-储协同控制难以实现、电力系统网络安全隐患更加严峻、电力设备维护缺乏数字化管理支撑手段等风险点,并围绕加强新能源功率预测能力,完善源、网、荷、储的动态协同控制,加强电力系统网络安全防护,注重强化电力智能运维的创新与应用,健全完善的电力应急管理体制等,提出新时代保障我国电力调度运行的稳定性、安全性以及可靠性的对策建议,希望可以为相关领域学者提供一定的参考。
【关键词】新时代;电力调度;安全风险;策略
引言
随着能源结构和电力系统的数字化转型,电力调度运行安全面临严峻挑战。调度作为电力系统运行与应用的重要环节之一,加强电力调度运行安全能够更好地满足当前社会生产以及人民生活的用电需求。此外,加强电力调度的运行安全性还能够更好地促进国家经济整体发展,若电力调度运行过程中遭受恶意攻击或出现严重安全事故,将不可避免地导致大面积停电,造成恐慌和严重的经济损失。因此,加强电力调度运行安全风险分析并制定有效的防范措施尤为重要[1]。基于此,本文主要对电力调度运行的安全风险及应对策略进行了综合分析。
一、新时代电力调度运行的新特征与风险演变
(一)系统结构特征:从源随荷动到源网荷储互动
传统电网运行通常采用源随荷动模式,调度人员依据负荷预测结果安排火电、水电等常规可控电源的出力计划,系统具有较强的可控性。随着风能及太阳能等可再生能源的集中接入,风电和光伏发电大规模集中并网后,原来的电源成为不确定性的主体。同时,负荷也呈现出多元化发展、分布式电源广泛应用、电动汽车大量接入、具备一定调节潜力的负荷不断涌现等特点。因此,原来的刚性负荷变为一种新的柔性,甚至是双向的状态。进而,电网运行形态也会变成源、网、荷、储互动的多主体协同模式,进一步导致调度范围内的可控制对象种类和数量剧增,且各具不同特点,从而大大增加了其控制难度[2]。
(二)设备与技术特征:高比例电力电子设备广泛应用
随着风电、光伏逆变器,直流输电等电力电子设备替代越来越多的同步发电机,电网的物理惯量显著减少。同步惯量的消失导致电网对功率扰动的抵抗能力下降,主要体现在频率稳定性降低。这使得电网更易发生较大波动,因此对调频、备用等服务的要求更为关注。同时电力电子设备容易造成新的电力系统问题:由于设备的非线性、弱过载能力和可能连锁脱网,可能引发包括次同步振荡、宽频振荡等在内的更加复杂的新问题。这些新问题机制复杂,传统调度运行认识和处理这些问题存在经验不足的情况。
(三)信息环境特征:高度数字化与网络化
目前,调度系统已经进入全面智能化和数字化时代,云计算、大数据、物联网、人工智能等新技术正在与调度业务深度融合。大量部署的采集终端、智能传感器和边缘计算节点接入调度控制网络,极大提高了调度系统的感知和控制精度,同时使得整个调度环境下的网络攻击面成倍扩大。调度系统过去是相对封闭的物理隔离网络系统,现在已成为包含生产控制大区、管理信息大区和互联网等多个不同安全区域的大范围调度控制系统,面临日益严峻的安全问题,如数据窃取、恶意注入、拒绝服务等网络攻击引发严重的电网事故[3]。
二、新时代电力调度运行面临的主要安全风险
(一)一次能源调度运行风险
新能源电力高度依赖自然气象条件,可能出现极热无风以及晚峰无光等情形,导致新能源出力骤降甚至中断,造成较大功率缺额。水电在枯水期出力受限,火电则可能受燃料供应紧张或价格波动影响。多种因素叠加使电力电量平衡难度加大,调度中心在安排运行方式以及配足足够的旋转备用方面也遇到巨大困难,容易出现限电、停电等情况[4]。
(二)源网荷储协同风险
源网荷储协同风险主要体现在以下几个方面。首先,对于电源侧的不确定性,要求充裕的调节资源储备。电源建设速度如果滞后于调峰、调频需求,将不得不以弃风弃光来换取系统平稳运行的巨大损失,或者迫使火电机组低效、长时地处于深度调峰模式,损害设备寿命与发电效率。


