电力行业信息化综述

电力18讯：    王军  


如果生活中没有电，那么一切将不可想像，因为人们已习惯了电力所带来的便捷与高效。在中国，电力市场的发展日新月异。1998年，我国电力行业开始加快市场化改革的步伐，在东北三省、上海、浙江、山东等地设立了“网厂分开、竞价上网”的改革试点，以打破电力行业的封闭性与独家垄断模式，建立发电侧电力市场。2001年，4个国家级重点项目中有3个与能源相关：南水北调、西气东输和西电东送。

在全球范围内，与人们的生活息息相关的电力行业已发生了翻天覆地的变化。与英国等较早开展电力改革的国家相比，中国在电力市场的开放方面相对滞后一些。我国国家电力公司有关部门负责人表示，在国内电力市场的试点中将逐步扩大竞争范围和力度，让独立发电企业在“公开、公平、公正”的原则下，实行更大范围内的报价竞争；并将深化电价改革，在发电环节实行市场定价的同时，完善销售电价，研究试行居民生活用电的峰谷电价，促进低谷生活用电的增长。这一切表明中国的电力市场正在走入一个崭新的发展阶段，必须有一个强有力的电力市场技术支持系统作为基础。

全球解除电力管制

20世纪80年代后期，英国将原受辖于政府部门的电力工业体系组建为19个独立企业法人，对发电、输电、配电各环节进行分离，在发电和配电环节引入竞争机制，拉开了电力市场的竞争序幕。目前，美国、澳大利亚、新西兰、挪威、阿根廷、巴西等国也建立了特色不一的电力商品市场，其目标是打破垄断、引入竞争，建立统一、高效、有序的电力市场环境，并已逐步成为未来的发展趋势。

从全球范围看，目前电力行业市场的开放大潮已经汹涌澎湃，电力行业正在向以客户为中心进行转变。在市场开放后，电力行业用户将有更多的选择余地。无论是对家庭用户还是商业用户，供电公司必须提供具有竞争力的价格来吸引用户；同时，电力用户对供电公司的服务种类也将提出更高的要求，促使电力公司必须提供高质量的服务。

电力市场应运而生

电力市场是采用法律、经济等手段，本着公平竞争、自愿互利的原则，对电力系统中发电、输电、供电、用户等各成员组织进行协调运行的管理机制和执行系统的总和。首先，电力市场是一种管理机制，通过采用经济手段而不是行政手段来进行管理。其次，电力市场是一个执行系统，是电力生产、传输、分配、转换信息和计算机系统的综合体，具有交换和买卖电力、提供信息、通融资金等功能。同时，电力市场也是应用计算机、测量和通信设备，以电价为控制信号，进行负荷管理、监视电力系统的运行以及促进与用户合作的综合体。

电力的生产使用过程可分为发电、输电、配电、用电4个环节，电力市场的发展也可分为相应的4个阶段：1发电、输电、配电、用电各环节统一垄断经营；2在发电环节引入竞争，而输电、配电和用电环节仍保持垄断经营；3在发电和输电环节引入竞争，而配电和用电环节继续保持垄断经营；4在发电、输电、配电、用电各环节中均引入竞争。电力的不可储存性要求发电、输电、配电、用电必须时刻保持平衡，因此，电力市场的运行必须以信息为核心，通过建立一个充满竞争和选择的电力系统运营环境来提高整个电力工业的经济效益。从供电厂家的角度看，电力市场的本质是引入竞争机制，使各厂家可充分挖掘自身潜力，千方百计地降低供电成本，以获得更大的经济效益；同时，电力市场为用户提供了更多的选择机会，使其可以获得更便宜的电力。

中国电力市场的发展

1999年，我国总发电量达到1.2万亿千瓦时，但基本上没有形成规范的市场竞争和市场交易行为。我国电力行业已实行计划经济和垄断经营达40多年，建立电力市场是项长期而艰巨的任务。近几年，我国电力工业领导多次指出介于发电厂和用户之间的电网是电力交换的场所，其市场机制将成为电力运营的基本点。在不久的将来，中国加入WTO后，电力工业迫于多方面压力必将成为中国最后一个打破垄断的行业。

目前，我国的电力市场已步入内部模拟市场发展阶段。推动电力工业现行体制向电力市场过渡需要进行总体设计、分步实施和逐步完善，电力市场模拟系统(PMSS)在其中占据着重要地位。PMSS系统可对电力市场的运行过程进行仿真模拟，以检验各种方案和政策的合理性，并逐步对其进行完善。同时，该系统可对电力市场的各成员进行培训，使其了解电力市场的运作方式，以提高整个行业的业务水平。

PMSS系统要求精确的电力系统仿真，可通过对能量管理系统（EMS）的部分功能模块进行改造、增强模块调用的灵活性来实现。对市场环境的模拟需要对各种运营模式建立市场模型，包括市场成员模型、交易模型、电价体系、结算模块等。同时，PMSS系统必须以直观的可视化效果来表达各种信息，包括费用信息、电力信息、决策信息等。

电力市场与电力系统自动化

随着电力市场的开放程度越来越高，如何进行管理成为电力市场能否发展的决定因素之一，因此，在电力市场中采用信息技术来实现电力系统自动化势在必行。EMS系统是当代电力系统自动化发展的高级形式，电力市场的出现促使EMS向更大的范围发展：为了获取经营资料，应与管理信息系统连接；为了实现公布预报电价，应与更大范围的数据网连接；能量管理软件应能计算出各种费用(机组起停、备用、检修、水电等)；网络分析级软件需要计算无功与电压以及安全约束的费用，而且需要把电价和电量结合起来进行计费。因此，需要设计新一代的面向电力市场的EMS扩展能量管理系统。

电力市场的出现对电力运行也产生了很大影响。由于调度运行部门在电力市场中居于核心位置，是发电、配电、系统运行、电力交易等电力市场基本元素的枢纽所在，因此，电力系统的调度必须面向电力市场而进行。电力市场的电网调度中心将面临两大工作，一是电力系统的运行，二是电力交易，如何能够有效地实现这两方面工作成为人们关心的问题。

电力行业中的典型应用

在电力行业巨大的变化中，信息技术是提升管理效率、降低运作成本的核心手段。无论是电力质量的提高还是效率的提升，都离不开IT技术的支持。在全球范围内，从电力生产到用户使用的过程来看，在发电侧、输网、配网、用电营销等方面，IT技术都提供了坚实的保障。其中，发电侧包括电厂仿真系统、监控系统、生产计划管理、供应链管理等；输网包括电能量控制管理、电网系统安全、传输计划等；配网包括配电自动化工作管理、网络控制、故障分析、自动计费、GIS、远程抄表等应用；用电营销包括客户服务与计费呼叫中心、需求侧管理、增值服务等。电力对信息系统的实时性与可靠性的要求非常高，零延迟解决方案将成为未来的发展需要。

目前，我国电力行业的IT应用主要包括电网(国调、网省地市以及县级)调度自动化系统、电力市场技术支持系统、用电营销信息系统、配网自动化系统、企业ERP等。以山东电力市场技术支持系统为例，其功能主要包括中心与电厂技术支持系统、发电计划编制系统、负荷预测系统、运行规划管理系统、信息发布与综合查询系统、运行考核结算系统、资金结算与合同管理系统、数据申报与审批系统、实时监视与调度系统、接口处理系统等。以下主要介绍其中的电网调度自动化系统和电力市场技术支持系统。

电网调度自动化系统

电网调度自动化系统即能量管理系统（EMS），电网运行和调度具有以下特点：电力的发、输、供同时完成，瞬间平衡；电网运行需要高度可靠性；电网的规模越来越大，结构越来越复杂，电网调度中心要保证电网安全、可靠、经济的运行。目前，我国电网调度中心由国家电网调度中心、大区网调度中心、省网调度中心、地区与市级电网调度中心以及县级电网调度中心组成。

该系统是以计算机技术为基础的现代电力综合自动化系统，主要用于大区级电网和省、市级电网调度中心，为电网调度管理人员提供电网的各种实时信息（包括频率、发电机功率、线路功率、母线电压等），并对电网进行调度决策管理和控制，以保证电网的安全运行以及提高电网的运行质量和效率。

该系统由硬件平台（Alpha Server服务器）、操作系统平台（Tru64 Unix /COSIX64 Unix、Oracle）、EMS/DMS支撑平台（RTE、RTDB、MMI）、电力系统应用（SCADA、Top、AGC）、高级应用软件等组成，为电力市场提供管理支持。其中，EMS/DMS采用分布式系统运行管理环境，可提供系统配置管理、事件管理、网络通信管理、系统监视等功能。SCADA主要对电力系统大对象进行报警处理、SOE(事件顺序记录)、全息追忆与反演、AGC（自动发电控制）等操作，其实时数据可与MIS系统进行全面连接，以提供决策支持。EMS应用软件可提供负荷预测、发电计划、实时经济调度、状态估计、调度员潮流、安全分析、电压无功优化、短路电流计算、安全约束调度、最优潮流、DTS等功能。EMS系统需要保证设计的完整性、开放性、灵活性和可靠性，并考虑如何与电力市场技术支持系统进行结合。

电力市场技术支持系统

该系统由硬件平台、操作系统、实时数据库、数据网络、商用数据库、Web事务、事务处理、安全加密等组成，其上的应用包括EMS、计量、报价、交易、结算、发布、监督等。该系统包括发电公司发电报价系统、报价处理系统、交易管理系统、期货交易与合同管理系统、市场运行记录与考核系统、能量管理系统、电能量计量系统、结算系统、财务系统、即时信息系统等。例如，新建的吉林省电力市场技术支持系统主要由以下几个功能子系统及信息接口组成：

发电厂报价系统 提供基于Internet技术的电厂客户端应用程序，市场成员可利用报价系统申报数据、浏览及下载电力市场的有关信息和数据。

信息发布系统 在电力市场“公开、公平、公正”的原则下，将信息按照公共信息和私有信息分别进行发布。

计划处理系统 按照吉林省电力市场的运行规则，根据负荷预测和电厂报价的数据，在充分考虑电网安全、稳定及机组本身运行等各项约束条件的前提下，安排次日或以后几天的发电计划。

实时调度系统 根据电网机组的实时信息及超短期负荷预报结果，考虑安全、价格等因素，安排机组的实时发电计划，并将调度指令通过三级数据网发送到各电厂，实行电网的实时闭环调度。

考核结算系统 根据运营规则，对年度计划电量、月计划电量、日竞价电量、实时竞价电量按照已确定的价格分别进行统计核算，并考虑AGC及其他辅助服务的补偿。通过DMIS系统（省网调度专用MIS系统），为财务、计划等部门系统提供信息访问接口。

合同管理系统 完成合同的录入、统计、效益评估及系统冗余度评估，并同时记录、统计合同的执行情况。

市场运营管理系统 负责对电厂机组信息、电力系统信息、市场成员、交易员等进行管理，同时，提供与EMS系统、TMR系统、DMIS系统的信息接口。

目前，各电力公司也在积极引入电力销售管理信息系统，与客户呼叫中心类似。电力销售管理信息系统由供应链管理、GIS管理、业务管理、ERP/CIS、营销数据管理等组成，将用户紧密地联系在一起，有利于提升顾客满意度和忠诚度，最终提高营业额。