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股市情报:上述文章报告出品方/作者:能源新媒;仅供参考,投资者应独立决策并承担投资风险。

电力现货常态化,直流设备迎大考?

时间:2026-05-25 14:15
上述文章报告出品方/作者:能源新媒;仅供参考,投资者应独立决策并承担投资风险。


南方区域的电力现货市场进入连续结算试运行阶段,标志着电力市场化改革在跨省区资源配置领域迈出了实质性的步伐。现货市场每15分钟确定一次交易结果并下发调度指令的快节奏,改变了跨省跨区输电通道尤其是南方电网西电东送传统直流的运行状态。


在原有计划调度模式下,传统直流通道多呈现长期保持平稳满载输电或仅做小幅度调整输送功率的功率平稳运行状态;而在现货市场环境下,调度指令跟随市场交易结果进行高频变动,直流运行状态由原本的输电功率平稳运行转向了输电功率高频动态调节。这种变化对电网的实时调度控制能力和输变电设备的运行可靠性,提出了更为严格的技术要求。


变电站现场运行数据直观反映了这一工况变化。在现货市场高频次出清运行的模式下,作为直流输电系统调节核心组件的换流变压器有载分接开关,动作次数平均增加至功率平稳运行期间的3.5倍。部分直流输电系统枢纽变电站设备动作频次上升更为明显,兴安直流和楚穗直流分接开关的动作次数最大分别达到正常平稳工况下的6.8倍和9.9倍,其余直流线路亦普遍处于1至4倍的区间。


同时,承担维持电压稳定与滤除杂波职能的交流滤波器组。其开关动作次数平均增加2.4倍。根据各枢纽换流变电站纵向对比,2024年11月现货市场运营期间,交流滤波器组的动作次数达到了平稳运行期间的10.7倍;2025年5月现货市场运营期间维持在平稳期的1至4.6倍。


投切动作频次的显著增长,使得传统直流输变电关键设备的机械磨损与电气老化加速。由此引发的运维成本增加、资产折旧加和传统输变电设备与柔直技术之间的协同问题,已成为电力现货市场建设中亟待解决的关键技术与管理命题。



01


现货市场高频次出清下的直流运营现状



(一)高频次出清引发传统直流运维成本结构性增长


在现货市场高频出清的环境下,传统直流换流变压器分接开关、交流滤波器等传统直流输变电设备的动作次数增多,使得传统直流等输变电设备运维成本显著提升。


在原有计划调度模式下,传统直流运维成本主要为按固定年限核算的折旧及常规运维等刚性支出。而在现货市场高频调节的工况下,传统直流换流变压器分接开关的触头、传动齿轮和交流滤波器断路器的灭弧室等开关易损部件,因频繁的机械动作与电弧烧蚀,物理寿命加速衰减。部分高负荷换流站的年度检修成本较平稳工况已提升20%至30%。


这种成本攀升体现在两个核心维度。一方面,开关易损部件更换周期大幅缩短,为保障极高频次动作下开关易损部件的运行可靠性,输变电设备运维方需要采购寿命更长的高性能备件,推高了物资采购成本;另一方面,为应对高频投切带来的潜在设备隐患,输变电设备状态的实时在线监测频次、绝缘油气等状态数据的分析处理量同步激增,现场特巡特护的工作强度成倍放大,显著拉升了输变电设备运维中人力资源与运行管理的综合变动成本。


(二)全生命周期管理仍沿用静态评估模式


当前,直流输电系统开关设备从采购准入、日常运维到资产退役的全链条管理,大多停留在传统的静态评估阶段,尚未动态适配现货市场的高频调度需求。在采购准入与技术规范环节,现有直流输变电设备的设计标准和型式试验规范主要基于低频次调节的传统电网环境而设置。其规定的机械抗疲劳极限与热冲击设计指标,未能充分涵盖现货市场每天数十次高频投切的严苛工况。


在日常运维执行环节,业内普遍采用基于固定时间周期的定期检修(TBM)模式。该模式在设备损耗呈非线性快速增长的高频调节期,极易导致健康状态良好的设备被过度维修,内部损耗严重的设备却因未达期限错失抢修良机。在资产退役评估环节,现行财务体系高度依赖设备出厂标定的使用年限进行报废核销,未能针对设备因高频动作导致剩余寿命大幅缩短的客观现状建立相匹配的动态寿命评估与退出机制。


(三)传统直流输变电设备受制与柔性技术的逐步引入


西电东送主网的直流系统大多采用传统换相换流器(LCC-HVDC)技术。该技术在输送有功功率时消耗巨大无功功率。其系统电压稳定高度依赖换流变压器分接开关与交流滤波器组。这两类设备本质上均为机械动作型开关,存在固有的动作延迟与机械物理疲劳限制,响应时间长,难以完全匹配现货市场短周期的快速功率波动指令。


相比之下,柔性直流输电技术(VSC-HVDC)与静止同步补偿器(SVG)等新型电力电子装置展现出技术优势。柔性直流技术基于全控型半导体功率器件,具备有功与无功独立、连续、快速控制能力;SVG装置摒弃了机械触头,能实现无级平滑的无功补偿。两者的响应时间均达毫秒级,且运行损耗低、无机械磨损。基于上述优势,电网在近期的交直流混合主网规划与存量改造中,正逐步引入柔性直流技术和新型电子装置,以突破传统机械设备的物理瓶颈,提升跨省通道的调节灵活性。



02


传统直流运营与现货市场高频次出清机制适配性断层



(一)成本核价与价值补偿机制未能同步适配


现行输配电价成本核算与监管模式,未能准确计量并疏导市场化运行带来的新增变动成本。依据现行资产折旧政策,主网设备按法定年限平均分摊折旧。然而,高频投切导致设备加速磨损,实际安全运行寿命已远低于设计寿命。继续沿用静态固定年限计提折旧,会导致电网成本回收速度严重滞后于资产真实的物理消耗,压制企业进行新技术投资与老旧设备改造的资金周转与决策积极性。


同时,输变电设备为配合现货市场高频交易,提供了关键的功率爬坡与灵活性支撑。但这部分因高频调节产生的额外物理损耗代价,尚未在输配电价核定中获得对等的经济补偿。目前辅助服务市场的产品设计中,补偿资金多流向发电侧机组,尚未针对电网侧主网设备建立体现其损耗价值的量化补偿体系。设备承担了高强度的调度运行压力,但这些由灵活性释放带来的损耗成本在现有的规则体系中缺乏明确的成本认列与市场化疏导路径。


(二)监管标准缺失引发设备全周期运行风险


静态死板的设备管理机制与高频剧烈的实际运行状况脱节,正在引发系统性的运行风险。在设备准入环节,由于缺乏针对高频次跳合闸场景的机械疲劳极限标准与瞬态发热安全规范,新投运设备可能从入网之初就存在适应性缺陷,大幅增加了运行初期的故障概率与隐患。在日常运维层面,固定周期检修模式的滞后性在现货工况下被无限放大。


在电网功率剧烈波动的环境下,基于日历排期的检修计划无法在设备运行指标逼近物理极限时及时触发干预,极大增加了设备突发损坏导致非计划停运的风险。在设备退役环节,单一的年限报废标准带来管理错位:部分服役年限较短但因高频动作已达物理极限的设备,受限于规定无法正常报废而被迫带病运行;同时,设备后期因性能下降导致满载输电能力受限而造成的市场机会成本,也未能纳入退役财务评估模型,阻碍了资产的安全退出。


(三)传统直流与新型柔性装备的协同控制面临技术瓶颈


随着柔性直流与SVG等先进装置的引入,主网系统呈现出机械开关与电力电子装置并存的复杂运行形态。当前的挑战在于,新老技术虽在直流输电系统中并列运行,但调度系统与控制底层尚未建立起成熟的全局协同控制策略。


在现货市场频繁下达出清指令时,两类设备的动态响应特性差异极大:传统机械滤波器组需要离散投切,且切除后必须强制等待数分钟让内部电容充分放电才能再次安全合闸;新型柔性电子装置则是无级连续调节,能在毫秒级做出平滑响应。


在面临系统大范围功率波动时,若缺乏统一协调的控制算法,动作极快的柔性装置与受制于物理放电延时的机械设备之间极易产生控制时序错乱。这种配合瓶颈可能导致局部节点的电压调节冲突,甚至造成机械设备短时间内承受无效的二次调节冲击,严重削弱了新型技术本应带来的灵活性增益。





03


电力现货市场下直流运营模式完善建议



(一)完善灵活性损耗核算机制与市场化疏导渠道


为解决设备成本无法有效回收的根本难题,必须在政策监管与市场交易双层面建立损耗价值的量化关联。在监管核价层面,建议价格主管部门将设备因响应现货市场频繁指令而产生的额外灵活性损耗(涵盖高频投切引发的触头磨损、机械传动疲劳、绝缘老化及增加的专项运维投入),经精准核算后明确纳入下一周期的输配电价准许成本范围。


同时,研究建立与设备实际动作频次紧密挂钩的动态折旧率调节机制,以真实反映资产物理消耗。在市场化疏导层面,依托辅助服务市场实现灵活性成本的合理配置。建议增设针对主网设备损耗补偿的“快速爬坡”、“动态无功支撑”等专项交易品种。通过构建量化评估模型,将机械开关单次动作物理损耗折算为边际成本并转化为市场收益。按照“谁受益、谁分摊”的权责对等原则,在新能源发电企业、跨省区购电大工业用户等主体间,建立公平透明的损耗成本分摊与结算规则。


(二)构建基于实际状态的全生命周期标准体系


为适应现货市场高频特性,须全面升级设备标准规范库,重点涵盖采购准入、日常运维和退役评估三个环节。在采购准入环节,电网企业应联合制造厂商打破传统设计规范,针对换流变分接开关和交流滤波器制定高频动作专项技术标准,明确界定频繁投切工况下的机械抗疲劳极限与绝缘寿命衰减指标,将其作为差异化采购的强制性门槛。在日常运维环节,推进基于设备实际健康状态的状态检修(CBM)决策转型。


依托多维在线监测数据建立运行强度指标与非线性寿命消耗模型,将“等效疲劳寿命”作为制定检修策略的核心依据;在系统中设定状态预警阈值,结合现货出清价格曲线智能推荐经济性最优的检修窗口期。在设备评估退役环节,废除单一日历年限报废制,引入等效剩余物理寿命与经济寿命双重评估模型,将设备性能衰退导致的市场机会成本全盘纳入评估,构建精准动态的退役机制。


(三)建立传统直流与柔性电力电子装备的协同控制方法


针对新老技术混合运行的控制盲区,必须从宏观调度算法与底层微观控制策略着手实现全局统筹。首先,在兼顾电网物理安全与经济效益的市场调度出清算法中,应精细化构建两类设备动态响应特性的数学表征模型。必须将机械开关设备的恢复期物理延时作为硬性约束条件纳入寻优计算,确保系统下发的出清指令具备完全的物理可执行性。


其次,应研发部署覆盖主网层级的电压与无功协同控制系统。该系统需要智能统筹分配断面的实时无功缺额:利用柔性SVG装置毫秒级的连续响应能力,优先处理高频、小幅的瞬态电压波动;利用传统机械滤波器组承担低频、基础性的大容量无功支撑。通过指令中枢协调新型与传统设备,实现快慢响应的时序配合与稳态支撑优势互补,逐步构建以新型装置为主导的现代输电网架构。


(四)推动输变电装备产业向全生命周期服务生态转型


电力现货市场不仅重塑了电力系统运营模式,而且深刻改变了输变电装备产业的竞争逻辑。在新型市场化机制下,装备企业的核心竞争力不再局限于单纯的产能扩张与硬件成本控制,而是全面向对电力市场趋势预判、复杂运行场景理解深度以及技术路线迭代能力转移。面对高频动作挑战,传统的“设备制造交付”与“电网运行维护”物理边界日益模糊。这就要求产业链加速向“制造 服务”的深度融合生态转型,制造企业需要延伸价值链,提供从物理交付、状态感知、智能诊断到剩余寿命预测的闭环解决方案。


同时,需要充分发挥电网采购模式对产业生态的引导作用,推动设备评价体系从“购置低价导向”向“全生命周期综合成本(LCC)最优”转变。建议将适应现货市场特性的新型装备研发纳入顶层设计统筹,通过产业政策与电力市场的双重驱动,引导产业链向高可靠、高灵活、服务数据一体化的方向协同发展。

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