九江地區(qū)20kV網(wǎng)架方案優(yōu)化研究

陳會員，肖 園，唐 瑋，王 偉，雷 濤

（國網(wǎng)江西省電力有限公司經(jīng)濟技術(shù)研究院，江西 南昌 330043）

0 引言

輸電斷面的有功潮流控制是電網(wǎng)實際運行中的重要防控手段，它主要依據(jù)《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》中的N-1原則分布計算靜態(tài)安全潮流約束和動態(tài)安全潮流約束[1-2]。靜態(tài)安全潮流約束是限制電網(wǎng)區(qū)間傳輸功率的主要因素，分區(qū)間的功率交換能力計算是電力系統(tǒng)的一項重要研究課題，目前已提出了許多計算方法，但大多數(shù)計算方法都是在基態(tài)潮流條件下分別增加給定發(fā)電機負荷接點的送受功率，進而求解兩組節(jié)點間的極限傳輸容量[3-4]。但由于發(fā)電機節(jié)點的功率調(diào)整只能基于設(shè)定的目標方案，而這種設(shè)定的方案與實際系統(tǒng)運行方式之間往往存在較大的誤差，因此計算區(qū)域間功率交換能力不僅取決于數(shù)學模型和算法的精度，而且取決于各種運行方式的變化[5-6]。本文主要采取N-1靜態(tài)約束方法，依托電網(wǎng)實際，結(jié)合地區(qū)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及電網(wǎng)運行變化計算區(qū)域斷面電力交換能力，根據(jù)計算結(jié)果優(yōu)化潮流分布，針對地區(qū)電網(wǎng)存在的斷面受限問題提出科學可行的優(yōu)化方案。

九江供電區(qū)位于江西北部，目前主要依托馬回嶺、石鐘山2座500 kV變電站以及九江電廠、柘林水電廠2座統(tǒng)調(diào)電源供電，隨著九江八里湖新區(qū)的建設(shè)、武九客專的全線貫通，近年來九江西部地區(qū)負荷發(fā)展迅速，九江西部受電斷面潮流較重，度夏、度冬期間陸續(xù)出現(xiàn)重過載問題；另外后續(xù)隨著神華兩臺百萬級別大容量機組的投產(chǎn)以及九江東部地區(qū)大量風電等新能源并網(wǎng)運行，九江電廠滿發(fā)易引發(fā)其送出通道出現(xiàn)N-1過載問題，九江電廠小開機易引發(fā)九江東部與九江中西部之間的聯(lián)絡(luò)通道出現(xiàn)N-1過載問題，因此優(yōu)化江西北部地區(qū)220 kV網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和潮流分布，制定合理分片分區(qū)方案，消除九江地區(qū)220 kV電網(wǎng)供電瓶頸，顯得尤為重要。

1 九江電網(wǎng)概況

截至2017年底，九江供電區(qū)域內(nèi)有500 kV變電站3座（石鐘山變、馬回嶺變、永修變），容量3 250 MVA；有220 kV公用變電站17座，主變28臺，主變?nèi)萘? 380 MVA；有220 kV專用變6座，主變11臺，容量1 004.5 MVA。有統(tǒng)調(diào)電源裝機2 618.2 MW，其中火電裝機1 360 MW，水電裝機532 MW，風電等新能源裝機726.2 MW，主要分布在九江東部地區(qū)。

九江地區(qū)220 kV網(wǎng)架主要存在問題：

1）由于近幾年九江地區(qū)負荷增長較快，九江中西部斷面受電能力已趨于飽和，難以滿足地區(qū)負荷發(fā)展需要；

2）隨著神華電廠兩臺百萬機組陸續(xù)投運、九江地區(qū)新能源等電源陸續(xù)投產(chǎn)，九江電廠南送通道存在N-1重過載問題，九江電廠將存在窩出力風險；

3）受港山、湖山線（LGJ-400導(dǎo)線）小線徑導(dǎo)線限制，九江中部地區(qū)開機方式調(diào)整困難，并且不利于地區(qū)風電等新能源電力的全額送出。

2 負荷預(yù)測

根據(jù)預(yù)測，到2020年，九江地區(qū)統(tǒng)調(diào)最高負荷將達到3 550 MW，“十三五”年均增速為10.99%；九江中心區(qū)負荷將達到800 MW，“十三五”年均增速為10.53%，九江東部地區(qū)負荷將達到850 MW；“十三五”年均增速為11.69%，詳見表1。

表1 2020年九江地區(qū)負荷預(yù)測

3 近期電源及電網(wǎng)規(guī)劃

3.1 近期電源規(guī)劃

根據(jù)《九江“十三五”電網(wǎng)滾動規(guī)劃調(diào)整報告》（2016版），“十三五”期間，九江地區(qū)將投產(chǎn)統(tǒng)調(diào)火電廠1座，即神華電廠，裝機容量2×1 000 MW，新增統(tǒng)調(diào)風電597.52 MW。到2020年，九江電網(wǎng)電源裝機總?cè)萘繉⑦_到5 388.7 MW，其中火電3 360 MW，水電532 MW，風電等新能源1 496.7 MW；九江中部及東部地區(qū)火電裝機增加至3 360 MW，風電裝機增加至543.2 MW，九江中東部地區(qū)電源分布較為集中，存在較大的送出壓力。

3.2 近期電網(wǎng)規(guī)劃

根據(jù)規(guī)劃，“十三五”期間，九江地區(qū)將新建九江西（1×1 000 MVA）1座500 kV變電站，擴建石鐘山3號主變（1×750 MVA）；新建威家、馬垱、華林等3座220 kV變電站，擴建紅光、楊家?guī)X等6座220 kV變電站。2020年九江電網(wǎng)220 kV及以上電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 2020年九江電網(wǎng)220 kV及以上電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

4 網(wǎng)架校核及網(wǎng)架方案優(yōu)化

4.1 網(wǎng)架校核

1）方式安排。

為校核網(wǎng)架，盡可能反映電網(wǎng)實際運行狀況，仿真計算采用夏季大負荷方式和夏季平均大負荷兩種方式。兩種方式下九江地區(qū)九江電廠、神華電廠均滿出力運行，九江地區(qū)風電出力按地區(qū)風電裝機容量的80%考慮（參考九江地區(qū)風電實際出力特性），220 kV及以上電網(wǎng)采取全接線方式。

2）優(yōu)化前網(wǎng)架校核。

仿真結(jié)果表明，網(wǎng)架優(yōu)化前，夏季大負荷和平均大負荷方式下，220 kV潯威線（南送一級通道）N-1后，潯威線另1回線路潮流達到406～422 MW，超過2×LGJ-300導(dǎo)線40℃熱穩(wěn)定極限383 MW，屬過載運行；夏季平均大負荷方式下，威沙線、馬妙線（南送二級通道）在線路N-1情況下均存在重過載風險（詳見表1）。

表2 優(yōu)化前仿真計算結(jié)果

另外夏季大負荷方式下，九江電廠小開機500 kV馬石雙線同跳后，220 kV港山線、湖山線潮流分別達到226.7 MW和268.7 MW，超過LGJ-400導(dǎo)線40℃熱穩(wěn)定極限231 MW，屬過載運行（詳見圖2）。

圖2 九江電廠小開機500 kV馬石雙線同跳

4.2 網(wǎng)架方案優(yōu)化

1）方案制定。

結(jié)合九江地區(qū)目前存在的供電安全隱患、規(guī)劃220 kV網(wǎng)架和地區(qū)電源建設(shè)情況，從提高九江西部地區(qū)受電能力、滿足九江中部地區(qū)電力送出要求、消除九江中東部地區(qū)供電瓶頸、有利于地區(qū)遠期網(wǎng)架構(gòu)建等角度出發(fā)，考慮如下優(yōu)化方案：

（1）新建500 kV九江西變至妙智變220 kV線路，打通九江電廠至九江西方向通道，分散九江電廠南送通道潮流，緩解南送通道送電壓力。

（2）新建蔡嶺至鄱北220 kV雙回線路，打通九江東三縣與江西東部地區(qū)220 kV聯(lián)絡(luò)通道，將220 kV港山線、湖山線斷開運行，消除電網(wǎng)供電瓶頸。

圖3 網(wǎng)架優(yōu)化方案

2）優(yōu)化后網(wǎng)架校核。

網(wǎng)架優(yōu)化后，加強了九江中西部地區(qū)220 kV電網(wǎng)之間的聯(lián)絡(luò)，優(yōu)化了九江電廠外送通道的潮流分布，220 kV潯威Ⅰ、Ⅱ線潮流由440～460 MW下降至376～404 MW，送電壓力大幅減輕，潯威線1回線路N-1后另一回線路潮流控制在347～372 MW左右，能夠控制在線路40℃熱穩(wěn)極限以內(nèi)；馬妙線潮流能夠控制在130～290 MW，威沙線潮流控制在182～289 MW，滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制要求。另外架設(shè)220 kV蔡嶺～鄱北雙線后，加強了九江東部電網(wǎng)與江西東部電網(wǎng)的聯(lián)系，解決了蔡嶺變同桿終端供電問題，同時斷開220 kV港山線、湖山線后，消除了電網(wǎng)安全隱患。但是，打通妙智至九江西220 kV通道后，一定程度加重了220 kV潯市線潮流，潯市線送電功率提升至167～224 MW，接近線路40℃熱穩(wěn)極限，因此需要同步增容改造220 kV潯市線，進一步消除短板，提高供電可靠性。

表3 優(yōu)化后仿真計算結(jié)果

5 結(jié)語

1）打通九江西至妙智220 kV送電通道后，加強了九江西部與九江中部之間的聯(lián)絡(luò)，優(yōu)化了地區(qū)潮流分布，能夠解決九江電廠南送通道存在的N-1過載風險；但將一定程度加重220 kV潯市線潮流，建議同步增容改造220 kV潯市線。

2）網(wǎng)架優(yōu)化方案實施后，消除了九江中部與東部之間的供電瓶頸，有利于九江地區(qū)開機方式的調(diào)整，優(yōu)化了九江中部地區(qū)及九江東三縣潮流分布，減輕了九江電廠南送通道送電壓力。

3）220 kV港山線、湖山線斷開后，九江東三縣將主要依托500 kV石鐘山變供電，與江西東部電網(wǎng)合環(huán)運行；在石鐘山變一臺主變檢修，另一臺主變N-1情況下，九江東三縣將通過220 kV電網(wǎng)長距離供電，存在電壓穩(wěn)定風險，建議優(yōu)化方案實施后繼續(xù)推進500 kV石鐘山變3號主變擴建工程的前期工作。

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