山東電網(wǎng)現(xiàn)狀分析和發(fā)展思路

牟 宏，汪 湲，張偉昌，孫 偉，安 鵬

（1.山東電力集團公司，山東 濟南 250001；2.東營供電公司，山東 東營 257091）

0 引言

山東電網(wǎng)是一個以火電為主的交直流混合受電電網(wǎng)，現(xiàn)已覆蓋全省17個市。2011年底全省擁有裝機容量1 000 MW及以上電廠17座，最高交流電壓等級500 kV、直流電壓等級±660 kV，已運行的最大單機容量1 000 MW。山東電網(wǎng)已發(fā)展成為以300MW及以上發(fā)電機組為主力機型、500kV為主網(wǎng)架、220 kV為市域電網(wǎng)主網(wǎng)架，發(fā)、輸、配電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的超高壓、大容量、高參數(shù)、高自動化的大型現(xiàn)代化電網(wǎng)。為適應(yīng)電力發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的要求，滿足全省經(jīng)濟社會發(fā)展、特高壓電網(wǎng)以及電源建設(shè)的需要，有必要對電網(wǎng)發(fā)展水平進行深入分析，提出發(fā)展思路，為堅強智能電網(wǎng)建設(shè)提供依據(jù)。

1 山東電網(wǎng)現(xiàn)狀分析

1.1 電源結(jié)構(gòu)

山東電網(wǎng)基本是一個純火電系統(tǒng)，截至2011年底，省內(nèi)電源總裝機容量為68 128 MW，其中，火電64557MW，占94.7%；風(fēng)電及光伏發(fā)電2502MW，占3.7%；水電及抽水蓄能1 069 MW，占1.6%。2005年，500 kV辛聊雙線建成投運，山東實現(xiàn)與華北500 kV聯(lián)網(wǎng)，山東電網(wǎng)開始由相對獨立運行和電力自我平衡向交直流混合受電電網(wǎng)轉(zhuǎn)變。到2011年底，山東電網(wǎng)通過500 kV黃濱雙線、辛聊雙線與華北兩點聯(lián)網(wǎng)，±660 kV銀東直流落點青島膠州并實現(xiàn)雙極投運，山東接受外電達(dá)到7 500 MW，外電成為保證全省電力有序供應(yīng)的重要支撐。2011年底山東省電源結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 2011年底山東省電源結(jié)構(gòu)圖

1.2 電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

截至2011年底，山東電網(wǎng)擁有500 kV變電站30座、變壓器59臺，變電總?cè)萘?3 250 MVA，線路69條，長度5 541 km；220 kV變電站287座、變壓器552臺，變電總?cè)萘?0 533 MVA，線路729條，長度17 882 km。2011年底山東500 kV電網(wǎng)接線見圖2。

圖2 2011年底山東500 kV電網(wǎng)接線圖

山東500 kV電網(wǎng)已形成“五橫兩縱”主網(wǎng)架，即東西方向主斷面為雙回路五個送電通道，南北方向主斷面為兩個單回路送電兼聯(lián)絡(luò)通道。由于省內(nèi)電源主要集中在西部和西南部（德州、聊城、菏澤、濟寧），省外來電除銀東直流外，輸入點集中于西北部和西部（濱州、聊城），而負(fù)荷中心位于中部的濟南、淄博、濰坊地區(qū)，東部的煙臺、威海、青島地區(qū)以及南部的臨沂市，因此，山東500 kV主網(wǎng)架輸電方向基本為西電東送、南電北送。通過“十五”和“十一五”的大力建設(shè)，尤其是對500 kV西電東送通道的加強，山東500 kV主網(wǎng)架已具備較高的穩(wěn)定水平和運行靈活性，線路發(fā)生N-1或同塔雙回路N-2故障均不會引起其他線路過流，全接線方式下東送斷面不受穩(wěn)定約束。500 kV主網(wǎng)架形成后，220 kV系統(tǒng)以相鄰幾個500 kV變電站、主力電廠為依托，逐漸形成分區(qū)供電格局，目前已形成10個獨立的供電區(qū)。區(qū)域內(nèi)部220 kV系統(tǒng)基本形成環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，能夠滿足元件N-1運行要求，并具備抵御部分嚴(yán)重故障（如220 kV母線全停）的能力；區(qū)域之間保留了必要的220 kV溝通，具備極端事故情況下相互支援的能力。

1.3 電源接入系統(tǒng)現(xiàn)狀

山東電網(wǎng)始終堅持電源分層分散接入的原則，根據(jù)各地區(qū)負(fù)荷情況、電源位置和裝機容量大小，確定合適的接入電壓等級，引導(dǎo)電源合理布局和科學(xué)接入，使得各區(qū)域電網(wǎng)均有一定的電源容量，各級電網(wǎng)特別是220 kV及以下電網(wǎng)保持了一定的電源比例，使電網(wǎng)在極端狀態(tài)下有一定的電源支撐，保證基本負(fù)荷的供電。

對于送端主力電廠，如聊城、華德、鄒縣、嘉祥、潤澤等百萬千瓦級大型電廠，一般接入500 kV系統(tǒng)，通過500 kV主網(wǎng)架向負(fù)荷中心輸電，提高了輸送效率。目前，山東電網(wǎng)接入500 kV系統(tǒng)的統(tǒng)調(diào)機組裝機總?cè)萘繛?0 070 MW，占22.3%。對于位于受端電網(wǎng)的，且經(jīng)過一段時間的發(fā)展電力能夠就地平衡的大容量機組 （如600 MW機組），在不受短路容量和穩(wěn)定限制的條件下，創(chuàng)造條件接入220 kV系統(tǒng)，為受端電網(wǎng)提供有效的電力和電壓支撐。目前，山東電網(wǎng)接入220 kV系統(tǒng)的機組裝機總?cè)萘繛?4 270 MW，占76.1%。

電源分層分散接入系統(tǒng)不僅可以充分發(fā)揮各級電網(wǎng)的輸送效率，而且有效控制了500 kV系統(tǒng)短路電流，為特高壓進入山東電網(wǎng)腹地奠定了良好基礎(chǔ)。與此同時，電源的分層分散接入可有效避免事故后大負(fù)荷轉(zhuǎn)移，并為受端系統(tǒng)提供了堅強的電壓支撐，提高了故障情況下系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定水平。

1.4 受端系統(tǒng)建設(shè)

受端系統(tǒng)負(fù)責(zé)直接向負(fù)荷供電，是電力系統(tǒng)的核心。山東電網(wǎng)一直注重對受端系統(tǒng)的建設(shè)，隨著500 kV主網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的不斷加強，220 kV電網(wǎng)已逐漸發(fā)展成為受端系統(tǒng)主網(wǎng)架，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)較為堅強并形成了分區(qū)供電的格局。目前，山東電網(wǎng)已形成10個獨立的供電區(qū)，分別是煙臺—威海、濰坊、青島、臨沂—日照、棗莊、濟寧—菏澤、聊城、淄博南—萊蕪—泰安東、青島北和淄博北—東營供電區(qū)，濟南、德州、濱州、泰安西電網(wǎng)之間還存在220 kV弱電氣聯(lián)系，但彼此間的界面已逐漸清晰。如前所述，在適度超前發(fā)展500 kV主網(wǎng)架的同時，通過電源分層分散接入系統(tǒng)，使得各供電區(qū)均具備2～3座主力電廠，保證了受端系統(tǒng)具備足夠的電壓支撐能力，提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性。

2 山東電網(wǎng)發(fā)展需重點關(guān)注和研究的問題

為滿足用電負(fù)荷、特高壓電網(wǎng)、核電等發(fā)展需要，并進一步提高電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行水平，適應(yīng)新形勢下對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的要求，在電網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)過程中需重點關(guān)注和研究以下問題。

1）關(guān)于進一步轉(zhuǎn)變電力發(fā)展方式，提高電網(wǎng)大范圍優(yōu)化配置資源能力的問題。近年來，山東經(jīng)濟社會實現(xiàn)又好又快發(fā)展，電力需求與一次能源短缺的矛盾日益突出。山東煤炭資源相對短缺，對外依存度越來越高，環(huán)境、運輸壓力大，省內(nèi)燃煤機組發(fā)展空間有限。“十一五”期間，山東省GDP、全社會用電量年均增速分別達(dá)到13.1%和10.8%，而燃煤機組容量年均增速僅為9.4%。 僅依靠發(fā)展省內(nèi)電源已難以滿足全省經(jīng)濟社會發(fā)展需要，急需進一步轉(zhuǎn)變自我平衡的電力發(fā)展方式，變單純輸煤為輸煤輸電并舉，加快實施“外電入魯”戰(zhàn)略，通過特高壓電網(wǎng)接受省外來電。

2）關(guān)于各級電網(wǎng)優(yōu)化發(fā)展的問題。全省用電負(fù)荷的快速增長、“外電入魯”送電規(guī)模的增大、核電基地的建設(shè)以及長距離、大潮流輸送格局對電網(wǎng)提出了更高要求，仍需對500 kV主網(wǎng)架進行進一步優(yōu)化和完善，重點加強輸電通道間的溝通和供電區(qū)域的互供能力建設(shè)，提高主網(wǎng)架的受電能力、輸送能力、供電能力和安全可靠性。220 kV電網(wǎng)亟需根據(jù)負(fù)荷增長、500 kV網(wǎng)絡(luò)的延伸和電源建設(shè)進行網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化和完善，有針對性的加強相鄰區(qū)域、相鄰500 kV變電站之間的220 kV溝通，研究解決500 kV變電站220 kV一段母線故障后的安全供電問題，進一步提高區(qū)域間事故支援和轉(zhuǎn)供負(fù)荷的能力。110 kV及以下電網(wǎng)仍需加大投資和建設(shè)力度，進一步優(yōu)化網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，不斷提高供電可靠性和運行靈活性。

3）關(guān)于保證規(guī)劃實施過渡階段電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的問題。受部分地區(qū)突增負(fù)荷以及部分規(guī)劃項目因核準(zhǔn)期限長而難以按期投運等因素的影響，規(guī)劃實施過渡過程中，電網(wǎng)運行往往不同程度的存在薄弱環(huán)節(jié)，因此需注重對規(guī)劃項目建設(shè)時序的優(yōu)化，提高規(guī)劃的適應(yīng)性。

4）關(guān)于風(fēng)電等新能源合理接入和有效消納的問題。近年來，我省新能源發(fā)展迅速，尤其是風(fēng)電，目前裝機容量已達(dá)到2 465 MW，是“十五”末的70倍，并呈現(xiàn)出大規(guī)模和集中發(fā)展趨勢，預(yù)計“十二五”末全省風(fēng)電裝機將超過8 000 MW。風(fēng)電的間歇式和反調(diào)峰特性給電網(wǎng)安全運行和有效消納等提出了更高要求。山東電網(wǎng)目前主要依靠火電機組調(diào)峰，抽水蓄能作為補充，正常情況下可基本滿足運行需要，但個別情況下需要多次啟停600 MW機組進行調(diào)峰。因此，需結(jié)合電網(wǎng)規(guī)劃、調(diào)峰電源建設(shè)等深入研究風(fēng)電等新能源的接入和消納問題，以及對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行帶來的影響與應(yīng)對措施。

3 山東電網(wǎng)發(fā)展思路

1）積極實施“外電入魯”戰(zhàn)略，加快建設(shè)特高壓電網(wǎng)?！笆濉逼陂g，通過特高壓電網(wǎng)建設(shè)，提升電網(wǎng)資源優(yōu)化配置能力，解決長期困擾我省的煤電運緊張難題，保障全省能源安全和電力可靠供應(yīng)。規(guī)劃建設(shè)1 000 kV錫盟—濟南—南京“東縱”、陜北—濟南—濰坊“北橫”特高壓交流輸變電工程和±800 kV呼盟—青州、彬長—臨沂東特高壓直流工程，在省內(nèi)形成以濟南、濰坊、棗莊三個特高壓交流落點為重要支撐，銀東、呼盟、彬長三個直流落點深入負(fù)荷中心的特高壓骨干網(wǎng)架，為我省電力供應(yīng)提供堅強支撐。

2）繼續(xù)優(yōu)化發(fā)展輸電網(wǎng)，側(cè)重發(fā)展配電網(wǎng)，促進各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展。

500 kV系統(tǒng)將重點圍繞滿足特高壓交、直流接入和核電安全送出要求，同時為滿足負(fù)荷增長及網(wǎng)架建設(shè)需要，對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進行進一步優(yōu)化和完善。在“五橫兩縱”主網(wǎng)架基礎(chǔ)上，結(jié)合濟南、濰坊特高壓站建設(shè)，加強中部500 kV網(wǎng)架，并形成中部第二路與第三路500 kV送電通道間新的溝通；通過500 kV臨沂Ⅲ、新泰等站建設(shè)，加強中部鄒縣—泰安—萊蕪—臨沂北—濰坊的500 kV通道；通過500 kV棗莊Ⅱ、蒼山、嵐山等站建設(shè)，構(gòu)建南部棗莊南—臨沂南—日照南的第二回500 kV通道；結(jié)合遠(yuǎn)景石島灣核電送出，完善東部煙威電網(wǎng)500 kV環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)；通過500 kV黃河、菏澤Ⅱ、濟寧Ⅱ站建設(shè)，使500 kV主網(wǎng)架進一步向末端延伸，加強局部供電能力。200 kV系統(tǒng)將結(jié)合500 kV變電站布局和供電需要，加強和完善區(qū)域220 kV網(wǎng)架建設(shè)，有針對性的在相鄰供電區(qū)、500 kV變電站間加強220 kV聯(lián)絡(luò)通道建設(shè)，不斷優(yōu)化網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，提高供電可靠性和抵御事故的能力。

配電網(wǎng)將根據(jù)220 kV變電站布點并結(jié)合區(qū)域負(fù)荷需求，加大建設(shè)力度，完善網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，進一步增強220 kV變電站之間轉(zhuǎn)供負(fù)荷的能力，提高供電可靠性和運行靈活性。

3）統(tǒng)一規(guī)劃，引導(dǎo)新能源科學(xué)有序發(fā)展。按照統(tǒng)一規(guī)劃、有序開發(fā)、協(xié)調(diào)發(fā)展的原則，以電網(wǎng)規(guī)劃和電網(wǎng)消納能力為基礎(chǔ)，將風(fēng)電等新能源接入系統(tǒng)納入電網(wǎng)規(guī)劃，統(tǒng)一研究，引導(dǎo)新能源科學(xué)有序發(fā)展。同時，加強調(diào)峰電源建設(shè)，推進文登和沂蒙抽水蓄能電站及燃?xì)廨啓C等項目的建設(shè)，優(yōu)化調(diào)整電源結(jié)構(gòu)，提高電網(wǎng)調(diào)峰能力，進而提高電網(wǎng)消納風(fēng)電等新能源發(fā)電的能力。