“煤改电”区域内的电网运行管控体系研究

摘要:大量电取暖负荷涌入电网，对“煤改电”区域的电网运行管理提出了更高要求。基于“煤改电”区域的运行管 理，并根据“煤改电”区域用电需求随机、用户停电敏感度高、 高峰负荷冲击性强等特点，研究并提出了一种新型区域电网运行管控体系。从建立评价模型来预测“煤改电”负荷、主动安排停电计划、实现信息系统下的精益化管控、构建制度保障下的责任体系等方面,系统分析和研究了这种基于“煤改 电”的电网运行管控体系。最后，从企业经济效益、社会效益、电网运行效率、营商环境等方面验证了这种新型区域电网管理体系的高效性和先进性。

（来源：电力需求侧管理 作者：范瑞卿,蔡蕾,韩蒲峰,多葭宁，张嘉睿,杜宇）

0引言

电取暖做为一种安全、清洁、舒适的取暖方式，对 治理城市空气污染，提高居民生活质量有着积极作 用。近两年来，随着农村“煤改电”工程的实施，大量 电取暖负荷涌入电网，对传统电网产生了较强冲击, 也对“煤改电”区域的电网运行管理提出了更高要求。

“煤改电”区域的电网运行管理水平亟待提高， 主要有以下原因:一是“煤改电”居民对供电可靠性的要求很高,供暖季来临后，大量的“煤改电”用户转 变为特级保供电对象，因此如何保障广大“煤改 电”居民的可靠用电，是电力公司面临的一个问题； 二是国网调控中心印发了《国调中心关于印发2019 年配网调度控制管理工作意见的通知》(调技(2019) 51号文)，对配网调控管理提出了新要求和新目标, 间接对“煤改电”区域的配电网运行管控提出了更高 要求成;三是从运行实践看，传统电网运行管理模式 在“煤改电”区域凸显不适应性，例如负荷预测与分析工作未能充分结合“煤改电”负荷特性，造成局部 重载严重'气停电计划未能充分结合冬季“煤改电” 负荷特性，造成针对“煤改电”区域的应急处置衔接 性不足，信息交互与共享缺乏有效技术手段等。

由此可见，针对“煤改电”区域的电网运行管 理，相比于传统电网有着很大的区别，电网的负荷 特性体现出明显的季节性，是对电网运行管理的考 验，因此需要创新“煤改电”区域电网运行管理模 式，在电网安全运行、客户更好体验、运营效率提升 等各方面找到一个完美的契合点。

本文聚焦“煤改电”实施后的区域，以着力提升区域电网运行管控能力为出发点，构建一种基于 “煤改电”区域的新型电网运行管控体系。首先，运 用优势、劣势、机会和威胁(SWOT)分析法分析 “煤改电”区域各业务现状、明确外部环境的机会和 威胁以及内部环境的优势和劣势，指导整体战略与目标的制定;其次，在全面分析当前业务的基础上, 引入含用户体验、电网安全、运营效率、创新成效等4个维度的电网运行管控评价体系。图1所示为“煤改电”区域电网运行管控评价体系结构图。在明确 4维运行管控评价体系的基础上，应用具体、可衡量、 可达到、目标相关、完成期限明确(SMART)原则，健 全管控责任体系、考核机制，明确各部门职责分工,保证考核科学、规范、公开、公平、公正，激励员工更 加明确高效地工作，从而达到项目预期效果;最后, 运用信息系统与管理工具,进一步提升“煤改电”区 域负荷精准预测能力，优化电网检修计划编排管控和多部门协同处置手段，着力以点带面提升“煤改电”区域电网运行管控能力。

1 “煤改电”区域电网运行管控体系构建

1.1模型建立

为准确分析“煤改电”负荷对电网产生的影响,本文通过走访、调研、现场座谈会等形式，了解并记录 “煤改电”企业用户、居民用户行为特性、“煤改电”设 备参数、运行状况等数据。此外，利用大数据对比分 析2016—2018年“煤改电”线路负荷情况变化，研究并建立综合考虑气温、负荷性质、用户行为特性、地区经济发展情况的负荷预测评价模型，综合运用先进的负荷预测方法,提高“煤改电”区域负荷预测水平。

1.1.1 “煤改电”负荷主要影响因素分析

（1） 温度

通过数据分析，“煤改电”负荷受温度影响显著。图3所示为2018年11月1日一12月31日某地区每日“煤改电”的最大负荷与最低温度曲线对比图。

由图3可以看出，随着温度的降低,“煤改电”负 荷呈线性增长的趋势。11月1 日-12月8日温度降低，负荷持续增长达到一个峰值；12月9日一22日 温度升高，负荷有所回落；12月23 日-27日受降温影响负荷继续增长，12月27日负荷达到冬季最大值,创历史新高，之后开始回落。

（2）用户行为

图4所示为经过调研，选取2018年12月28日某 “煤改电”乡镇的典型居民日用电负荷曲线。由图4 可见:一是电价政策对“煤改电”用户的用电习惯有很大影响，在白天用电高峰时段关闭设备释放热能, 实现“低谷储能,全天供热”;二是居民生活习惯对取 暖用电需求也有重要影响，例如部分用户用电负荷高峰集中在下班回家之后的时间，而部分用户家中有老人，对白天的室内温度也有较高要求，呈现较为平稳的用电需求。

（3）经济发展水平

居民的经济状况是决定居民取暖季用电的主 要因素。部分经济状况相对较差的村庄，虽然用户 已取消了燃煤，但居民燃烧秸秆用于取暖、做饭的 现象仍然存在;部分经济发展较好的村庄,房屋建 设规整，房屋建设质量较高，居民室内家具及各种 用能设备较为齐备完善,用电取暖效果较好。图5 所示为2018年12月24日某地区经济水平差距较大 的2户农户的日用电负荷曲线，图5显示2户居民日用电曲线有明显的位移,说明经济水平是影响居民 取暖用电的重要因素之一。

1.1.2负荷预测

通过2.1.1节分析可知，影响“煤改电”负荷的因素繁多，且都具有较大的不确定性。传统的负荷预 测方法已经无法满足当前需求，但是各主要因素与 负荷之间的关系有一定规律可循,通过综合分析 线性回归、时间序列、卡尔曼滤波、人工神经网络、 模糊推理等各种方法，最终确定应用改进的BP神经 网络法进行精准负荷预测。

首先,基于数据分析与特征辨识技术，对“煤改 电”地区的电取暖装置类型、用户用能习惯等特征进行 辨识,构建多类型电取暖负荷的单体模型;在此基础 上，屛考虑用户用能需求与用电行为好利用聚类 分析技术对不同用户电取暖负荷特征进行分群，构建 电取暖负荷的分类聚合模型;最后，基于主成分析法, 考虑最低温度、经济形势等因素的影响，利用改进的 BP神经网络法对集群电取暖负荷进确准预测。预 测模型如下

在精准负荷预测的基础上，指导电网运行等各 项管理。一是针对局部重载情况，提前进行方式调 整;二是通过分析大负荷出现时段,对电网检修消 缺等工作提供时间依据;三是部分地区电网可实现 不同负荷性质之间的负荷互补,可有针对性地将其 调整为夏季运行方式和冬季运行方式；四是通过负 荷预测发出告警,指导电网规划和投资建设。

1.2预排停电计划

“煤改电”线路的负荷性质，打乱了原有的电网 检修计划安排模式,为保证居民可靠供暖，在漫长 的冬季均无法安排计划停电检修风,这对供电公司 的停电计划管控提出了新要求。

传统的停电计划编排工作受工程节点制约性 强、不确定因素多，计划编排主要依托工程牵头部 门上报。各项工程前期没有统一规划、各种停电需 求没有统一管理，导致部分配网工程无法结合多电 压等级停电工作，线路存在重复停电情况,影响供 电可靠性。

为解决这一现状，保障“煤改电”区域的供电可 靠性，可采取检修计划预编排机制。充分运用动态 循环管理模式，将计划、执行、检查、处理这4个要素 贯穿检修计划管理全过程。通过前期各方数据收 集，对具体配网线路从停电历史分析、项目需求、保 电需求、工单分析等4个方面综合平衡,形成年度配 电线路检修预编排计划，并依据检修工作实际开展 情况和电网运行情况对预编排计划进行修正。图6 所示为停电计划主动编排管控流程。

1.3完善电网运行管控手段

大规模“煤改电”工程完成后，电网冬季供电重 心发生转移，居民对供电可靠性的更高要求与运维 抢修资源配置不足成为主要矛盾传统运维抢 修方式不能有效解决由此带来的一系列“煤改电” 后期运维抢修问题皿。针对此，供电公司需要打破 传统运维思路，从运维抢修理念、资源运用方式、应 急抢修模式这3个方面着手,确保“煤改电”后电网 运行安全可靠,实现综合价值创造最大化。

1.3.1实施“网格化”运维

按照相似性、联动性、辐射有效性原则，将“煤 改电”取暖区域划分为多个网格，每个网格对应 1-2个乡镇,做到空间上运维站点的均匀设置，提 升运行维护效率。按照网格区域内的运维、抢修、 服务类型特点，将员工按照利益相关方沟通能力、 运行维护能力等要素进行差异化细分,进行人员调 配，实现最佳配置。在每个网格内，加大配网自动 化建设力度,通过预判故障位置、故障类型等信息， 将停电范围控制到最小。

1.3.2调动“社会化”资源

定期发布供电信息，畅通与政府、乡镇及公共 职能部门的沟通渠道。在每个“煤改电”村街设立 “志愿服务岗”，既包括供电企业员工，也包括当地 农村电工,最大限度发挥利益相关方合作优势，缓 解运维人员不足压力。在传统渠道发布停电信息 外，建立各镇、街利益相关方参与的互动微信群,发 布送电信息,公布抢修措施、抢修进度、预计恢复送 电时间，增加信息发布透明度。每年配合公安、消 防及电力管理部门开展联合演练，并建立常态化合 作机制，通过协同演练和密切沟通,拓展多方合作 宽度,实现公司资源和社会资源的最大化利用。 

1.3.3采取“协同化”抢修

探索建立基于“协同”的联合应急抢修模式，形 成以第三应急抢修中心为核心的网格化属地联动， 通过内部协同，处理一般性抢修事件。与相邻地区 建立常态化沟通机制，定期开展联合演练,通过跨 区域会商决策、力量调度支援等协作机制，在区域 内发生电网大范围故障时，协同联动、相互支援，共 同开展电力事故的应急抢修。

1.4运用信息系统与管理工具

为进一步提高电网生产效率与员工工作效率, 供电公司充分运用信息系统与管理工具，对电网运 行数据进行收集、存储、加工、处理，为故障情况下 的多部门协同应急处置提供辅助决策与技术支 撑。通过信息系统与管理工具实现生产管理信息 实时采集和信息共享，生产班组和管理人员能够实 时了解生产过程的执行状态和结果，实现从串行管 理到并行管理的转变，促进电网运行管理水平的提 升，保障电网安全稳定运行。

1.4.1故障信息共享

为提升供电服务质量，提升用电客户满意度， 供电公司各专业需协同配合，梳理当前故障处置流 程，提出新形势下的业务需求，探索故障信息实时 共享模式。例如某地区供电公司以调度自动化系 统改造为契机，在调度自动化系统中搭建基于用户 体验的故障处置智能感知平台,该平台共分为4个 模块，平台功能示意图如图7所示。

该平台以“煤改电”线路信息数据库为基础，利 用实时数据上传功能,对参数库中“煤改电”线路附 加专有权限，实现对“煤改电”线路故障信息的自动 筛选、智能关联与显示，为调度员开展故障处置提 供辅助决策。

区域电网的故障处置信息可通过此平台的实 时Web系统发布，实现故障处理情况多部门实时共 享，为停电信息发布、舆情控制、新闻发布等工作提 供技术支撑。图8所示为各10 kV“煤改电”线路发 生故障跳闸后的故障处置进度。黄色、蓝色、绿色 线条分别表示工作人员到达现场、发现故障点、恢 复送电的状态，线条的长短表示线路状态的时间长 短。此智能感知平台能够实时显示当前故障线路、 故障时间、故障处理进度、受影响用户数量、用户停电敏感度等信息。

1.4.2 故障信息的纵向关联与分析

现有电网设备故障信息停留于详细记录每天发 生的故障信息旳,如果对电网设备的故障信息进行 纵向分析，当电网设备发生故障时，调度员能根据该 设备的历史故障信息进行分析，确定该设备的高频 故障点，将加快故障处置进度。

为实现电网设备故障原因的超前预警与优先预 判，为调度员进行故障处理提供辅助决策，调控中心 可建立全电压等级电网设备故障履历信息库，智能 关联每一个电网设备的历史故障信息，提高故障分 析的智能化水平。同时,建立高风险设备反馈机制， 按照1个月内出现2次及以上故障的筛选条件，自动 筛选电网设备故障履历信息库，并将筛选结果反馈 给设备运维单位，运维单位可针对性地加强对高风 险设备的特巡，以减少电网设备故障次数，缩短电网 设备停电时间，提高用户优质服务水平。

1.4.3优化限电拉路评估管控手段

从电网层面看，限电拉路是在上级电网出现负 荷缺口或设备故障等紧急情况下，保证电网维持安 全运行的最快速、最有效的手段;而从用户层面看, 限电拉路将可能中断对用户的持续电力供应，尤其 对于“煤改电”区域，将影响居民可靠供暖,对居民 日常生活产生影响。

为保证“煤改电”区域可靠供电、实现电网与用 户综合效益最大化，可通过分析对比调度自动化系 统和用电采集系统，运用电网运行数据和线路用户 信息，按照“保'煤改电'居民可靠用电、保大电网安 全稳定运行”的原则编制限电拉路序列，实现电网 与用户综合效益最大化。

2 “煤改电”区域电网运行管控体系实施效果

2.1提高企业经济效益

通过实施更加精准的“煤改电”负荷预测，短期 内可合理调整电网运行方式，减轻重载情况和电网 运行风险。长远来看,可为地区电网的规划提供参 考依据，实现电网建设有的放矢、精准投资。通过 停电计划优化管控，在提高供电可靠性的同时，可 有效减少整体停电时间，增加企业售电量。通过应 用智能化手段，完善故障抢修处理流程,可提高电 网整体运行效率，从而提高企业经济效益。

2.2提高企业社会效益

本文立足于支撑大规模“煤改电”负荷可靠供电, 从负荷预测、配电网优化配置、运行调控、故障保障等 方面开展了优化研究工作。通过一系列措施，保障 “煤改电”实施后的区域可靠供电,支撑整体的“煤改电”工作实施，研究蹶为解决我国北方供暖季的“高能耗、高污染”问题奠定了坚实的技术基础，创造了显 著的社会经济价值。

2.3助力优化营商环境

通过“煤改电”区域电网运行管控体系构建与实施，一方面提高了区域的供电可靠性，保证电力的不间断供应,从而保障了居民的可靠供暖;另一方面提高了电网的整体电压质量，提升了用户对供电企业整体满意度，从而对优化营商环境起到积极的促进 作用。

3结束语

清洁化、低碳化是世界能源结构发展的必然趋势,推进清洁用能规模化应用、促进低碳绿色发展 对我国未来发展有着深远的战略意义。本文成果可推广应用于完成“煤改电”改造的供电区域，对于京津冀及周边有“煤改电”改造任务的地区,供电企业均可借鉴使用，可有效应对“煤改电”给电网带来的一系列改变和挑战。