案例1：電力系統(tǒng)控制及其自動化概論

案例L電力系統(tǒng)控制及其自動化概論

一、案例正文

現(xiàn)代電力系統(tǒng)已被公認為是一種最典型的具有多輸入、多輸出的

超級大系統(tǒng)。要想駕馭這樣一種超級大系統(tǒng)，并且實現(xiàn)安全、優(yōu)質、

經濟、環(huán)保等多目標的綜合優(yōu)化運行控制，其運行控制的復雜性及其

實現(xiàn)控制自動化的困難程度，遠遠超過人們想象。

1.1現(xiàn)代電力系統(tǒng)及其運行控制的復雜性

1.1.1現(xiàn)代電力系統(tǒng)的構成

20世紀中葉以來出現(xiàn)的巨型電力系統(tǒng)，是有史以來規(guī)模最大、層

次最復雜、資金和技術最密集的復合工業(yè)系統(tǒng)。這種現(xiàn)代巨型電力系

統(tǒng)，可以看成是由三個基本系統(tǒng)組成的。

物流系統(tǒng)，即指動態(tài)的電力系統(tǒng)，是實現(xiàn)能量變換、傳輸、分配

和使用的一次系統(tǒng)（電能的發(fā)、輸、變、配、用）。對于物流系統(tǒng)，我

們側重研究能量轉化和變換、電能傳輸和分配，以及電力系統(tǒng)可靠、

穩(wěn)定、安全、經濟運行的規(guī)律。

信息流系統(tǒng)即指電力信息系統(tǒng)，由監(jiān)視、測量、保護、控制、電

網調度自動化等組成的能量管理系統(tǒng)，其作用是保障電力系統(tǒng)可靠、

穩(wěn)定、安全和經濟運行。對信息流系統(tǒng)，主要研究如何獲得物流系統(tǒng)

各種狀態(tài)的特征信息，研究這些信息的傳輸、處理和應用。這個系統(tǒng)

主要由傳感器、通信網絡、計算機和各種復雜的程序構成，是電力系

統(tǒng)自動化的核心。

貨幣流系統(tǒng)，即電力交易系統(tǒng)。對貨幣流系統(tǒng)，主要研究電能這

種特殊商品如何通過市場進行交易，電能如何定價，在市場運營下如

何保障電力系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定、安全和經濟運行。

現(xiàn)代電力系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

圖1現(xiàn)代電力系統(tǒng)不意圖

1.1.2現(xiàn)代電力系統(tǒng)的特點

電力系統(tǒng)的特點是由電能的特點決定的。電能的生產、傳輸和使

用具有鮮明的系統(tǒng)性電能以光速傳播，迄今為止人類還未能實現(xiàn)大容

量的電能存儲，因此電能的生產與消費幾乎是在同一瞬間完成的、發(fā)

電、輸電、變電、配電和用電等環(huán)環(huán)相扣，組成了密不可分的整體，

始終處于連續(xù)工作和動態(tài)平衡之中。電能供應系統(tǒng)和用戶又相互影響、

相互制約。電能供應系統(tǒng)要適應用戶對電能需求的隨機變化，向用戶

連續(xù)不斷地提供質量合格、價格便宜的電能。用戶（負荷）的特性和

隨機變化又反過來影響和沖擊著電能供應系統(tǒng)。在各個環(huán)節(jié)和不同層

次都要有先進的信息與控制系統(tǒng)，對電能的生產、傳輸、使用的全過

程進行檢測、控制、調節(jié)、保護和協(xié)調調度，以保證電力系統(tǒng)的正常

運行，使用戶獲得安全、優(yōu)質、廉價的電能。

1.1.3現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展方向

現(xiàn)代電力系統(tǒng)正向兩個不同的方向發(fā)展，一個方向是電網互聯(lián),

這將導致電網規(guī)模越來越大；另一個方向則是向電網內分布式發(fā)電及

微型電網發(fā)展。

（1）、互聯(lián)大電網的優(yōu)越性及其引出的新問題

現(xiàn)代電力系統(tǒng)發(fā)展的一個方向是鄰近電網的互聯(lián)。從運行安全和

經濟性看，電網互聯(lián)帶來了巨大的效益。以大電廠、大機組、高參數(shù)、

大電網、高電壓、遠距離及高度自動化為特征的大電力系統(tǒng)，具有許

多突出的優(yōu)點。

互聯(lián)大電網的優(yōu)越性：

1）有利于在更大范圍內優(yōu)化資源配置和一次能源利用。例如在

一次能源集中地區(qū)建電廠，通過超高壓、大電網、長距離輸電到負荷

中心；變輸煤為輸電，有利于低質煤的利用和我國西南地區(qū)優(yōu)質水能

資源的開發(fā)，實現(xiàn)水、火電資源優(yōu)勢互補，也更有利于環(huán)保。

2）大電網可以安裝高效能的大機組，有利于降低造價、節(jié)約能

源、降低系統(tǒng)發(fā)電成本。

3）大電網能承受如軋鋼機等較大的汨擊負荷，從而可以改善電

能質量，提高供電可靠性。各地區(qū)各類電源互為備用，事故情況下可

相互支援，增強了耳網抵抗事故的能力，也減少了事故備用容量，提

高了電網運行的經濟性。

4）利用不同地區(qū)的時差，錯開高峰負荷，減少了系統(tǒng)備用機組

容量。

5）利用水、火、核電之間的互補調節(jié)，有效利用天然資源，并在

供電，只有保住了主要地區(qū)，才能使整個電網恢復更加容易。同樣，

短路電流問題，也不僅是某處要采用大容量斷路器，或采用某種限流

措施的個別問題，而是要考慮各層電網之間短路電流水平的配合，從

電網整體上來安排。至于無功補償、電壓調節(jié)和運行過電壓問題，則

更需從電網的整體來觀察和研究。

現(xiàn)代大電網涉及的系統(tǒng)性技術問題，還包括采用標準電廠、標準

機組、標準線號、標準變電容量、標準變目站接線方式，以及各種動

力資源特別是各種新能源的開發(fā)與整合、各級電網結構的配合等。這

些都要將電網看作一個整體來觀察、研究和安排，需要創(chuàng)立現(xiàn)代電網

發(fā)展的新理論。電力系統(tǒng)越來越大是電力工業(yè)發(fā)展的必然趨勢，我國

正在實行全國聯(lián)網和西電東送的戰(zhàn)略，這是國民經濟持續(xù)發(fā)展的需要。

隨著現(xiàn)代電網的結構日益復雜，一些關系到電網運行穩(wěn)定的問題

必須更加引起關注：

1）受經濟和環(huán)境條件的制約，建成了一大批遠離負荷中心的坑

口電站及水電站，出現(xiàn)了長距離重負荷的輸電網絡，大大增加了維持

系統(tǒng)正常運行電壓的難度；系統(tǒng)元件的故障或檢修，在弱聯(lián)系的電網

中往往會發(fā)生系統(tǒng)輸送功率的大面積轉移，造成潮流的極不合理分布,

并導致受端系統(tǒng)功率的更大缺額，結果使網架很弱而輸送功率又很大

的超高壓系統(tǒng)，不僅容易發(fā)生靜態(tài)角度不穩(wěn)定，而且更容易發(fā)生電壓

不穩(wěn)定事故。

2）發(fā)電機單機容量越來越大，功率因數(shù)越來越高，發(fā)電機標電

抗增大，慣性時間常數(shù)減小，無功出力的相對降低，這些都對系統(tǒng)穩(wěn)

定造成不利的影響。

3)超高壓直流輸電并網運行的容量，在整個系統(tǒng)中所占的比例

越來越大，而交流系統(tǒng)則變得相對較弱，這對直流系統(tǒng)的控制器構成

了嚴峻的考驗。與超高壓直流輸電相連的弱交流系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性問題,

是一個必須引起格外關注的重要問題。

(2)、分布式發(fā)電和微型電網的新發(fā)展

分布式發(fā)電(DestributedPowerGeneration)是指率為數(shù)千瓦至

50MW小型的與環(huán)境友好的獨立電源。微型電網(Micro-Grids)是一

些電氣上孤立的發(fā)電機組形成的獨立電網

它們有些與主電網相連，而許多是不與主電網相連的。分布式發(fā)

電一般采用光伏電池、風力發(fā)電、太陽能發(fā)電、微型水電、燃料電池、

小型燃氣輪機等發(fā)電裝置，它們靠近電力用戶，對環(huán)境無污染或少污

染。分布式發(fā)電的發(fā)展可以推遲大電力系統(tǒng)發(fā)電容量投資，減少備用

容量，加快投資回收，節(jié)省輸電線路投資，減小網損；與大電網配合

可以大大提高供電可靠性，在大電網崩潰或由地震、暴風雪、人文破

壞等引起大面積停電情況下，保持重要用戶的供電；在山區(qū)、海島、

牧場等超高壓、遠距離輸電系統(tǒng)鞭長莫及的地方，分布式發(fā)電技術可

發(fā)揮巨大作用。

1.1.4現(xiàn)代電力系統(tǒng)運行控制的復雜性

現(xiàn)代社會的各種工業(yè)生產系統(tǒng)，沒有哪一種系統(tǒng)能像現(xiàn)代電力系

統(tǒng)這樣龐大和復雜。一個規(guī)模巨大的電力系統(tǒng)往往覆蓋幾十萬甚至幾

百萬平方公里，連接著廣大城鄉(xiāng)的每一個廠礦、機關、學校和千家萬

戶。幾十萬公里的高低壓輸配電線路像物蛛網一樣縱橫交錯，各種規(guī)

模的火電廠、水電廠和核電廠及變電站星羅棋布，系統(tǒng)的各種運行參

數(shù)互相影響，瞬息萬變?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)已被公認為是一種最典型的,

具有多輸入、多輸出的大系統(tǒng)。

現(xiàn)代電力系統(tǒng)的運行控制，與其他各種工業(yè)生產系統(tǒng)相比，更為

集中統(tǒng)一，也更為復雜。各種發(fā)電、變電、輸電，配電和用電設備,

在同一瞬間，按著同一節(jié)奏，遵循著同一規(guī)律，有條不紊地運行著。

各個環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相接，嚴密和諧，不能有半點差錯。電能不能像他工業(yè)

產品那樣可以儲存以調劑余缺，而絕對是“以銷定產”，“零庫存銷售”,

即用即發(fā)需用多少就只能發(fā)多少。然而，大大小小的工廠和千家萬戶

的用電設備的啟停是自由而隨機的。因此，電力系統(tǒng)的用電負荷時時

刻刻都在變化著，發(fā)電、輸電、變電及配目等各環(huán)節(jié)，必須隨時跟蹤

用戶用電負荷的變化，不斷進行控制和調整。

不僅如此，由于電力生產設備是年復一年、日復一日地連續(xù)運轉,

有些主要環(huán)節(jié)幾年才能檢修一次，因此隨時都有可能發(fā)生故障，風、

雪、雷、雹等無法抗拒的自然災害，更增加了發(fā)生故障的概率。電力

系統(tǒng)一旦發(fā)生事故，就會在一瞬間影響到廣大的地區(qū)，危害十分嚴重,

必須及時地發(fā)現(xiàn)和排除?？梢韵胂螅F(xiàn)代電力系統(tǒng)這種運行控制任務

有多么復雜和繁重。

因此，現(xiàn)代電力系統(tǒng)必須要有一個強有力的，擁有各種現(xiàn)代化手

段的，能夠保證電力系統(tǒng)安全經濟運行的指揮控制中心，即電力系統(tǒng)

的調度中心。

1.1.5現(xiàn)代電力系統(tǒng)的可調可控點

在這個巨大電力系統(tǒng)當中，不僅有各級調度中心的調度人員，還

有各地發(fā)電廠和變電站的值班運行人員，他們憑借各種各樣的儀表和

自動化監(jiān)控設備，齊心協(xié)力，嚴密配合，共同完成對電力系統(tǒng)的指揮

控制。那么，電力系統(tǒng)有多少可調可控點呢？這里先簡要介紹以下幾

點：

1）發(fā)電機組調速器（調節(jié)原動機的進汽量或進水量）一一調節(jié)

發(fā)電機有功功率P;

2）發(fā)電機勵磁調節(jié)器（調節(jié)發(fā)電機的轉子勵磁電流）一一調節(jié)

發(fā)電機無功功率Q；

3）變壓器檔位調節(jié)開關（改變變壓器繞組的數(shù)比和電壓比）一

一調節(jié)變壓器二次側線電壓；

4）斷路器（控制電路的通/斷）一一投入/切除發(fā)電機、變壓器、

線路、負荷、電容器、電抗器、制動電阻，以及電網的解列/并網；

5）調相機勵磁調節(jié)器（調節(jié)調相機的轉子勵磁電流）一一調節(jié)

調相機無功功率Q；

6）靜止補償器（調節(jié)晶閘管的導通角）調節(jié)其無功功率Q；

7）汽輪機組快關汽門——快速減少發(fā)電機有功功率P；

8）發(fā)電機滅磁開關一一，快速減少發(fā)電機定子電壓。

在一個大型電力系統(tǒng)中，發(fā)電機會有幾百臺，變壓器會有上萬臺，

而斷路器則有幾萬臺。因此，大型電力系統(tǒng)的可調可控點一定是數(shù)以

萬計，甚至有幾十萬個。電力系統(tǒng)是一個緊密聯(lián)系在一起的大系統(tǒng),

所以對其中每一點的調控都必須預先經過精密計算，相互協(xié)調配合,

才能達到最優(yōu)的控制效果。只有通過現(xiàn)代電網調度自動化系統(tǒng)，綜合

運用計算機控制技術、現(xiàn)代通信技術和現(xiàn)代電力系統(tǒng)運行控制理論,

才能完成這么復雜的優(yōu)化控制任務。

1.2電力系統(tǒng)運行控制的目標

電力系統(tǒng)運行控制的目標，就是始終保持整個電力系統(tǒng)的正常運

行，安全經濟的向所有用戶提供合乎質量的電能，在電力系統(tǒng)發(fā)生偶

然事故的時候，迅速切除故障，防止事故擴大，盡早恢復電力系統(tǒng)的

正常運行，另外，還要使電力生產符合環(huán)境保護的要求。簡單地說,

電力系統(tǒng)運行控制的目標可以概括為八個字，安全、優(yōu)質、經濟、環(huán)

保。

121保證電力系統(tǒng)運行的安全

安全是電力企業(yè)的頭等大事。因為電力系統(tǒng)一旦發(fā)生事故，其危

害是非常嚴重的，輕者導致電氣設備的損壞，使少數(shù)用戶停電，給生

產造成一定的損失；重者則波及系統(tǒng)的廣大區(qū)域，甚至引起整個電力

系統(tǒng)的瓦解，使成千上萬的用戶失去供電，使生產設備受到大規(guī)模嚴

重破壞，甚至造成人員的傷亡，使國民經濟遭受極其巨大的損失c因

此，保證電力系統(tǒng)的安全運行，這是電力系統(tǒng)調度中心的首要任務。

電力系統(tǒng)發(fā)生事故既有外因也有內因。外因如狂風、暴雨、雷電、

冰雪和地震等自然災害；內因則是電力系統(tǒng)本身存在著薄弱環(huán)節(jié)，如

設備有隱患，或者運行人員技術水平差、操作失誤等多方面因素,一

般地說，多數(shù)電力系統(tǒng)的事故是由外因引起，又由于內部的薄弱環(huán)節(jié)

或人員調控不當而擴大。

要想完全避免發(fā)生任何事故是不可能的，但在發(fā)生事故后迅速而

正確地予以處理，使造成的損失降低到最低限度，這至關重要。要做

到這點，一方面需要電力系統(tǒng)本身更加“強大”，發(fā)電能力和相應的

輸電、變電設備都留有足夠的裕度，各種安全和自動裝置非常靈敏可

靠，使電力系統(tǒng)自身具有抵抗各種事故的能力；另一方面，與肩負電

力系統(tǒng)運行控制重大職責的各級調度中心的調度技術水平密切相關。

影響電力系統(tǒng)安全運行的因素很多，除了電網結構單薄，后備不

足等屬于投資和規(guī)劃建設方面原因，以及設備質量缺陷、維修不力等

原因外，運行管理與調度指揮方面的問題也是不可忽視的。

在電力系統(tǒng)的實際運行中，事故的發(fā)生和發(fā)展往往與系統(tǒng)的運行

方式有很大關系。根據我國近年來對電網穩(wěn)定破壞事故的統(tǒng)計，見表

表1與運行管理有關的電網穩(wěn)定破壞事故統(tǒng)計表

占事故總數(shù)的百

分類運行管理方面的問題

分數(shù)(%)

對正?；驒z修運行方式未進行應有的穩(wěn)定計算分析，在負荷增長或

16.6

受電側發(fā)電廠減少輸出功率時未能控制潮流

靜態(tài)穩(wěn)由于無功不足、線路長、負荷重，或將發(fā)電機自動調整勵磁裝置退出

定破壞運行，或誤減勵碳造成運行電壓大大下降，導致電壓崩潰,5

對發(fā)電機失磁是否會引起穩(wěn)定破壞未做出分析計算，未采取預防措

15.7

施

高低壓環(huán)網運行方式考慮不當，或環(huán)網運行時未采取相應的解列措

14.8

動態(tài)穩(wěn)施

定破壞未考慮嚴重的故障(主要是三相短路)，乂未能采取有效措施5.7

未考慮低壓電網故障對穩(wěn)定的影響8.6

合計71.9

可見，為了保證系統(tǒng)安全運行，必須對運行中的系統(tǒng)結構和運行

方式進行定期的運行預想分析，并結合安全穩(wěn)定導則的規(guī)定和運行經

驗及具體環(huán)境條件，進行各種事故預想，并定出一系列的事故處理方

法。在運行方式的安排上，應考慮足夠的旋轉備用和冷備用，并且要

合理分布于系統(tǒng)之中。除了繼電保護的配置和整定外，對用于事故后

防止大面積停電的各種安全自動裝置，也應詳細考慮它們之間的配置

和協(xié)調。

122保證電能符合質量標準

和其他任何產品一樣，電能也有嚴格的質量標準，即波形、頻率

和電壓三項指標。

(1)波形

發(fā)電機發(fā)出電壓的波形是正弦波。由于電力系統(tǒng)中各種電氣設備

在設計時都已充分考慮了波形問題，在一般情況下，用戶得到的電壓

波形也是正弦波。如果波形不是正弦波，其中就會包含許多種高次諧

波成分，這對許多電子設備會有很大的不良影響，對通信線路也會造

成干擾，還會降低可動機的效率，導致異常發(fā)熱并影響正常運行，甚

至還可能使電力系統(tǒng)發(fā)生危險的高次諧波諧振，使電氣設備遭到嚴重

破壞?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)中加入了許多大功率電力電子設備(如整流、逆

變等環(huán)節(jié))，都會使波形發(fā)生畸變，是產生諧波的“污染源”。為此要

加強對波形的自動監(jiān)測，并采取有效的自動化措施，來消除諧波污染。

(2)頻率

頻率是電能質量標準中要求最嚴格的一項，其允許的波動范圍在

我國是5()Hz±().2Hz。負荷是隨時變動的，這就要求發(fā)電廠發(fā)出的有

功功率時刻跟蹤負荷的有功功率，隨其變動而變動。當調頻電廠值班

員看到頻率表指示下降后,手按增負荷按鈕來增加發(fā)電機有功功率的

時代早已過去了，現(xiàn)在電力系統(tǒng)調頻過程是自動進行的。但是負荷如

果突然發(fā)生了大幅度的變化，超出了自動調頻的可調范圍，頻率還會

有較大變化。例如，負荷突然增加許多，系統(tǒng)全部旋轉備用的容量都

已用上還不夠時，頻率仍會下降，這時就只好切除部分負荷。為此,

調度中心總是預先進行負荷預測，安排好第二天的開機計劃和系統(tǒng)運

行方式，以避免上述情況的發(fā)生。負荷預測準不準，日發(fā)電計劃安排

的合不合適，對系統(tǒng)頻率能否穩(wěn)定有決定性的影響?？傊冀K保

持系統(tǒng)頻率合格，必須依賴整套嚴密的運行機制和自動化的閉環(huán)頻率

調節(jié)控制系統(tǒng)。

(3)電壓

電壓允許變動的范圍一般是額定電壓的士5%左右。使電壓穩(wěn)定

的關鍵在于系統(tǒng)中無功功率的供需平衡，并且最好是在系統(tǒng)的各個局

部就地平衡，以減少大量無功功率在線路上傳輸。具體的調壓措施有

發(fā)電機的勵磁調節(jié)、調相機和靜止補償器的調節(jié)、有載調壓變壓器的

分接頭調節(jié)和并聯(lián)補償電容器組的投切等。現(xiàn)在這些調壓措施有些已

經是自動進行的，有些則是按調度人員的令令由各現(xiàn)場值班運行人員

操作調節(jié)的?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)也必須有一整套自動化的無功/電壓調控

系統(tǒng)，才能滿足各行各業(yè)對電壓穩(wěn)定越來越高的要求

1.13保證電力系統(tǒng)運行的經濟性

電力系統(tǒng)運行控制的目標，除了首要關注的安全問題和電能質量

問題外，還要盡可能地降低發(fā)電成本，減少網絡傳輸損失，全面地提

高整個電力系統(tǒng)運行的經濟性。對于已經投入運行的電力系統(tǒng)，其運

行經濟性完全取決于系統(tǒng)的調度方案。要在保證系統(tǒng)必要安全水平的

前提下，合理地安排備用容量的組合和分布；綜合考慮各發(fā)電機組的

性能和效率，火電廠的燃料種類或水電廠的蓄水水位情況，以及各發(fā)

電廠距離負荷中心的遠近等多方面因素，計算并選擇出一個經濟性能

最優(yōu)的調度方案。按著此最優(yōu)方案運行,將會使全系統(tǒng)的燃料消耗（或

者發(fā)電成本）最低。

1.1.4保證符合環(huán)境保護要求

能源和環(huán)境是人類賴以生存和發(fā)展的最基本條件。電力是現(xiàn)代社

會不可或缺的最重要能源，同時:電力的生產又對環(huán)境產生很大的影

響。目前全球性的四大公害一一大氣煙塵、酸雨、氣候變暖（溫室效

應）、臭氧層破壞，都與能源生產利用方式直接相關，當然也與電力

生產過程密切相關。因此，符合環(huán)境保護的要求，也應是電力系統(tǒng)運

行控制的目標之一。

要想解決火電廠燃煤所帶來的環(huán)境問題，必須采用先進的潔凈煤

技術、粉塵凈化控制技術、煙氣脫硫技術和生物能源技術等一系列高

新技術。從運行調度的角度講，在發(fā)電任務的分配上，向水電廠、燃

燒低硫煤成有煙氣脫硫裝置的火電廠傾斜，向單位煤耗低、效率高的

大機組傾斜，都顯然有助于減少污染，改善環(huán)境。同時，“節(jié)能即環(huán)

?！?，一切旨在降低網損，節(jié)約電能的優(yōu)化運行方式，也都能減少污

染，有利于改善環(huán)境。

在環(huán)保方面，電力系統(tǒng)調度也同樣肩負著重要的責任。采用先進

的調度自動化系統(tǒng)，開發(fā)加入環(huán)境指標的優(yōu)化運行高級應用程序，一

定可以為保護人類環(huán)境做出貢獻。

1.3我國電網調度體系及各級電網調度的分級控制任務

電網是一個有機的整體，電能的生產、輸送、使用乂隨時都在變

化，但在任何瞬間又都必須保持平衡，才能確保電能質量。根據電力

老產發(fā)、供、用同時完成和瞬時平衡的規(guī)律，及電力產品零庫存銷售

的特點，就需要對電網這個技術復雜的系統(tǒng)進行嚴格的科學管理。任

何一個環(huán)節(jié)、設備出現(xiàn)問題，都可能波及全網。尤其是電網的突然事

故，只有在統(tǒng)一指揮下，才能迅速正確地消除故障，盡快恢復供電,

保持電網正常運行。因此，電網安全穩(wěn)定運行的前提，就是電網的每

一環(huán)節(jié)都必須在調度機構統(tǒng)一領導下，隨用電負荷的變化，不斷地調

節(jié)協(xié)調，使電網保持和諧運行。

為了保障電網的安全、優(yōu)質、經濟運行，必須由電網調度機構時

電網運行實行統(tǒng)一調度，分級管理「統(tǒng)一調度”可概括為一個原則、

八個統(tǒng)一。

“一個原則”是在本電網最高一級調度機構統(tǒng)一組織指揮下，編

制和執(zhí)行全網的運行方式?！鞍藗€統(tǒng)一”的具體內容是：

(1)統(tǒng)一安排每日發(fā)電、用電計劃；

(2)由電網調度機構統(tǒng)一組織全網運行方式的編制和執(zhí)行，包括統(tǒng)

一平衡和實施全網發(fā)電、供電調度計劃，統(tǒng)一平衡和安排全網主要發(fā)

電、供電設備的檢修進度;

（3）統(tǒng)一安排全網的主接線方式，統(tǒng)一布置和落實全網安全穩(wěn)定措

施；

（4）統(tǒng)一指揮全網的運行操作和事故處理；

（5）統(tǒng)一布置和指揮全網的調峰、調頻和調壓；

（6）統(tǒng)一協(xié)調和規(guī)定全網繼電保護、安全自動裝置、調度自動化系

統(tǒng)和調度通信系統(tǒng)的運行；

（7）統(tǒng)一協(xié)調水電廠水庫的合理運用；

（8）按照規(guī)章制度統(tǒng)一協(xié)調有關電網運行的各種關系。

“分級管理”，就是根據電網分層的特點，由各級電網調度機構

在其調度管轄范圍內具體實施電網調度管理工作。調度系統(tǒng)不僅包括

各級調度機構，也包括發(fā)電廠、變電站的運行值班單位。

根據我國電力系統(tǒng)的實際情況，目前電網調度分為國家級電網調

度、大區(qū)級電網調度、省級電網調度、地（市）級電網調度和縣級電

網調度五級，各級調度中心有明確分工。

（1）國家電網調度（國調）

國家電網調度中心通過計算機數(shù)據通信網與各大區(qū)電網調度中

心相連，協(xié)調和確定大區(qū)電網間的聯(lián)絡線潮流和運行方式，監(jiān)視、統(tǒng)

計和分析全國電網運行情況。

（2）大區(qū)電網調度（網調）

大區(qū)電網調度按統(tǒng)一調度分級管理的原則，負責超高壓電網的安

全運行并按規(guī)定的發(fā)用電計劃及監(jiān)控原則進行管理，提高電能質量和

經濟運行水平。

（3）省級電網調度（省調）

省級電網調度按統(tǒng)一調度，分級管理的原則，負責省網的安全運

行并按照規(guī)定的發(fā)電計劃及監(jiān)控原則進行管理，提高電能質量和經濟

運行水平。

（4）地（市）級電網調度（地調）

對容量大、地域廣、站點多的地區(qū)電網調度，除少量站點可直接

監(jiān)控外，宜采用由若干個集控站將周圍站點信息匯集、處理后再送地

區(qū)調度的方式，避免信息過于集中和處理困難，并有利于節(jié)省通道,

簡化遠動制式，促進無人值守變電站的實施。

（5）縣級電網調度（縣調）

縣級電網調度主要監(jiān)llOkV及以下農村電網的運行，其工作任

務與上述的幾級調度似乎簡單些，但又增加了電壓控制和負荷控制等

新的內容。

以上各級調度之間要逐步聯(lián)成網絡實現(xiàn)計算機數(shù)據通信，構成對

電力系統(tǒng)的運行實行實時分層控制的電網調度自動化系統(tǒng)。

1.4如何更好地促進電力系統(tǒng)的運行與控制

此部分主要結合云南電力供需形勢，簡要探討如何更好地促進電

力系統(tǒng)的運行與控制。

1.4.1云南省電力供需形勢：

（1）歷史用電規(guī)模突破2000億千瓦時用025年達到3400億千瓦時。

2021年云南省用電量達2138億千瓦時。受有序用電影響，2021

年用電量同比增長僅5.6%,增速較2020年下降6.2個百分點，低于

全國平均增速（10.3%）。2020年云南省中部和東部6州市（昆明、

玉溪、曲靖、昭通、紅河、文山）用電量占全省用電量比例達到70%。

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圖22015——2021年云南省全社會用電量增長曲線

圖132020年云南省各州（市）全社會用電量情況圖

云南省用電結構以第二產業(yè)為主，占比超70%,其中二產用電量

又以工業(yè)用電量為主，受近年來高載能產業(yè)發(fā)展的帶動增長迅速，

2021年工業(yè)用電量1503億千瓦時，占比達95%以上。工業(yè)用電以鋼

鐵、有色、建材、化工四大載能行業(yè)用電為主。一產、三產、居民生

活用電占比分別為1%、13%、13%。

圖42016——2021年云南省各產業(yè)用電占比情況圖

結合云南省經濟發(fā)展基礎及總體目標，參考發(fā)達國家和地區(qū)電力

需求水平發(fā)展規(guī)律，預計至2025年，全社會用電量將達到3400億千

瓦時，最大負荷5400萬千瓦；至2030年云南全社會用電量將達到

4000億千瓦時，最大負荷將達到6400萬千瓦。

圖5云南“十四五”及中長期電力需求預測

(2)歷史外送電量占省內發(fā)電量40%以上，2025年維持1400億規(guī)

模。

2016年至2021年，云南西電東送及對境外送電電量合計分別占

省內發(fā)電量的42%、42%、43%、43%及41%,其中西電東送電量分

別占省內發(fā)電量的41%、42%、43%、42%、40%及39%。云南現(xiàn)狀

西電東送通道為十回直流，送電能力達4220萬千瓦?！笆濉逼陂g

云電外送實際送電電量分別達到了協(xié)議送電電量118%、129%、124%、

125%、126%及127%,均超協(xié)議量增送。

對境外送電方面，截至2021年底，云南省通過45回線路向越

南、緬甸、老撾等三國送電，其中220kV線路3回，110kV(115kV)

線路3回，35kV線路11回，10kV送電線路28回。2020年云南省

共向境外送電55.39億千瓦時，均為對越南送電。

圖6云南現(xiàn)有西電東送通道分布情況

(3)現(xiàn)狀電源結構水電占比超70%,在建電源規(guī)模有限。

云南電源總裝機容量從“十三五”初期的791萬千瓦長至2021

年底的10625萬千瓦，凈增裝機規(guī)模2710萬千瓦，增量主要為水電

和新能源。2021年水電、火電、風電、光伏裝機容量分別為782()、

1528、881、397萬千瓦，裝機占比分別為73.6：14.4：8.3：3.7。水

電裝機中，干流水電裝機容量5544萬千瓦，占總裝機規(guī)模的52.2%

（金沙江流域裝機3409萬千瓦，瀾滄江流域裝機2135萬千瓦），中

小水電裝機容量為2276萬千瓦，占總裝機規(guī)模的21.4%。

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圖72016——2021年云南省電源總裝機情況

風電881萬|千瓦光伏397萬千瓦

火電1528萬千瓦

水中.7820萬千瓦

74%

圖82021年底云南省各類型電源占比情況

云南省電源發(fā)電量從“十三五”初期的2693億千瓦時增長至3761

億千瓦時，凈增發(fā)電量1068億千瓦時。2021年水電、火電、風電、

光伏發(fā)電量分別為3050、429、230、51億千瓦時，發(fā)電量占比分別

為8L1：11.4：6.0：1.40

3900

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2016年2017年2018年2019午2020年2021年

圖9201——2021年云南省電源發(fā)電量情況

（4）電力電量雙缺形勢日趨嚴峻，工業(yè)電力穩(wěn)定持續(xù)供應壓力增

大。

“十三五”初期，云南面臨水電大量富余的嚴峻消納形勢。通過

大力發(fā)展水電鋁硅產業(yè)，以及推動電力市場改革等措施，云南棄水電

量由2016年的314億千瓦時大幅下降至2020年的24億千瓦時，

2020年棄水電量比重僅0.7%,棄水時代基本結束。2021年主要河流

來水持續(xù)大幅偏枯，入汛持續(xù)偏晚，水電出力大幅低于預期，全省電

力供應出現(xiàn)“電力電量雙缺”形-24-勢。自2021年5月10日起啟動

有序用電，以工業(yè)為主的第二產業(yè)用電量降幅最大。據統(tǒng)計，電解鋁

已建成產能524.54萬噸，因有序用電政策實際運行產能僅267.65萬

噸，停運產能已達到256.89萬噸，占己建成產能近一半左右。

預計“十四五”至“十五五”末期，云南電力需求增長與電源裝

機增長不匹配、不協(xié)調矛盾日漸凸顯，電力電量雙缺形勢日趨嚴峻。

2022年電力缺口約170萬千瓦，電量基本平衡；2025年電力缺口約

1000萬千瓦，電量不足約300萬千瓦；2030年電力缺口約1800萬千

瓦，電量不足約800億千瓦時。

1.4.2如何促進電力系統(tǒng)的運行與控制

面對如何復雜嚴峻的供需形勢，促進發(fā)展勢在必行，未來可以在

以下方面開展進一步研究：

（1）優(yōu)化電力調度運行系統(tǒng)的設計目標；

電力調度運行系統(tǒng)的設計目標是對系統(tǒng)進行小規(guī)模的改進，以提

高系統(tǒng)擴充性與擴展性。因此，設計人員要從網絡主站設計兩個方面

對系統(tǒng)進行合理優(yōu)化。在網絡優(yōu)化方面，設計人員要設計出最新軟件,

以保障電力調度系統(tǒng)的高速運行，在主站設計優(yōu)化方面，設計人員不