遼寧電網(wǎng)特高壓電力調(diào)峰研究

李 華，金世鑫，趙 琳，商文穎

（1.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司經(jīng)濟技術(shù)研究院，遼寧 沈陽 110015；2.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006）

遼寧電網(wǎng)特高壓電力調(diào)峰研究

李 華1，金世鑫2，趙 琳1，商文穎1

（1.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司經(jīng)濟技術(shù)研究院，遼寧 沈陽 110015；2.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006）

“十三五”期間，隨著規(guī)劃核電和風(fēng)電機組的陸續(xù)投產(chǎn)，遼寧電網(wǎng)調(diào)峰電源比重進一步下降，不參與調(diào)峰或具有反調(diào)峰特性電源比重進一步增大，電網(wǎng)調(diào)峰問題變得日趨嚴(yán)峻。如果特高壓電力不參與電網(wǎng)的調(diào)峰，到2020年遼寧電網(wǎng)調(diào)峰的形勢將會十分嚴(yán)峻。在研究分析遼寧省內(nèi)負(fù)荷特性、電源特性的基礎(chǔ)上，以調(diào)峰補充裕度為評價指標(biāo)，從電網(wǎng)規(guī)劃角度分析了特高壓參與調(diào)峰的必要性，并提出了特高壓電力調(diào)峰建議。

特高壓；電力平衡；調(diào)峰；調(diào)峰裕度

隨著遼寧省國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，遼寧電網(wǎng)的用電負(fù)荷不斷攀高。同時，隨著遼寧電網(wǎng)負(fù)荷水平的不斷增長，電力負(fù)荷峰谷差也逐步加大?！笆濉逼陂g，隨著規(guī)劃風(fēng)電機組和核電機組的陸續(xù)投產(chǎn)，遼寧電網(wǎng)調(diào)峰電源比重進一步下降，具有反調(diào)峰特性和不參與調(diào)峰電源比重進一步增大，造成電網(wǎng)出現(xiàn)的調(diào)峰問題日趨嚴(yán)峻。通過分析遼寧電網(wǎng)未來調(diào)峰平衡的結(jié)果表明，電網(wǎng)峰谷差的增長速度大于本省統(tǒng)調(diào)機組的增加速度，新增外來電力也必須參與電網(wǎng)的調(diào)峰。

“十三五”期間，為滿足煤電和風(fēng)電基地開發(fā)、外送，解決東北地區(qū)“窩電”問題，重點建設(shè)“東通道”哈爾濱東—長春東—沈陽東—營口和橫向大慶西—哈爾濱東、扎魯特—沈陽東2個通道、特高壓交流縱向“西通道”呼盟—大慶西—白城—扎魯特—錦州，形成覆蓋黑、吉、遼3省、蒙東地區(qū)及主要能源基地的交流特高壓環(huán)網(wǎng)，這些輸電項目如何參與電網(wǎng)調(diào)峰，需要進行深入研究。本文在遼寧電網(wǎng)現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)上，從電網(wǎng)規(guī)劃的角度分析了遼寧電網(wǎng)對特高壓電力的調(diào)峰需求，提出了“十三五”末期特高壓電力系統(tǒng)進行調(diào)峰的建議。

1 遼寧電網(wǎng)負(fù)荷特性

遼寧省電網(wǎng)的主要負(fù)荷特征是負(fù)荷變化幅度不大，相對平穩(wěn)，有3個高峰時間段。

第1個高峰時段為9～11時，此時段各公司、工廠開始開工，商場開始營業(yè)，用電負(fù)荷出現(xiàn)3個小高峰。

第2個高峰時間段為14～17時，此時段為下午工作時段。

第3個高峰時間段為21～22時，此時段居民照明負(fù)荷加大，電解鋁等高耗能產(chǎn)業(yè)工廠開始工作。

低谷時間段為2～4時，低谷不明顯。

冬季負(fù)荷曲線與夏季負(fù)荷曲線相比，冬季負(fù)荷明顯高于夏季負(fù)荷，說明遼寧地區(qū)在負(fù)荷特性方面仍然以采暖為主，降溫為輔，反映了東北地區(qū)的自然氣候狀況，夏季和冬季典型日負(fù)荷曲線對比如圖1、圖2所示。

圖1 遼寧省2005年、2010年、2014年夏季典型日負(fù)荷曲線對比

圖2 遼寧省2005年、2010年、2014年冬季典型日負(fù)荷曲線對比

遼寧電網(wǎng)2005年、2010～2013年最大峰谷差情況如圖3所示，最大峰谷差由2005年的270萬kW增長到2013年最高的591萬kW。總體趨勢為曲折向上。2005年、2010年和2012年最大日峰谷差出現(xiàn)在12月，2011年出現(xiàn)在5月，2013年出現(xiàn)在8月。由最大峰谷差出現(xiàn)日期可以看出，最大峰谷差日一般出現(xiàn)在冬季。從最大峰谷差與當(dāng)年統(tǒng)調(diào)最大負(fù)荷的比例關(guān)系來看，占比最低的為2010年的16%，最高的為2013年的20.39%，調(diào)峰壓力逐年增大。

2 遼寧電網(wǎng)調(diào)峰能力分析及存在問題

2.1 遼寧省調(diào)機組調(diào)峰能力

各類機組的調(diào)峰能力有一定差異。

火電是遼寧電網(wǎng)主要的調(diào)峰電源，近年來我國電網(wǎng)不但在設(shè)計新投運火電機組時考慮了調(diào)峰運行，而且也在不斷對老機組進行最低穩(wěn)燃出力技術(shù)改造，使其最小技術(shù)出力不斷降低，目前，火電機組的調(diào)整容量一般為20%～50%。但是高效火電機組的深度調(diào)峰運行，尤其是啟停調(diào)峰運行，會帶來許多問題［1］。

圖3 遼寧省最大峰谷差情況

出于對核電安全高效利用考慮，目前我國核電基本不安排參與系統(tǒng)調(diào)峰。

水電是理想的調(diào)峰電源，具有啟停迅速、調(diào)荷范圍廣的特點，如不做特別考慮，一般認(rèn)為水電調(diào)峰容量為其裝機容量，即水電具備隨時啟停調(diào)峰的能力［2］。

抽水蓄能電站運行靈活可靠，啟停迅速，既能調(diào)峰又可填谷，能夠很好地適應(yīng)電力系統(tǒng)各種負(fù)荷的變化，利用系統(tǒng)低谷時段的富裕電量抽水，在系統(tǒng)高峰時發(fā)電，可以改善火電機組運行條件，提高火電機組的負(fù)載率，有利于系統(tǒng)的安全穩(wěn)定和經(jīng)濟運行。

總體來說，2014年遼寧省統(tǒng)調(diào)機組可以基本滿足調(diào)峰要求，但節(jié)假日或遭遇極端惡劣天氣等特殊情況下的調(diào)峰能力明顯不足。

2.2 遼寧電網(wǎng)調(diào)峰存在問題

造成遼寧電網(wǎng)調(diào)峰困難的主要原因有以下幾點［3］：

a.電網(wǎng)峰谷差不斷增大，使電網(wǎng)調(diào)峰形勢日趨緊張；

b.核電機組連續(xù)投運，調(diào)峰矛盾進一步加??；

c.風(fēng)電快速發(fā)展，電源結(jié)構(gòu)不合理，電網(wǎng)調(diào)峰能力不足；

d.受最小運行方式制約，冬季供熱期間全網(wǎng)機組開機方式較大，而負(fù)荷較輕，造成電網(wǎng)調(diào)峰形勢進一步惡化；

e.水電裝機比重偏小，抽蓄電站頻繁調(diào)峰［4］；

f.供大于求矛盾突出，低谷調(diào)峰壓力巨大；

g.由于電煤質(zhì)量較差，東北地區(qū)火電受阻容量較大，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)調(diào)峰能力。

由于電煤質(zhì)量差，東北地區(qū)部分火電機組尖峰出力帶不上去，低谷減不下來，造成機組開機方式加大，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)的調(diào)峰能力。

3 電力平衡與調(diào)峰需求計算

3.1 電力平衡

計算水平年取2014～2020年，平衡方式選取冬季大負(fù)荷情況，進行全口徑電力電量平衡計算。

遼寧省屬于一次能源嚴(yán)重匱乏的省份，在合理安排省內(nèi)電源裝機的同時，為滿足省內(nèi)負(fù)荷增長需要，實現(xiàn)東北區(qū)域最大范圍內(nèi)資源優(yōu)化配置，需考慮受入?yún)^(qū)外電力。經(jīng)電力平衡計算：2015～2020年遼寧電網(wǎng)存在電力缺口，2015年將達(dá)到658萬kW，2020年將達(dá)到1 505萬kW，考慮省間電力流邊界條件，2015年遼寧電網(wǎng)還需省內(nèi)組織電源或通過特高壓受入電力475萬kW，遼寧省電力平衡表如表1所示。

表1 遼寧省電力平衡表萬kW

3.2 調(diào)峰需求

為校核遼寧電網(wǎng)未來調(diào)峰能力是否充足，需進行電網(wǎng)調(diào)峰能力平衡計算，遼寧省調(diào)峰平衡表如表2所示。

表2 遼寧省調(diào)峰平衡表

在充分挖掘水電和火電調(diào)峰潛力的前提下，遼寧電網(wǎng)2015年電網(wǎng)調(diào)峰需求得到基本滿足。如果火電機組為提高運行效益調(diào)峰深度有所降低或抽蓄機組降低調(diào)峰運行容量［5］，2015年遼寧電網(wǎng)會出現(xiàn)調(diào)峰不足，需要外區(qū)電力參與調(diào)峰。

2020年遼寧電網(wǎng)調(diào)峰壓力較大，在火電深度調(diào)峰和抽蓄機組全部投入調(diào)峰情況下，調(diào)峰容量僅有187萬kW，需要外區(qū)電力參與調(diào)峰的幅度較大。

遼寧電網(wǎng)調(diào)峰能力校核計算是在理想情況下計算得到的，實際運行中的調(diào)峰問題將較上述結(jié)果更為嚴(yán)峻。

4 特高壓電力參與調(diào)峰運行計算

根據(jù)遼寧電網(wǎng)調(diào)峰能力平衡計算可知，在不考慮外區(qū)電力參與調(diào)峰的情況下，遼寧電網(wǎng)面臨嚴(yán)重的風(fēng)電消納問題。

圖4為特高壓不同調(diào)峰深度參與調(diào)峰時遼寧省調(diào)峰容量盈余的變化，由圖4可知，隨著調(diào)峰深度的增加，2018年和2020年的調(diào)峰容量盈余持續(xù)增加，特高壓參與調(diào)峰作用明顯［6］，為了緩解遼寧電網(wǎng)的調(diào)峰壓力，特高壓必須參與調(diào)峰。

圖4 遼寧省調(diào)峰平衡表

對500 kV外區(qū)電力及特高壓電力參與調(diào)峰的運行方式進行計算時，作如下假設(shè)：

a.特高壓交流最大調(diào)峰深度為50%；

b.500 kV外區(qū)電力最大調(diào)峰深度為30%。

按照上述計算原則，對2015年、2018年和2020年遼寧電網(wǎng)考慮外區(qū)電力調(diào)峰能力進行平衡計算。特高壓參與調(diào)峰后，遼寧電網(wǎng)調(diào)峰能力得到提高，2015年、2018年和2020年調(diào)峰盈余分別為495萬kW、711萬kW和565萬kW。

5 結(jié)論

a.遼寧電網(wǎng)年最大峰谷差總體呈上升趨勢，用電結(jié)構(gòu)變化是主要原因，總體趨勢為曲折向上。

b.根據(jù)負(fù)荷預(yù)測水平以及電源規(guī)劃裝機情況進行平衡計算，遼寧電網(wǎng)存在電力供應(yīng)不足，在合理安排省內(nèi)電源裝機的同時，為滿足省內(nèi)負(fù)荷增長需要，實現(xiàn)東北區(qū)域最大范圍內(nèi)能源資源優(yōu)化配置，需要吸納外區(qū)電力滿足需要。

c.在不考慮外區(qū)電力調(diào)峰情況下，遼寧電網(wǎng)2015年、2018年調(diào)峰需求得到基本滿足。2020年遼寧電網(wǎng)調(diào)峰壓力較大，伴隨著風(fēng)電的快速發(fā)展，風(fēng)電消納問題越來越嚴(yán)重。

d.通過外區(qū)電力進行調(diào)峰，遼寧電網(wǎng)調(diào)峰能力得到提高，2015年和2018年可以滿足風(fēng)電消納。

［1］衣立冬，朱敏奕，魏 磊，等.風(fēng)電并網(wǎng)后西北電網(wǎng)調(diào)峰能力的計算方法［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2010，34（2）：129－132.

［2］國網(wǎng)遼寧省電力有限公司經(jīng)濟技術(shù)研究院.適應(yīng)特高壓電網(wǎng)接入的電網(wǎng)調(diào)峰問題研究報告［R］.沈陽：國網(wǎng)遼寧省電力有限公司經(jīng)濟技術(shù)研究院，2015.

［3］孫 峰，司紅代，孫曉非.智能電網(wǎng)多指標(biāo)綜合評估體系研究［J］.東北電力技術(shù)，2011，32（9）：1－7.

［4］張志鋒，徐 箭，閆秉科，等.考慮特高壓送風(fēng)電的湖北電網(wǎng)調(diào)峰方案［J］.電力自動化設(shè)備，2013，33（4）：6－11.

［5］張宏宇，印永華，申 洪，等.大規(guī)模風(fēng)電接入后的系統(tǒng)調(diào)峰充裕性評估［J］.中國電機工程學(xué)報，2011，31（22）：26－31.

［6］劉德偉，黃越輝，王偉勝，等.考慮調(diào)峰和電網(wǎng)輸送約束的省級系統(tǒng)風(fēng)電消納能力分析［J］.電力系統(tǒng)自動化，2011，35（22）：77－81.

Research on Electric Peak Shaving of Liaoning Power UHV Grid

LI Hua1，JIN Shi?xin2，ZHAO Lin1，SHANG Wen?ying1
（1.Economic Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110015，China；2.Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China）

Along with the planning of nuclear power and wind turbine production in succession at“thirteen five”period，the propor?tion of Liaoning power grid peak shaving declines further and do not participate in peaking.With the proportion of anti peak regulation further increases，peak shaving problem is becoming more and more severe.If extra power does not participate in peak power peaking，the situation of Liaoning will become very serious by the year 2020.This paper uses peak abundance as the evaluation index based on the analysis of load characteristics and power characteristics of Liaoning province，the suggestions of the special high?voltage power peaking are put forward.

UHV；Power balance；Peak；Peak?shaving margin

TM73

A

1004－7913（2015）12－0013－03

李 華（1986—），女，碩士，工程師，從事電網(wǎng)規(guī)劃研究工作。

2015－09－30）