遼寧1 000 kV交流特高壓500 kV聯(lián)網(wǎng)方案研究

李常信，常福剛，沈 方，宋穎巍，張明理，史 喆，商文穎

（國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110015）

遼寧1 000 kV交流特高壓500 kV聯(lián)網(wǎng)方案研究

李常信，常福剛，沈 方，宋穎巍，張明理，史 喆，商文穎

（國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110015）

近些年，東北地區(qū)包括風(fēng)能、核能［1］等新能源得到較大發(fā)展，特高壓［2］進(jìn)入東北地區(qū)電網(wǎng)規(guī)劃。分析了遼寧電網(wǎng)的現(xiàn)狀及其存在的主要問(wèn)題，并采用多種方法對(duì)遼寧電網(wǎng)的全社會(huì)用電量和最大負(fù)荷進(jìn)行了預(yù)測(cè)。對(duì)東北地區(qū)2030年特高壓電網(wǎng)規(guī)劃進(jìn)行了介紹?；诔绷?、穩(wěn)定、可靠性、電能消納、滿(mǎn)足電源送出等方面給出遼寧地區(qū)各特高壓變電站500 kV聯(lián)網(wǎng)推薦方案并應(yīng)用BPA程序4.15版進(jìn)行潮流、穩(wěn)定、短路電流等計(jì)算，并就特高壓發(fā)展提出一些建議。

特高壓；接網(wǎng)方案；負(fù)荷預(yù)測(cè)；BPA程序

1 遼寧電網(wǎng)現(xiàn)狀及其存在的主要問(wèn)題

1.1 遼寧電網(wǎng)現(xiàn)狀

2013年，遼寧省全社會(huì)用電量達(dá)到2 008億kWh，全社會(huì)最大負(fù)荷達(dá)到31 200 MW，電網(wǎng)最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)達(dá)到6 437 h。

1.2 遼寧電網(wǎng)存在的主要問(wèn)題

a.500 kV網(wǎng)架還需進(jìn)一步完善

隨著局部地區(qū)負(fù)荷的快速增長(zhǎng)和大型點(diǎn)負(fù)荷的突增，遼陽(yáng)、鞍山、朝陽(yáng)以及沈陽(yáng)南部地區(qū)仍然存在檢修方式限電的風(fēng)險(xiǎn)；此外，遼寧中部500 kV外層環(huán)網(wǎng)尚需完善。阜新、鐵嶺地區(qū)火電裝機(jī)及風(fēng)電并網(wǎng)規(guī)模較大，隨著風(fēng)電裝機(jī)的繼續(xù)增長(zhǎng)，受網(wǎng)架約束，存在出力受限問(wèn)題；全省大型熱電機(jī)組的快速增長(zhǎng)也將帶來(lái)短路電流超標(biāo)問(wèn)題，需要進(jìn)一步完善500 kV主干網(wǎng)架予以解決。

b.電網(wǎng)調(diào)峰比較困難

近幾年，遼寧電網(wǎng)熱電機(jī)組發(fā)展較快，截止2013年底，遼寧電網(wǎng)30 270 MW火電機(jī)組裝機(jī)中，有60%為供熱機(jī)組，同時(shí)，風(fēng)電并網(wǎng)容量及裝機(jī)占比快速增長(zhǎng)，已占總電源裝機(jī)的14.21%，而水電裝機(jī)占比僅為6.87%，省內(nèi)蒲石河抽水蓄能電站1.2 GW裝機(jī)調(diào)峰用于整個(gè)東北電網(wǎng)。目前，紅沿河1、2號(hào)核電機(jī)組已投產(chǎn)，3、4號(hào)核電機(jī)組計(jì)劃今明兩年投產(chǎn)，遼寧電網(wǎng)調(diào)峰［3］能力不足的問(wèn)題將日益突出，不僅嚴(yán)重影響風(fēng)電的消納，而且給電網(wǎng)安全運(yùn)行帶來(lái)了較大影響，尤其冬季取暖期，電網(wǎng)調(diào)峰十分困難。

c.局部地區(qū)供電可靠性不高的問(wèn)題依然存在

220 kV電網(wǎng)還有3座單線單變變電站，局部地區(qū)220 kV變電站串帶運(yùn)行，檢修方式存在599號(hào)文件規(guī)定的事故風(fēng)險(xiǎn)；66 kV市轄供電區(qū)單線單變比例為9.38%，縣級(jí)供電區(qū)單線單變比例為22.64%，縣域供電區(qū)單線單變較多以及單線串帶多座變電站的問(wèn)題依然存在。

2 遼寧地區(qū)負(fù)荷預(yù)測(cè)

2.1 用電量需求預(yù)測(cè)

綜合采用產(chǎn)值單耗法、電力彈性系統(tǒng)法和人均用電量法3種方法，并參考專(zhuān)家意見(jiàn)得出用電量預(yù)測(cè)結(jié)果，如表1所示。

表1 遼寧省全社會(huì)用電量預(yù)測(cè)結(jié)果

2.2 最大負(fù)荷預(yù)測(cè)

最大負(fù)荷預(yù)測(cè)通常利用已預(yù)測(cè)出的全社會(huì)用電量，參考近期已發(fā)生的最大負(fù)荷小時(shí)數(shù)，并分析影響其未來(lái)變化的相關(guān)因素，預(yù)測(cè)全社會(huì)最大負(fù)荷，全社會(huì)最大負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果如表2所示。

表2 遼寧省全社會(huì)最大負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果

3 東北地區(qū)2030年1 000 kV交流特高壓規(guī)劃

3.1 規(guī)劃目的

a.優(yōu)化配置東北及周邊地區(qū)能源資源

以國(guó)家能源發(fā)展戰(zhàn)略為指導(dǎo)，立足于在更大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)能源資源的優(yōu)化配置，堅(jiān)持安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的原則，構(gòu)建結(jié)構(gòu)堅(jiān)強(qiáng)的輸電系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)大煤電基地和大風(fēng)電基地的跨地區(qū)、遠(yuǎn)距離、大容量、低損耗、高效率輸送提供保證。

b.構(gòu)建規(guī)模電力輸送通道

遼寧電網(wǎng)是東北電網(wǎng)的負(fù)荷中心，黑龍江省、吉林省、蒙東地區(qū)、俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)、蒙古國(guó)地區(qū)負(fù)荷較小，特高壓電網(wǎng)的建設(shè)應(yīng)構(gòu)建規(guī)模電力輸送通道，利用特高壓的技術(shù)優(yōu)勢(shì)提高負(fù)荷中心整體電力受入能力以及對(duì)華北地區(qū)的電力支援能力，滿(mǎn)足整個(gè)地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展和人民生活用電需求，支持國(guó)家京津冀一體化戰(zhàn)略的實(shí)施。

c.支撐500 kV骨干網(wǎng)架，支持500 kV變電站大分區(qū)運(yùn)行

特高壓電網(wǎng)建成后，應(yīng)成為500 kV受端電網(wǎng)強(qiáng)有力的支撐，成為受端立體化電網(wǎng)的主要支柱，特高壓電網(wǎng)應(yīng)在城市群的受端電網(wǎng)外圍，形成環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，將雙層或多層電網(wǎng)分別接入特高壓變電站，成為連接立體化受端電網(wǎng)的支撐點(diǎn)，提高受端電網(wǎng)的供電可靠性和安全性，同時(shí)也降低500 kV電網(wǎng)的短路電流水平。

d.滿(mǎn)足核電送出需要

發(fā)展核電可改善東北地區(qū)能源結(jié)構(gòu)，優(yōu)化電源布局，推動(dòng)能源建設(shè)向清潔、高效、環(huán)保方向發(fā)展。目前東北地區(qū)開(kāi)展前期工作的核電主要分布在遼寧沿海及吉林地區(qū)。核準(zhǔn)在建項(xiàng)目容量2000 MW，路條項(xiàng)目容量4 500 MW，開(kāi)展選址工作的遼寧徐大堡后續(xù)、莊河和吉林靖宇等項(xiàng)目容量共計(jì)20 000 MW。雖然遼寧地區(qū)電力缺口大，但是整個(gè)東北地區(qū)屬于電力過(guò)剩地區(qū)，特高壓電網(wǎng)的建設(shè)應(yīng)充分考慮核電基地的接網(wǎng)、輸送及消納方向。

3.2 規(guī)劃方案

建設(shè)覆蓋東北黑、吉、遼三省和蒙東的“日”字形特高壓交流環(huán)網(wǎng)，并向西延伸至蒙東呼倫貝爾能源基地，向東北延伸至黑龍江東部能源基地，向南延伸接入沿海核電。規(guī)劃方案如圖1所示。

圖1 2030年?yáng)|北地區(qū)特高壓規(guī)劃方案

縱向西通道聯(lián)接蒙東呼倫貝爾、黑龍江西部、吉林西部、霍林河能源基地，匯集電源；縱向東通道聯(lián)接黑龍江東部能源基地和東北核心城市，匯集電力、支撐負(fù)荷中心供電；橫向三回通道形成東北特高壓環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提高全區(qū)資源優(yōu)化配置能力和安全運(yùn)行水平。

4 遼寧地區(qū)1 000 kV特高壓500 kV聯(lián)網(wǎng)方案

4.1 聯(lián)網(wǎng)原則

a.1 000 kV特高壓變電站500 kV聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)線截面選擇

根據(jù)《國(guó)家電網(wǎng)公司輸變電工程可行性研究?jī)?nèi)容深度規(guī)定（試行）》中“兩型”電網(wǎng)建設(shè)思路和原則：500 kV交流導(dǎo)線截面宜采用400×4 mm2、500×4 mm2、630×4 mm2、720×4 mm2，主網(wǎng)架線路宜選用630×4 mm2以上。結(jié)合特高壓電網(wǎng)規(guī)劃，兼顧區(qū)內(nèi)負(fù)荷發(fā)展需要并為特高壓電網(wǎng)提供支撐，特高壓變電站500 kV送出線路屬于主網(wǎng)架線路，因此新建線路導(dǎo)線截面宜選擇630×4 mm2。

b.1 000 kV特高壓變電站500 kV聯(lián)網(wǎng)出線回路數(shù)

根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司特高壓電網(wǎng)與500 kV電網(wǎng)接網(wǎng)原則，遼寧電網(wǎng)內(nèi)各特高壓變電站應(yīng)作為受端超高壓電網(wǎng)中的樞紐節(jié)點(diǎn)，確保充分發(fā)揮特高壓電網(wǎng)的主網(wǎng)架作用，均考慮至少以2個(gè)通道4回500 kV線路分散接入500 kV電網(wǎng)。所以，特高壓變電站初期500 kV出線回路數(shù)為4回及以上。

區(qū)內(nèi)特高壓變電站最終規(guī)模均按4×4 500 MVA主變考慮，因其容載比按2.0設(shè)計(jì)，結(jié)合導(dǎo)線截面為630×4 mm2的500 kV線路的熱穩(wěn)定極限，為確保電力在其覆蓋范圍內(nèi)合理消納，每座變電站最終需有6～12回500 kV出線接入地區(qū)電網(wǎng)。

4.2 聯(lián)網(wǎng)方案

從潮流、穩(wěn)定、供電可靠性、各線路電力較為均勻、接網(wǎng)可靠性較高、電能消納、滿(mǎn)足電源送出、考慮核電接網(wǎng)需求等方面考慮，對(duì)遼寧地區(qū)各特高壓變電站500 kV聯(lián)網(wǎng)推薦方案如圖2～圖4所示。

應(yīng)用BPA程序4.15版計(jì)算。

潮流計(jì)算：遠(yuǎn)景年在省外電源布局和省內(nèi)負(fù)荷梳理科學(xué)合理，且電源開(kāi)機(jī)方式及無(wú)功裝置配置優(yōu)化完善的前提下，正常及N?1方式無(wú)線路變壓器過(guò)載現(xiàn)象，各級(jí)母線電壓及線路潮流均在允許范圍內(nèi)。

穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果如表3所示。

結(jié)果表明：擬定方案能夠滿(mǎn)足遼寧電網(wǎng)受電需求。

圖2 沈陽(yáng)東特高壓500 kV聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)期推薦方案

圖3 營(yíng)口特高壓500 kV聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)期推薦方案

圖4 錦州特高壓500 kV聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)期推薦方案

表3 各方案暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果

在不采取變壓器分裂運(yùn)行、解環(huán)等降低短路電流水平等措施的情況下，短路電流計(jì)算結(jié)果表明，部分變電站存在短路電流超標(biāo)現(xiàn)象，需采取措施降低短路電力水平。

5 建議

a.加強(qiáng)跨區(qū)電力通道建設(shè)力度

為解決東北地區(qū)“窩電”問(wèn)題，在建設(shè)區(qū)內(nèi)特高壓的基礎(chǔ)上，應(yīng)加強(qiáng)跨區(qū)電力外送通道建設(shè)，滿(mǎn)足煤電和風(fēng)電基地開(kāi)發(fā)、外送，應(yīng)重點(diǎn)建設(shè)蒙東地區(qū)電力外送通道。

加快研究東北—華北特高壓輸電通道規(guī)劃、建設(shè)力度以解決東北—華北之間500 kV層面輸電通道輸電能力受限問(wèn)題，促進(jìn)東北地區(qū)“窩電”問(wèn)題得以解決。

加大利用國(guó)外戰(zhàn)略資源力度，加強(qiáng)俄羅斯遠(yuǎn)東、蒙古國(guó)電力送東北地區(qū)通道建設(shè)，把周邊地區(qū)納入東北地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，符合國(guó)家戰(zhàn)略利益。

b.加強(qiáng)區(qū)內(nèi)機(jī)組直供華北地區(qū)工作力度

加強(qiáng)東北地區(qū)靠近華北地區(qū)的機(jī)組（如葫蘆島地區(qū)、朝陽(yáng)地區(qū)、赤峰地區(qū)）尤其是調(diào)峰能力不足或者其機(jī)組性質(zhì)嚴(yán)重限制其調(diào)峰能力的機(jī)組改接華北電網(wǎng)的工作力度，既可以緩解地區(qū)窩點(diǎn)形勢(shì)，又可以?xún)?yōu)化區(qū)內(nèi)電力流向，利于特高壓安全穩(wěn)定運(yùn)行。

c.深入研究降低短路電流水平的措施

特高壓投產(chǎn)之前應(yīng)深入研究降低短路電流水平技術(shù)措施［4］的可能性及可行性，諸如：特高壓變壓器分裂運(yùn)行、特高壓變壓器中性點(diǎn)加裝電抗［5－6］、500 kV線路實(shí)施解環(huán)［7］等措施，為特高壓過(guò)渡方式和特高壓投產(chǎn)后安全穩(wěn)定運(yùn)行提供科學(xué)建議。

d.加強(qiáng)新技術(shù)應(yīng)用力度

加強(qiáng)可控串補(bǔ)等新技術(shù)應(yīng)用研究，改善系統(tǒng)阻尼，提高特高壓電網(wǎng)安全穩(wěn)定水平。

［1］ 田增垚，張明理，張 楠.東北電網(wǎng)風(fēng)電調(diào)度管理模式探討［J］.東北電力技術(shù)，2011，32（10）：40－42.

［2］ 王曉剛，印永華，班連庚，等.1 000 kV特高壓交流試驗(yàn)示范工程系統(tǒng)調(diào)試綜述［J］.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2009，29（22）：12－18.

［3］ 葉 鵬，馬曉東，朱 鈺，等.核電機(jī)組參與電網(wǎng)聯(lián)合調(diào)峰策略研究綜述［J］.東北電力技術(shù)，2014，35（9）：55－59.

［4］ 李繼紅，黃良寶，徐 謙，等.一種降低短路電流水平的措施—母線分裂運(yùn)行［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2001，25（14）：62－64.

［5］ 劉海軍，韓民曉，文 俊，等.特高壓雙回線路并聯(lián)電抗器中性點(diǎn)小電抗的優(yōu)化設(shè)計(jì)［J］.電力自動(dòng)化設(shè)備，2009，29（11）：87－91.

［6］ 朱天游.500 kV自耦變電壓中性點(diǎn)經(jīng)小電抗接地方式在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.電網(wǎng)技術(shù)，1999，23（4）：15－18.

［7］ 何鈺江.重慶電網(wǎng)500／220 kV電磁環(huán)網(wǎng)最優(yōu)解環(huán)模型和算法研究［D］.重慶：重慶大學(xué)，2007年.

Research on 500 kV Connect Network Scheme for Liaoning 1 000 kV Ultra High Voltage

LI Chang?xin，CHANG Fu?gang，SHEN Fang，SONG Ying?wei，ZHANG Ming?li，SHI Zhe，SHANG Wen?ying
（Economic Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110015，China）

New energy such as wind power and nuclear power has been developed fast in Northeast China and ultra high voltage comes into Northeast China Region Power Grid plan.This paper analyses the present situation and the existing problems of Liaoning electric power and forecasts the total electricity consumption and the maximum load by using forecasting methods.It introduces the Ultra High Voltage power system planning of the Northeast China 2030.This paper gives the recommendations of Liaoning ultra high voltage 500 kV network based on the load flow，the stability，the reliability，and the satisfying source sending out.Some calculations such as the load flow，the stability and the short?circuit current are taken by BPA，some suggestions ar given on the development of the ultra high voltage.

Ultra high voltage；Connect network scheme；Load forecast；BPA procedure

TM723

A

1004－7913（2015）04－0016－04

2015－01－02）

李常信（1982—），碩士，工程師，主要從事電網(wǎng)規(guī)劃工作。