每天都会开电视或电脑,冬天还要用到电暖器和电热毯。你是否想过,每家每户都在用电,传送过程都是在瞬间完成,整个过程又没有储存电能环节,那么整个电网系统是如何让这一切平衡运行的呢?

这背后便涉及到了电力调度,作为电能领域的一个关键环节,如果不存在调度,可以说我们每家每户就用不到电。
下面要说的,就是尽量用通俗化的方式,让大家明白调度系统的背后是什么。
电力调度是什么
电既然是能源,那么就跟煤炭和石油一样,也存在生产、运输、使用等一系列过程。

比如说煤炭,从地下将煤挖出来,接着便是将煤运出去,送到附近一个个堆场。外部要用煤,通过铁路等方式将煤炭运走。
到了目的地后,不管是什么用途,煤炭都会被集中堆放起来。等到使用的时候,随时从堆放点来调配取用。
通过上述步骤不难看出,煤炭从挖出来到运出去再到使用,三个大的步骤中,每一步还涉及到更细分的环节。因此在每一步骤中,都有专门的调度,其作用就是提高效率,保持每个环节运转正常。

同样,电被发出来后,从发电厂送到用户家里,整个过程中也需要调度。区别在于,电能是不能被储存的,就是说从生产到运输再到使用环节,中间不会有停顿,也不能有停顿。
和其他生产调度不同,每个环节没有隶属关系,就像玩接力赛游戏,只要把棒子传递到另一个人手上,上一个人的任务就完成的。

而电能则不是如此,它好比是马拉松长跑,从开始到结束,跑步者是连续进行的。也因此围绕电能的调度,所有的调度工作和调度环节,就好比是在给一位长跑者提供协助的工作人员。
整个调度工作,从发电机转动开始,会一直延续到末端的用电环节。中间的电能不管被输送多远,也不管被分配到了哪个区域,调度工作无缝对接,时刻要确保负荷的平衡,就是发电量和用电量保持平衡。

我国电能是以交流电的形式运行的,而且会保持相同的电网频率,就好比全国的铁路系统保持一样的轨距。
有了相同的频率,发电机组的运转功率,与终端用户用电的功率会保持一致。这中间发挥主要作用,让发电、输电和用电统统保持一致的,就是电力调度。
整体来看,电力调度是整个供电系统安全运行的基础。它是动态运行的,会随时根据用电和发电的信息,实时进行调整。

大量的操作指令,需要自动系统或者是人工通过电话形式发布。指令传输后,无论是发电终端,还是电能接收端,都有现场的操作人员进行调整。
其中涉及到了很多环节,比如发电机的功率,负荷分布情况调整等等。简单来说就是,你在家里只要用电,电能传送的整个系统就在运转。
而现实中用电的情况不存在中断,24小时此起彼伏,因此电力的调度也是不停止的。

有人就在想了,国家这么大,从南到北有无数个用电区域,电力调度又是具体怎么运作的呢?
电力调度机构是如何设置的
调度按照发电厂的分布,电网的区域分布,电网的电压等级,以及不同的行政地区,设置不同的调节机构。
按照国内的区分,调度机构一共分成5个等级。第一级为国家层面的调度机构,能够统一实行调度电力系统,属于等级最高的,被简称为国调。

接下来的第二级是网调,由于电力输送网跨越了行政区,这一等级的调度机构跨越了各个省份或者是自治区和直辖市。
第三级便是按照各省级行政区域规划的省调,调度机构以省为单位进行运作。相比于上一级的跨省调度,这一级的范围缩小了。

第四级的范围,由省行政区域,再次缩小为各地级市区域,这被简称为地调。
最后的第五级相比人们也能猜到,是以县及区域规划为单位,这一调度机构是县调,在整个调度系统中属于最末端。
不同的等级,意味着调度机构的范围和隶属关系存在差异,下一级的机构需要随时执行上一级的调度命令,每一级的调度和管理职责都很清晰。

什么是调度计划
虽然电力供应是实时进行的,但各地用电规模是保持在一定区间的,因此调度机构也会分时段建立起不同的调度计划。
比如, 以小时、天数、周数形成的调度计划,被叫做短期调度计划。囊括了火电调度、水火电调度以及机组组合调度计划。
某台机组起停,某些机组要进行组合发电任务,都会提前制定好计划,以便接下来操作的时候,整个系统运转能保持平稳和衔接。

简单理解就是,发电机组也做不到永远开机工作,中间也需要停一下,或是检修或是跟其他机组准备组合起用。
而整个发电过程又不能停止,所以就需要制定好计划,以便下一步在执行的时候,能够一切正常。
有短期的计划,自然也有长期的运行计划。长期的计划,是以月和年为单位制定的。这主要应对的情况,包括了发电机组的大检修,一些发电厂的燃料补给供应等情况。

除了调度计划外,整个调度工作还有一个完整的调度模型。简单说来就是,按照安全性和电力系统的运作效率等构建起来的数学表达公式。
这些模型根据发电的类型,区分和囊括了火电机组和燃料供应模型,同时又有水电机组和水库模型。此外,还有电网负荷模型以及网络模型。
一句话,所有的调度计划和运行,都能以数学公式来描述和表达。这样一来,整个调度环节的安全和效率,就能最大程度的保持平衡。

最后还有一项为实时发电控制。它以分秒为单位,控制发电机组的功率,同时还有联络线的交换功率。此外,环境调度、安全约束调度、备用调度等环节,也都属于该运行环节。
调度类似于上传下达,而在整个电力系统中,又有专门的通信系统。

靠什么来保障信息的传递
包括电力调度在内,整个电力系统一旦开始运转,需要不断交换和传输各种信息,这些信息既有声音和图像,也有各种各样的信号。
社会上常用的通信系统和通道,难以保障电力系统通信的特殊要求。在这种情况下,电力系统内部就有独立于社会的专门通信系统。我国的电力系统是如此,国外的电力系统也是如此。

我国保证电力系统通信需要的,有光纤、卫星、移动以及微波通信,同时还有电力线载波通信。
电力调度机构、发电站以及变电站三者之间,按照相应的配置需求,有专门的通信方式和模式。
有调度计划,有专门的通信系统,最终维持整个调度系统运转的,还得是一个个的电力调控员。

不能歇工的调控员
电力调控员,电力调度系统领域的岗位,他们没有节假日,也不分白天黑夜,24小时该岗位上始终得有人值守。
张愿强,他任职于红河供电局的电力调度控制中心。今年国庆长假,他依然没有休息而是在单位值班,这已经是张愿强国庆值班的第五年了。

在他看来,电力调度就是电网运行的中枢,调度员就相当于指挥官。尤其是在节假日的用电高峰时刻,电网的整个运行情况,调度员需要随时随刻关注。
同样坚守在调度岗位的还有株洲调控中心的文章。2020年疫情期间,他曾经连续值班一个多月,每天处理的调度信息超过了1000条,接听的电话超过了两百多个。这样的工作量,比平时高出了6倍多。

因为彼时是疫情期间,调度机构重点保障的对象是医院,整个株洲地区62家医院和隔离点的用电安全,不能出现任何疏漏。
未来的调度能自动化和机器化吗
电力调度是一个24小时运转的岗位,而且对各类信息的监控处理要做到分毫不差,那么自动化的调度在未来能够代替人工的值守吗?

因为人工毕竟会存在操作风险,尤其是在高强度的工作后,更容易分心和疲劳。一旦某项指令操作错误,就会导致大范围的停电事故。
所以在该领域内,近年来有业内人士在研究,用机器化的程序作业代替调控员操作。比如在惠州的供电部门,就有人研发出了防误校核的程序化操作机器人。

这是一套自动化的操作系统,全部由电脑程序控制,执行过程不需要调控员操作干预。工作的时候,调控员只要把控好何时操作指令,接下来交给自动化的程序操作即可。这样一来,调控员就不需要执行高强度的调度作业了。
这套自动化的操作程序,已经由南方电网验收使用,截至到2023年6月份,该自动化程序防范的操作风险超过了10万次。

结语
电力调度运行,保障的是现代社会的正常运转。社会越是发展,用电的需求就越高,与此同时整个电网的运作,也就不能出现任何差错。
也正是因为有调度的存在,用电负荷才能保持平衡,整个电网系统运作也才能24小时不停运转。

所以相比于其他机构部门,这一系统相当特殊。未来,调度系统会随着用电变化不断改进升级。毕竟用电一直在进行,电力调度也就始终是进行时。
参考资料:
《电力调控员的长假坚守》 新华社 2023年10月6日
《让电网调度实现“机器代人”》 中工网 2023年6月28日