跨省區(qū)輸電對(duì)受端省份經(jīng)濟(jì)及環(huán)保等綜合影響分析

韓軍鋒，燕 妮，蘇東奇，孔維波

(中國電建集團(tuán)河南省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，河南 鄭州 450007)

0 引言

我國能源資源分布的特點(diǎn)和用電負(fù)荷狀況決定了我國電力“西電東送”的基本格局和發(fā)展戰(zhàn)略[1]。當(dāng)前，我國中東部各省正處于經(jīng)濟(jì)發(fā)展轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵階段，經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展的內(nèi)生動(dòng)力強(qiáng)勁，電力剛性需求穩(wěn)步提升。同時(shí)，在嚴(yán)格大氣環(huán)保要求、嚴(yán)控煤炭消費(fèi)總量和能源消費(fèi)清潔化的背景下，中東部省份積極爭取省外清潔電力保障省內(nèi)電力供應(yīng)，超前開展跨省區(qū)輸電通道的科學(xué)規(guī)劃和綜合研究具有重要的現(xiàn)實(shí)效益和戰(zhàn)略意義。

本文依據(jù)當(dāng)前能源電力發(fā)展與工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，結(jié)合具體工程實(shí)例，分析測(cè)算跨省區(qū)輸電對(duì)受端省份投資拉動(dòng)、環(huán)境效益、稅收及就業(yè)等多方面影響[2]，研究提出跨省區(qū)輸電對(duì)受端省綜合影響分析的思路及方法。

1 對(duì)全省電力的影響

大規(guī)模電力饋入受端電網(wǎng)，對(duì)受端電力系統(tǒng)具有重大影響，在促使受端形成交直流混聯(lián)系統(tǒng)、增強(qiáng)耦合關(guān)系的同時(shí)，對(duì)電源支撐能力提出更高要求[3-6]。

1.1 對(duì)電網(wǎng)的影響

1) 換相失敗。換相失敗是直流輸電系統(tǒng)最常見的特有故障之一，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致直流系統(tǒng)閉鎖，中斷功率傳輸。從某省電網(wǎng)開展的電磁暫態(tài)分析情況看，該省網(wǎng)內(nèi)90%的同塔異名相故障會(huì)導(dǎo)致直流換相失?。?00 kV交流系統(tǒng)N-1、同桿N-2故障，以及距直流電氣距離較近的地區(qū)60%以上220 kV系統(tǒng)故障，均可能造成直流換相失敗。特別是當(dāng)?shù)貐^(qū)電壓支撐不足時(shí)，還可能發(fā)生連續(xù)換相失敗，引起送端電網(wǎng)大規(guī)模風(fēng)電的連鎖反應(yīng)，給跨區(qū)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來風(fēng)險(xiǎn)。

2) 功角失穩(wěn)。在交直流混合電力系統(tǒng)中，交流系統(tǒng)發(fā)生故障或直流輸電系統(tǒng)因內(nèi)部故障導(dǎo)致雙極閉鎖時(shí)，會(huì)出現(xiàn)大范圍的功率轉(zhuǎn)移，可能引起系統(tǒng)電壓跌落、線路過載、功角失穩(wěn)等問題[7]。仿真計(jì)算表明，當(dāng)受端交流電網(wǎng)大受入時(shí)，500 kV電網(wǎng)聯(lián)系薄弱、電壓較低區(qū)域，若交流系統(tǒng)故障不能及時(shí)切除，可能導(dǎo)致直流閉鎖，發(fā)生更大范圍的功率轉(zhuǎn)移，造成系統(tǒng)電壓失穩(wěn)，引發(fā)大區(qū)電網(wǎng)解列。

3) 諧波交互影響。特高壓直流接入受端電網(wǎng)后，不僅增加了受端系統(tǒng)中的諧波源，交流濾波器和換流器的存在還改變了系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使整個(gè)系統(tǒng)的諧波作用更加復(fù)雜，可能會(huì)發(fā)生諧波交互影響，增加系統(tǒng)發(fā)生諧振或諧波放大的風(fēng)險(xiǎn)[8-9]。

1.2 對(duì)電源的影響

當(dāng)發(fā)生直流雙極閉鎖的嚴(yán)重故障時(shí)，省外事故支援電力無法滿足受端負(fù)荷需求，需要受端區(qū)域內(nèi)支撐電源增發(fā)出力。如果受端區(qū)域支撐能力不足，在這種極端情況下，受端區(qū)域電網(wǎng)電壓將大幅度降低，可能造成省網(wǎng)電壓失穩(wěn)，進(jìn)而導(dǎo)致區(qū)域電網(wǎng)解列，威脅大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。為了避免特高壓直流事故和直流突然降功率運(yùn)行情況下的電力支援能力匱乏，需要在直流落點(diǎn)臨近地區(qū)布局一定容量的支撐電源，可保證事故方式下的電力供應(yīng)，提高電網(wǎng)的可靠性。

2 對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響

作為二次能源，大規(guī)模電力轉(zhuǎn)移對(duì)送受端經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來深遠(yuǎn)影響：對(duì)于送端，外送電力帶動(dòng)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)和電源建設(shè)，對(duì)加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、帶動(dòng)電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展、增加就業(yè)機(jī)會(huì)均有推動(dòng)作用；對(duì)于受端，外引電力在保證電力供應(yīng)、支撐經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，也對(duì)受端省份經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生了一定的影響[10]。以下將從引入外電對(duì)受端省的電價(jià)、投資、稅收和就業(yè)等方面進(jìn)行具體分析。

2.1 電價(jià)

電價(jià)不僅是電力企業(yè)的生命線，也關(guān)系國民經(jīng)濟(jì)和人民生活，其與國民經(jīng)濟(jì)其他產(chǎn)業(yè)成本直接相關(guān)。外引電力落地電價(jià)的高低對(duì)受端省經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有明顯影響，落地電價(jià)過高會(huì)推高受端省份電價(jià)水平，不利于受電省實(shí)體經(jīng)濟(jì)用電成本的降低。

2.2 投資

投資對(duì)經(jīng)濟(jì)增長的直接拉動(dòng)作用。對(duì)受端省份而言，外引電力需要新建換流站、輸電線路和配套變電站，此類項(xiàng)目在受端省內(nèi)建設(shè)，在項(xiàng)目的投資和建設(shè)過程中，除去依靠省外購入的材料和設(shè)備，還需要不斷運(yùn)用貨幣資金購買省內(nèi)的生產(chǎn)資料如鋼鐵、水泥、電力等，從而催生對(duì)投資品和消費(fèi)品的大量需求，拉動(dòng)受端省國民生產(chǎn)總值增長；相反，如果外購電力容量以等容量省內(nèi)自建發(fā)電廠替代，那么受端省自建電廠也能拉動(dòng)本省社會(huì)資本總投資，擴(kuò)大地區(qū)總產(chǎn)出。并且考慮自建電廠項(xiàng)目投資規(guī)模更大且均發(fā)生在本省內(nèi)，對(duì)本省建筑材料以及運(yùn)輸、餐飲服務(wù)等第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展的帶動(dòng)更加明顯、作用更大。

2.3 稅收

按照現(xiàn)行稅務(wù)政策，電力外引在受端省份的配套輸變電工程在項(xiàng)目建設(shè)期，其建筑行為在發(fā)生地進(jìn)行納稅，建設(shè)完成之后的運(yùn)營期，對(duì)電力受端省的稅收貢獻(xiàn)幾乎為零。但每年輸送電量將擠占受端省煤電機(jī)組發(fā)電利用小時(shí)數(shù)，影響煤電企業(yè)的售電收入，導(dǎo)致受端煤電企業(yè)相應(yīng)的納稅額度減少。

2.4 就業(yè)

外引電力配套的部分變電站、線路和換流站要在受端省份建設(shè)，項(xiàng)目建設(shè)過程中將通過工作人員的集聚拉動(dòng)消費(fèi)，增加就業(yè)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，但考慮電氣自動(dòng)化程度較高，新建換流站和變電站可提供的就業(yè)崗位較少，對(duì)周邊第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展的帶動(dòng)作用有限。相比之下，如果外引電力全部由省內(nèi)自建燃煤電廠替代提供，由于電廠建設(shè)周期長，施工建設(shè)過程中將帶動(dòng)周邊交通、餐飲和住宿等第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展。電廠建成后，保證長期穩(wěn)定運(yùn)行所需的運(yùn)行維護(hù)人員較多，其對(duì)本省人員就業(yè)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的拉動(dòng)作用更加明顯。

3 對(duì)環(huán)境保護(hù)的影響

外引電力可減少受電省份的工業(yè)固體廢棄物、廢水和廢氣的排放，減少對(duì)大氣環(huán)境的污染，緩解生態(tài)壓力。若考慮自建煤電機(jī)組電量替代，則燃煤發(fā)電帶來的污染物排放將擠占大氣環(huán)境容量，加劇本省環(huán)境治理難度。按照國家超低排放要求，燃煤發(fā)電機(jī)組大氣污染物排放濃度基本符合燃?xì)鈾C(jī)組排放限值，即在基準(zhǔn)含氧量6%條件下，煙塵、SO2、NOx排放濃度分別不高于10 mg/Nm3、35 mg/Nm3、50 mg/Nm3。以熱值為5 000 kcal/kg的原煤為基準(zhǔn)，度電標(biāo)煤耗按310 g (與之對(duì)應(yīng)，度電原煤耗434 g)，據(jù)此測(cè)算，燃燒1 kg原煤產(chǎn)生煙氣約7.6 Nm3。標(biāo)煤耗分別按310 g/(kW·h)和300 g/(kW·h)的度電大氣污染物排放見表1。

4 綜合效益分析

以“西電東送”某±800 kV特高壓直流線路為例，線路長度約1 600 km，設(shè)計(jì)最大輸電能力8 000 MW，規(guī)劃每年輸送電量500億kW·h，受端配套建設(shè)部分特高壓交流工程。

4.1 受端電網(wǎng)投資

外引電力配套新建換流站、線路和變電站，將直接拉動(dòng)受端省份電網(wǎng)投資。參考我國已建特高壓工程相關(guān)數(shù)據(jù)和電網(wǎng)工程限額設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[11]，新建工程造價(jià)見表2?？紤]省內(nèi)特高壓直流線路、配套部分交流輸變電工程，初步測(cè)算可拉動(dòng)受端省份電網(wǎng)投資150億元。

表2 特高壓工程造價(jià)

4.2 自建電源投資

若考慮外引電力8 000 MW，以受端省內(nèi)自建大型清潔煤電項(xiàng)目8 000 MW等量替代，結(jié)合火電廠限額設(shè)計(jì)造價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表3，初步測(cè)算，省內(nèi)自建煤電項(xiàng)目靜態(tài)投資均值為3 100元/kW，建設(shè)8 000 MW煤電項(xiàng)目帶動(dòng)受端省份投資248億元。

表3 煤電機(jī)組參考造價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 單位： 元/kW

4.3 環(huán)境效益

考慮外引電力等容量、等電量替代受端省燃煤發(fā)電空間，可減少了受端省大氣污染排放，生態(tài)效益明顯[12-13]。度電標(biāo)煤耗按300 g計(jì)算，一條特高壓直流輸電500億kW·h/a，每年可減少受電省煤炭消費(fèi)2 014萬t，減少大氣主要污染物排放1.55萬t，其中煙塵、SO2、NOx分別為 860 t、6 040 t、8 600 t。

4.4 稅收及就業(yè)

外引電力配套輸變電工程只有在施工建設(shè)期、在建造發(fā)生地納稅，建設(shè)完成的運(yùn)營期間對(duì)電力受端省份的稅收貢獻(xiàn)很少。與此相對(duì)，受端省內(nèi)2×1 000 MW機(jī)組，年利用小時(shí)數(shù)5 000 h，上網(wǎng)電價(jià)按0.38元/(kW·h)，年售電收入38億元，產(chǎn)生稅金及附加約2.2億元，則一條年輸送電量500億kW·h的特高壓直流線路，等量擠占受端省內(nèi)煤電機(jī)組發(fā)電量，相應(yīng)減少受端省份稅收約11億元。參考當(dāng)前火電廠勞動(dòng)定員標(biāo)準(zhǔn)和國內(nèi)先進(jìn)電廠管理模式經(jīng)驗(yàn)，建設(shè)2×600 MW煤電機(jī)組可創(chuàng)造運(yùn)行經(jīng)營、維護(hù)檢修、三次產(chǎn)業(yè)等就業(yè)崗位約500人，外引一條8 000 MW特高壓直流將相應(yīng)減少受端省份煤電就業(yè)崗位約3 600個(gè)。

5 結(jié)論

本文通過對(duì)跨省區(qū)輸電對(duì)受端省份經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等綜合影響進(jìn)行研究分析，以受端省份外引一條輸電能力8 000 MW的±800 kV特高壓直流為例，測(cè)算比較了外引電力對(duì)受端省的電網(wǎng)電源建設(shè)投資、稅收及就業(yè)、環(huán)境效益等多方面影響。本文的研究成果可為我國中東部省份制定中長期能源發(fā)展戰(zhàn)略、編制電力發(fā)展規(guī)劃及跨省區(qū)輸電規(guī)劃提供一種研究思路及綜合分析方法，產(chǎn)生一定的指導(dǎo)作用。

1)拉動(dòng)投資，跨省區(qū)外引一條特高壓直流電力拉動(dòng)受端電網(wǎng)投資遠(yuǎn)低于受端省內(nèi)等量自建大型清潔電源項(xiàng)目投資。

2)環(huán)保效益，受端省每引入省外電力100億kW·h，可降低煤炭消費(fèi)約400萬t，減少大氣污染排放約3 100 t。

3)稅收及就業(yè)，外引電力降低受端省份煤電機(jī)組利用小時(shí)數(shù)，減少煤電行業(yè)利稅約11億元，相應(yīng)壓減受端省份煤電企業(yè)就業(yè)崗位約3 600個(gè)。