山西低熱值煤電源規(guī)劃及其對電網(wǎng)的影響

任愛平

（國網(wǎng)山西省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，山西 太原 030001）

山西低熱值煤電源規(guī)劃及其對電網(wǎng)的影響

任愛平

（國網(wǎng)山西省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，山西 太原 030001）

以2015年為規(guī)劃水平年，結(jié)合山西電網(wǎng)現(xiàn)狀與低熱值煤電源規(guī)劃情況，探討了在低熱值煤電源與電力外送通道建設(shè)時序不同步條件下，部分低熱值煤電源由外送轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)消，從而對山西電網(wǎng)產(chǎn)生的影響。最后建議統(tǒng)籌規(guī)劃電源與輸電網(wǎng)絡(luò)，促使二者協(xié)調(diào)發(fā)展，避免盲目建設(shè)造成浪費(fèi)。

低熱值煤；外送通道；建設(shè)時序

2013年6月，國家能源局首次下放低熱值煤發(fā)電項目核準(zhǔn)權(quán)，將低熱值煤發(fā)電項目核準(zhǔn)權(quán)限委托給山西省政府，這是國家支持山西綜改試驗、轉(zhuǎn)型跨越發(fā)展的一項重大舉措。低熱值煤發(fā)電是山西省加快推進(jìn)電力建設(shè)的重要內(nèi)容，也是山西省實現(xiàn)高碳產(chǎn)業(yè)低碳發(fā)展、黑色產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展的重要途徑，同時也關(guān)系到山西省“十二五”電力目標(biāo)的實現(xiàn)和山西綜合能源基地的順利建成[1]。

1 發(fā)展低熱值煤發(fā)電產(chǎn)業(yè)的意義

低熱值煤發(fā)電是以煤矸石、煤泥、中煤等低熱值煤為主要燃料進(jìn)行發(fā)電，是低熱值煤利用的最好方式，也是促進(jìn)煤炭生產(chǎn)和利用方式變革的重要途徑之一。為貫徹黨中央、國務(wù)院關(guān)于加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的戰(zhàn)略部署，落實“十二五”規(guī)劃綱要提出的優(yōu)先發(fā)展煤矸石等綜合利用發(fā)電要求，實現(xiàn)低熱值煤發(fā)電產(chǎn)業(yè)又好又快發(fā)展，國家能源局出臺了國能電力［2011］396號《關(guān)于促進(jìn)低熱值煤發(fā)電產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知》，對促進(jìn)低熱值煤發(fā)電產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展提出了指導(dǎo)意見和具體規(guī)定，為低熱值煤發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展指明了方向并且提供了政策支持。

山西是全國最重要的能源基地之一，全省煤炭資源豐富。隨著煤炭的大量開采、洗選加工，產(chǎn)生了大量的低熱值煤。長期以來山西省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏重，煤炭產(chǎn)業(yè)附加值低，產(chǎn)業(yè)鏈短。目前，山西省低熱值煤消耗約每年2 000萬t，大量未利用的煤矸石、煤泥等長期在礦區(qū)堆存，易自燃并釋放有害氣體，污染大氣環(huán)境，同時經(jīng)雨水淋溶，也會污染水體和土壤。另外，部分煤矸石、煤泥、洗中煤摻混在優(yōu)質(zhì)煤中長距離運(yùn)輸，增加運(yùn)輸能耗，加劇運(yùn)力緊張矛盾。利用低熱值煤發(fā)電，對于山西能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境治理、能源利用效率提高等具有重要的意義[1]。

2 山西省低熱值煤發(fā)電發(fā)展規(guī)劃

根據(jù)《山西省發(fā)展與改革委員會關(guān)于山西省“十二五”低熱值煤發(fā)電項目開展前期工作的請示》 （共三批），“十二五”期間晉北、晉中、晉東三大煤炭基地共開發(fā)低熱值煤發(fā)電項目25項，裝機(jī)容量為19 200 MW。其中，北部電網(wǎng)6 320 MW，中部電網(wǎng)8 700MW，南部電網(wǎng)4 300 MW。截至目前，低熱值煤項目已取得路條項目17項，容量共計14 540 MW。其中，北部電網(wǎng)5 440 MW，中部電網(wǎng)6 700 MW，南部電網(wǎng)2 400 MW（見表1）。

表1 山西省“十二五”低熱值煤發(fā)電項目表MW

3 電力市場需求分析

截至2013年底，山西電網(wǎng)總裝機(jī)57 673MW。根據(jù)最新低熱值煤規(guī)劃和電源前期進(jìn)展情況，預(yù)計2015年山西電網(wǎng)總裝機(jī)將達(dá)到85 000MW，按照省內(nèi)負(fù)荷水平預(yù)測，考慮“十二五”期間，工業(yè)經(jīng)濟(jì)在全省經(jīng)濟(jì)發(fā)展中仍占主導(dǎo)地位，2015年最大發(fā)電負(fù)荷預(yù)計為33 100MW。明顯可見，到2015年山西電網(wǎng)自身將無法消納如此大規(guī)模的電源容量，電力外送成為必然選擇。

目前山西電網(wǎng)僅有9回500 kV及1回1 000 kV外送通道，輸送能力分別為13000MW及5000MW，輸送功率已接近極限，外送能力明顯不足，無法滿足政府規(guī)劃的電力外送需求。根據(jù)國家能源局綜合司國能綜電力【2013】602號文《關(guān)于征求推進(jìn)大型煤電基地開發(fā)建設(shè)指導(dǎo)意見（征求意見稿）的函》精神，未來晉北、晉中、晉東煤電基地富裕電力主要向華北、豫鄂湘贛、華東地區(qū)輸送。相應(yīng)的，山西特高壓變電站及電力外送通道主要結(jié)合國家電網(wǎng)公司的電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃以及國家能源局組織的《關(guān)于開展落實大氣污染物防治行動計劃電網(wǎng)實施方案》來進(jìn)行規(guī)劃，主要包括1個特高壓直流、2個特高壓交流及1個500 kV點對網(wǎng)外送通道，共新增電力輸送能力16 000MW。

4 低熱值煤電源接入系統(tǒng)原則

低熱值煤電源具體接入系統(tǒng)原則如下。

a）考慮到電源項目接入系統(tǒng)方案的不確定性，為保證大規(guī)模電源接入與送出，同時滿足負(fù)荷發(fā)展需求，應(yīng)適時完善省內(nèi)500 kV主網(wǎng)架，繼續(xù)加強(qiáng)北電南送通道建設(shè)，以提高電網(wǎng)的適應(yīng)性。

b）山西電網(wǎng)作為送端電網(wǎng)，特高壓站在山西電網(wǎng)中的作用主要是匯集電源進(jìn)行外送。隨著特高壓通道的深入推進(jìn)，考慮特高壓站與山西主網(wǎng)相連，但二者如何聯(lián)系成為迫切需要解決的問題。無論是交流站還是直流站，與山西主網(wǎng)相連后有兩個主要問題有待解決：一是500 kV電網(wǎng)短路電流超標(biāo)，二是兩者相聯(lián)形成電磁環(huán)網(wǎng)，發(fā)生的潮流轉(zhuǎn)移會影響特高壓西電東送通道的輸送能力。

c）距離特高壓站較近的電廠，300 MW級機(jī)組考慮同一投資主體的兩個電廠聯(lián)合以500 kV電壓等級直接接入特高壓站，600MW級機(jī)組考慮以500 kV電壓等級直接接入特高壓站；距離特高壓站較遠(yuǎn)的電廠，考慮就近建設(shè)500 kV匯集站，300 MW級機(jī)組一般以220 kV電壓等級接入?yún)R集站，600MW級機(jī)組以500 kV電壓等級接入?yún)R集站，匯集站以2～3回500 kV線路接入特高壓站。

d）相對分散、不易匯集的電廠考慮就近接入省內(nèi)500 kV或220 kV電網(wǎng)。

5 低熱值煤電源對山西電網(wǎng)的影響

雖然規(guī)劃中部分低熱值煤電源將進(jìn)行匯集，然后通過特高壓交、直流外送通道實現(xiàn)外送，對山西電網(wǎng)的影響不會很大。但實際建設(shè)過程中，可能存在電源與外送通道建設(shè)時序不同步，超前建成的低熱值煤電源則需按照過渡方案短時接入山西電網(wǎng)，待特高壓變電站及外送通道具備條件后再根據(jù)最終方案進(jìn)行倒接，從而實現(xiàn)電力外送。在這個過程中，大量低熱值煤電源的接入就會對山西電網(wǎng)造成一定的影響。主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

5.1 加重山西北部電網(wǎng)窩電問題

山西發(fā)電裝機(jī)以坑口電站為主，目前接入北部電網(wǎng)的裝機(jī)容量大、負(fù)荷小，需要通過北中部500 kV通道神二—忻州—侯村雙回線路和朔州—云頂山線路將大量的富裕電力送至中南部電網(wǎng)。目前受忻侯雙N-1熱穩(wěn)制約，北電南送通道極限輸送功率為4 500MW左右，北部窩電1 000MW。隨著北部大量常規(guī)煤電及低熱值煤電源的陸續(xù)接入，北部電網(wǎng)窩電容量將進(jìn)一步上升，即使新增北部特高壓外送通道，到2015年仍將窩電3 000MW左右。

5.2 加重大同電網(wǎng)穩(wěn)定問題

大同電網(wǎng)通過500 kV神雁雙回線路與山西主網(wǎng)相連，通過大房三回線與華北電網(wǎng)相連；大同220 kV電網(wǎng)與忻朔電網(wǎng)已實現(xiàn)硬解環(huán)。當(dāng)神雁雙N-2故障時，大同電網(wǎng)存在穩(wěn)定問題；再加上京隆1 200MW機(jī)組并入大同電網(wǎng)，若大同地區(qū)的同煤塔山電廠二期低熱值煤1 320MW過渡期間仍接入大同電網(wǎng)，就會進(jìn)一步加重大同電網(wǎng)的穩(wěn)定問題。

5.3 加重部分500 kV主變重載問題

忻朔電網(wǎng)為電力輸出型電網(wǎng)，忻朔220 kV側(cè)機(jī)組正常開機(jī)，朔州500 kV主變一臺故障，另一臺過載，不滿足N-1要求。若同煤朔南低熱值煤熱電廠700MW等火電機(jī)組以及大量風(fēng)電機(jī)組接入朔州電網(wǎng)，朔州主變過載問題將更加嚴(yán)重。另外，侯村、霍州、臨汾、運(yùn)城主變N-1重載。山西北、中、南部都存在相對分散、不易匯集的低熱值煤電源就近接入當(dāng)?shù)?00 kV或220 kV電網(wǎng)進(jìn)行消納，將會使原來重載的主變問題更加嚴(yán)重。

5.4 加重局部地區(qū)電網(wǎng)短路電流超標(biāo)問題

目前太原電網(wǎng)侯村、冶峪、趙家山等站220 kV母線短路電流超標(biāo)，采取斷開冶峪—南社雙回線路和侯村—馬莊線路的臨時措施控制短路電流水平。2013—2015年隨著太原嘉節(jié)燃?xì)怆姀S、華能東山燃?xì)怆姀S的逐步投產(chǎn)，中部電網(wǎng)短路電流超標(biāo)問題將更加突出。陽泉電網(wǎng)隨著河坡以大代小電廠、遠(yuǎn)盛電廠的逐步投產(chǎn)，陽泉500 kV站220 kV母線、陽光電廠220 kV母線短路電流超標(biāo)。南部電網(wǎng)隨著陽城熱電、安峪熱電、侯馬熱電的逐步投產(chǎn)，臨汾500 kV站220 kV母線短路電流超標(biāo)。若在上述地區(qū)接入低熱值煤電源，則會加重其短路電流超標(biāo)問題。

6 結(jié)論

綜上所述，若低熱值煤電源與外送通道建設(shè)時序不匹配，就會將部分電能的消納壓力轉(zhuǎn)嫁到山西電網(wǎng)內(nèi)部，對山西電網(wǎng)造成較大的沖擊和影響，對電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)也是重大的考驗。因此，建議煤電基地規(guī)劃應(yīng)與相應(yīng)的國家電力規(guī)劃、國家電網(wǎng)規(guī)劃相協(xié)調(diào)，根據(jù)市場需求及電力平衡，同步規(guī)劃山西電力外送通道并合理規(guī)劃完善山西省內(nèi)電網(wǎng)主網(wǎng)架，使電網(wǎng)建設(shè)適度超前電源規(guī)劃，為電源點的合理接入創(chuàng)造條件，盡量避免盲目建設(shè)造成浪費(fèi)，為山西綜合能源基地的順利建設(shè)和煤電一體化戰(zhàn)略的實施打好堅實的基礎(chǔ)。

［1］ 張卓婭.山西煤炭新政發(fā)力產(chǎn)業(yè)發(fā)展［J］.現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2013（17）：9-11.

The Planning of Low Calorific Value Coal Source in Shanxi Province and Its Influence on Shanxi Power Grid

REN Aiping
（State Grid Econom ic and Technical Research Institute of SEPC，Taiyuan，Shanxi 030001，China）

2015 is the year forplanning,with this asan opportunity,combined with the status of Shanxipowergrid and the planning situation of low calorific value coal,this paper has presented the influencesof low calorific value coal source on Shanxipower grid.Due to asynchronous construction ofpower transmission channel,partof the coalsources are self-consumed rather than transmissioned.Finally,it issuggested thatcoordinated planning should be considered in order toavoid theunnecessary financialandmaterialwaste.

low calorific value coal；transmission lines；construction sequence

TM73

A

1671-0320（2015）02-0047-03

2014-12-20，

2015-02-03

任愛平（1981），女，山西朔州人，2007年畢業(yè)于華北電力大學(xué)電力電子與電力傳動專業(yè)，工程師，從事電網(wǎng)規(guī)劃工作。