云貴互聯(lián)通道對消納云南富余水電作用研究

趙岳恒，胡凱，何燁，龔小燕，王志敏

（1. 云南電網(wǎng)有限責任公司電網(wǎng)規(guī)劃建設研究中心，昆明 650011；2. 云南電網(wǎng)有限責任公司培訓與評價中心，昆明 650011）

0 前言

“十三五”以來受云南水電集中投產(chǎn)、負荷發(fā)展不達預期等因素影響[1]，云南水電棄水壓力凸顯。2016年云南全年棄水電量約315億千瓦時。2017年云南在超西電東送協(xié)議計劃送電277億千瓦時的情況下，全年棄水288.7億千瓦時，其中調(diào)峰棄水125億千瓦時。

2017年10月19日，國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合發(fā)文《關(guān)于促進西南地區(qū)水電消納的通知》（發(fā)改運行〔2017〕1830號）提出：為有效解決西南地區(qū)棄水問題，需加強水火互濟的輸電通道規(guī)劃和建設，從規(guī)劃上考慮連接云南貴州電網(wǎng)，實現(xiàn)相鄰電網(wǎng)互聯(lián)互通，水火互濟。

本文對云南中長期負荷發(fā)展、電源規(guī)劃進行了預測，測算了云南中長期富余水電規(guī)模和特性；并在此基礎(chǔ)上通過挖掘云南外送通道潛力和西電東送受端市場消納能力，分析了云南中長期面臨的棄水壓力；最后分析了不同云貴互聯(lián)通道建設規(guī)模對消納云南富余水電的作用，為中長期解決云南富余水電消納和云貴互聯(lián)通道建設規(guī)模選擇、送電曲線擬定提供參考。

1 云南中長期富余水電規(guī)模

1.1 云南省負荷發(fā)展

近期，云南省政府大力推進電解鋁和水電硅等高載能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。云南省政府規(guī)劃2020年底云南省電解鋁產(chǎn)能達到600萬噸（包括存量產(chǎn)能168萬噸），全部電解鋁達產(chǎn)后，將新增用電量500億千瓦時。截至2018年底，云南省在建電解鋁規(guī)模為143萬噸，包括昭通魯?shù)殡娊怃X70萬噸、大理鶴慶電解鋁23萬噸、文山馬塘電解鋁50萬噸；已簽署政府協(xié)議電解鋁規(guī)模180萬噸，包括神火集團文山富寧電解鋁項目90萬噸，其亞集團大理鶴慶電解鋁項目90萬噸。上述電解鋁全部達產(chǎn)后，云南年新增用電量約360億千瓦時。

表1 2018年在建及協(xié)議電解鋁規(guī)模

考慮規(guī)劃項目從實施到項目建成投產(chǎn)需要一定時間，且國內(nèi)外鋁制品市場價格波動以及電價水平都會對電解鋁的產(chǎn)量（用電量）產(chǎn)生一定影響，在進行負荷預測時，考慮電解鋁不能達產(chǎn)和電解鋁全部達產(chǎn)兩種不同場景。

表2 云南中長期負荷發(fā)展預測

1.2 云南電源規(guī)劃情況

由于怒江干流和金沙江龍盤電站受環(huán)保、移民等因素影響，開發(fā)具有一定不確定性。瀾滄江上游[2]、烏東德、白鶴灘等在建三江干流電站投產(chǎn)后，云南水電集中投產(chǎn)期將結(jié)束。遠期云南可開發(fā)水電僅有金沙江川滇界河的旭龍、奔子欄電站，瀾滄江古水、勐松、橄欖壩電站，上述電站合計云南份額約480萬千瓦。

圖1 云南規(guī)劃水電示意圖

遠期云南省電源開發(fā)，將在建設規(guī)劃水電的同時，努力開發(fā)新能源電源，并維持現(xiàn)有火電裝機規(guī)模，以滿足負荷發(fā)展的需要。預計2030年云南省電源總裝機達到12 405萬千瓦，其中火電約1 465萬千瓦，水電8 540萬千瓦，新能源電源2 400萬千瓦。

表3 云南中長期電源規(guī)劃

圖2 云南電源結(jié)構(gòu)變化趨勢

1.3 西電東送送電規(guī)模及特性

目前，云南與廣東、廣西政府簽訂了“十三五”送電協(xié)議，根據(jù)協(xié)議新東直流投產(chǎn)后，云電送粵最大電力為2350萬千瓦，年送電量1 035億千瓦時，豐枯電量比為70%：30%，通道年利用小時約4 400小時；“十三五”期間云電送桂最大送電電力300萬千瓦，年送電量130億千瓦時，豐枯電量比78%：22%，通道年利用小時約4 300小時。

圖3 云南“十三五”西電東送協(xié)議送電曲線

“十四五”云電送粵、云電送桂協(xié)議尚未簽署。預計“十四五”期間將新增烏東德直流送電廣東500萬千瓦、送電廣西300萬千瓦。“十四五”云電送粵最大送電電力將達到2850萬千瓦，年協(xié)議送電量達到1235億千瓦時。云電送桂最大送電電力將達到600萬千瓦，協(xié)議年送電量達到260億千瓦時。

由于廣東豐水期在現(xiàn)協(xié)議送電基礎(chǔ)上仍具備一定消納能力，廣西豐水期棄水壓力較大，預計“十四五”云電送粵豐水期送電比例將得到一定提高，云電送桂豐水期送電比例將有所降低。

1.4 云南中長期富余水電規(guī)模及特性

在云南西電東送協(xié)議送電的情況下，負荷場景一2020、2025、2030年云南將分別有約400、220、120億千瓦時富余水電[3]，7-9月平均富余水電電力約800、300、100萬千瓦；負荷場景二2020、2025、2030年云南將分別有約160、90、60億千瓦時富余水電，7-9月平均富余水電電力約200、50、0萬千瓦。

圖4 不同負荷場景云南富余水電

2 云南富余水電外送潛力挖掘

2.1 外送通道潛力挖掘

根據(jù)云電送出協(xié)議要求，2020年最大外送電力規(guī)模為2 650萬千瓦（其中送廣東2 350萬千瓦，送廣西300萬千瓦）；烏東德電站投產(chǎn)后，“十四五”最大外送電力規(guī)模達到3450萬千瓦（其中送廣東2 850萬千瓦，送廣西600萬千瓦）。

2020年云南外送通道送電能力達到3120萬千瓦（含魯布革60萬千瓦、未含烏東德直流），2020年后外送通道送電能力達到3 920萬千瓦（含魯布革60萬千瓦）。云南外送通道送電能力較協(xié)議還有約470萬千瓦裕度，其中羅平背靠背150萬千瓦，富寧換300萬千瓦，金中直流富余20萬千瓦。

通過利用云南外送通道送電裕度，豐水期云南外送通道全部滿負荷送電，可以提高送電能力470萬千瓦，按照日送電利用小時21小時，月最大可增加外送電量約30億千瓦時。

圖5 云電外送通道示意圖

2.2 提高送電日負荷率挖潛

云電送粵協(xié)議豐水期典型日調(diào)峰深度為50%，調(diào)峰小時數(shù)為8小時。協(xié)議典型日送電曲線是按照受端日負荷曲線擬定的，沒有最大限度挖掘受端消納云南富余水電的潛力。初步測算，廣東電網(wǎng)部分時段較典型日送電曲線還有一定調(diào)峰空間。如充分利用受端廣東電網(wǎng)調(diào)峰裕度，最大限度消納云南富余水電，將云電送粵典型日送電曲線調(diào)峰深度降低至40%，調(diào)峰小時數(shù)降低至6個小時，月最大可增送云南富余水電約12億千瓦時。

圖6 云電送粵日送電曲線潛力挖掘

2.3 挖掘外送潛力后云南富余水電規(guī)模

負荷場景一通過挖掘云南外送通道送電裕度和受端市場消納潛力，云南2020、2025、2030年云南富余水電將分別下降至約120、50、30億千瓦時，7-9月平均富余水電電力分別下降至約300、150、50萬千瓦。

圖7 負荷場景一挖潛后富余水電規(guī)模

負荷場景二通過挖掘云南外送通道送電裕度和受端市場消納潛力，“十四五”末期則基本可以消納云南豐水期富余水電。

圖8 2020年負荷場景一逐月外送潛力挖掘

2.4 挖掘外送潛力后云南富余水電特性

富余水電年特性：通過挖掘云南外送潛力，枯水期及豐水期的5、6、10月云南富余水電基本可以全部送出消納。豐水期7-9月仍有部分富余水電。例如2020年7-9月云南分別有約11、50、60億千瓦時富余水電（棄水電量）。

圖9 2020年負荷場景一電量平衡示意圖

富余水電日特性：2020年7月典型日富余水電主要為滿負荷盈余的季節(jié)性電力，即該部分水電具備典型日24小時滿送能力，可以替代火電開機容量。2020年8、9月典型日富余水電分為兩部分，一部分為滿負荷盈余的季節(jié)性電力，一部分為小方式棄水，小方式棄水是僅存在于負荷控制時段以外的富余水電[4]。

圖10 2020年負荷場景一挖潛后富余水電典型日特性

3 云貴互聯(lián)通道消納云南富余水電作用

3.1 不同云貴互聯(lián)通道規(guī)模增送云南棄水能力

從負荷場景一挖潛后富余水電規(guī)模來看，“十四五”、“十五五”云南平均年富余電量分別約74、40億千瓦時，7-9月平均富余電力分別約為300～100萬千瓦、100～0萬千瓦。從云南中長期富余水電規(guī)模及特性來看，云貴互聯(lián)通道規(guī)模應控制在200～300萬千瓦。

當云貴互聯(lián)通道規(guī)模為200萬千瓦，“十四五”、“十五五”通道平均年可增送水電30、20億千瓦時，2021～2030年通道平均利用小時1 250小時。當云貴互聯(lián)通道規(guī)模為300萬千瓦，“十四五”、“十五五”通道平均年可增送水電40、25億千瓦時，2021～2030年通道平均利用小時1 100小時。

圖11 云貴互聯(lián)通道（300）逐年增送水電及水電占送電比例

3.2 云貴互聯(lián)通道典型日送電曲線

由于挖掘外送潛力后，云南僅7-9月有部分富余水電，且盈余電力逐年降低，如云貴互聯(lián)通道僅送水電，通道規(guī)模為200～300萬千瓦，通道利用率較低。考慮云南豐水期火電均按照最小技術(shù)出力發(fā)電，可以在負荷高峰時段通過釋放火電發(fā)電能力[5]，提高通道利用效率。初步測算，釋放云南火電發(fā)電能力后，2021～2030年云貴互聯(lián)通道平均利用小時可達2000小時。

圖12 云貴互聯(lián)通道典型日送電曲線

綜上所述，當云南規(guī)劃電解鋁全部按時達產(chǎn)，云南現(xiàn)有外送通道裕度基本可以滿足2020年后富余水電送出要求；當云南電解鋁不能按時達產(chǎn)，在考慮充分挖掘云南現(xiàn)有送電通道裕度和受端廣東消納能力的情況下，2020～2030年云南豐水期仍存在一定規(guī)模棄水。建設云貴互聯(lián)通道，豐水期高峰負荷時段搭配適當火電，可以有效提高富余水電送出能力，有利于緩解云南豐水期棄水壓力。

4 結(jié)束語

本文深入分析了云南中長期富余水電規(guī)模，并通過挖掘西電東送通道潛力、受端電網(wǎng)消納潛力，測算了云南中長期富余水電（棄水）規(guī)模及特性。在此基礎(chǔ)上，對不同云貴互聯(lián)通道規(guī)模消納云南富余水電的能力進行分析。本研究可為云南中長期水電消納和云貴互聯(lián)通道規(guī)模選擇、送電曲線擬定提供參考。