河北南网远景特高压布局研究.docx

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河北南网远景特高压布局研究

河北南网远景特高压布局研究

摘要:

对河北南网远景目标网架进行了深入的分析和探讨,在河北南网装机安排不确定的情况下,按不同受电比率对河北南网所需特高压的个数、布局进行了分析和研究,最终按照不同受电比率给出河北南网特高压布局最优方案。

关键词:

电网远景特高压布局

StudyOnUhvDistributionInHebeiSouthPowerGridForFurture

Abstract:

ThisarticleanalysisHEBEIsouthpowergridforfuture.Asthecapacityofnewpowerplantsisnotdefinite,thearitcleanalysisseveralpossibleratesofoutsidepowerforHEBEIsouthpowergrid.TheamountandthedistributionofUHVpowerstationforeachrate.Andwhichisthebestplan.

KeyWords:

PowerGrid;Future;Ultra-highVoltage;Layout

近年来,河北省电力始终保持较快速度增长,但同时河北省以煤电为主的电源结构对资源开发、交通运输和生态环境的压力也在日益增加,环境影响提高到了一个新的的高度。

尤其是2013年初,京津冀地区出现的严重雾霾天气,加剧了全社会对于大气污染的关注。

2013年9月,河北省委省政府出台《河北省大气污染防治行动计划实施方案》,对河北省大气污染防治工作作出了全面部署。

另外,我国承诺“到2020年非化石能源在一次能源消费中的比重达到15%左右,单位GDP二氧化碳排放量比2005年减少40%～45%”。

这些都对能源结构、生态环境、节能减排提出了新的挑战和更高的要求。

在日益严重的环境压力下,河北省内火电建设速度明显放缓,但电力负荷还在不断增长,为了保障日益增长的用电需求,增加区外受电的容量成为了解决电力缺口和环境问题最为有效的措施之一。

经过测算,河北南网到远景年份,在考虑网内部分装机的情况下,区外受电达到2000万千瓦以上,考虑到目前河北南网对外的500kV联络线输送容量已经达到最大,且河北南网区外受电需求量较高,仅通过500kV电网不能完全解决缺电问题,需要建设特高压变电站来满足区外受电的容量需求。

1电力需求分析

根据河北南网“十二五”发展滚动规划负荷预测,并考虑到近期京津冀雾霾天气频发,按照即将实施的京津冀大气污染防治计划要求,河北全省将逐步削减过剩产能的钢铁、水泥、玻璃等高耗能产业,预计河北南网用电量及负荷增长有所放缓。

到2020年达到2650亿千瓦时;2030年达到4000亿千瓦时。

随着居民生活用电、第三产业用电比重的增加,预计“十二五”之后,总体上河北南网年最大负荷利用小时数将呈现逐步降低的趋势,预计河北南网最大负荷2020年达到4650万千瓦;到2030年达到7150万千瓦。

2电源建设和区外受电

2.1河北南网电源建设方案

截至2012年底,河北南网发电装机容量达到2589万千瓦,目前网内已核准、取得国家发改委路条火电机组总容量210万千瓦。

根据《河北省能源“十二五”发展规划》和《河北省新能源产业“十二五”发展规划》以及环境保护要求,河北省将大力发展包括风电、太阳能、生物质发电等新能源发电。

风电方面,到2030年前规划新增容量420万千瓦。

光伏发电方面,到2030年规划新增太阳能发电项目70万千瓦。

生物质发电方面,到2030年规划新增生物质发电项目36万千瓦。

2.2区外受电规划

按照国网公司下发的500kV区外受电边界条件,2017年之后河北南网500kV区外受电总容量达到800万千瓦。

3电力平衡及特高压受电容量测算

3.1电力平衡

根据电力需求预测、电源装机规划以及500kV区外受电安排,考虑风电、太阳能出力的不稳定性,到2030年河北南网电力缺额达到4349万千瓦,这部分缺额一部分由外受电平衡,一部分由网内新增装机平衡。

考虑到目前河北省严峻的环境形势和煤炭消费总量控制的客观情况,未来河北南网内新增火电装机的难度越来越大,外受电比例势必会进一步提高,若考虑火电机组不再增加的极端情况,河北南网2030年外受电比例将达到60%以上。

另外一方面,若考虑将来区域内产业结构调整,钢铁、建材等高耗能重污染行业的产能削减,让出区域内煤炭消费空间,河北南网内将来火电电源的发展情况较为乐观,这样预计河北南网2030年外受电比例可控制在40%以内。

3.2特高压受电电力测算

根据上述说明,以下在2030年不同外受电比例情况下（40%～60%）测算受电容量,随着特高压电网的发展,河北南网和外网500千伏联络逐渐减弱,特高压受电容量在将来外受电中将发挥越来越大的作用,因此网内新增受电均暂按特高压受电考虑。

（1）根据测算,2030年河北南网外受电提高至40%时,去除特高压受电,网内需新增装机2289万千瓦,为低方案（推荐）。

（2）2030年河北南网外受电中方案为受电50%,去除特高压受电,网内需新增装机1574万千瓦。

（3）2030年河北南网外受电高方案为受电60%,去除特高压受电,网内仅新增装机859万千瓦。

3.3特高压容量测算

根据上述说明,以下在2030年不同外受电比例情况下（40%～60%）测算受电容量,随着特高压电网的发展,河北南网和外网500kV联络逐渐减弱,特高压受电容量在将来外受电中将发挥越来越大的作用,因此网内新增受电均暂按特高压受电考虑。

按照上节中外受电推荐方案、中方案、高方案分别测算交流特高压变电容量。

在2030年外受电比例为40%的情况下,河北南网除目前已经开展可研工作的两座交流特高压变电站外,还需一座直流特高压落点;在2030年外受电比例为50%的情况下,河北南网需要两座直流特高压变电站;在2030年外受电比例为60%的情况下,河北南网除两座交流特高压变电站外,还需三座直流特高压落点。

4交流特高压落点分析

4.1网架分析

河北南网是典型的受端电网,同时承担着将山西电力转送京津唐、山东的任务。

目前,河北南网与山西电网、京津唐电网、山东电网均通过500kV线路相连。

远景年份河北南网电力缺乏的地区主要包括:

保定东部、沧州西部、石家庄东部、邢台东部、邯郸东部和衡水地区。

从河北南网内部电源分布情况看,南网内主要电源和500kV西电东送电力大部分分布在地区西部、沿京广铁路分布的南北500kV主干线,同时辅以沧州沿海的大型电源基地。

河北南网“西电东送”的格局在较长时间内都不会改变,将来河北南网的电源布局将是:

西部地区主要通过本地大型电源和500kV电力输入供电,东部地区（除沧州中东部外）主要通过特高压电网以及多回500kV东西联络线路供电。

目前河北南网随着电源和电网建设的快速发展,500kV电网短路电流持续增加,根据短路计算,到2017年,在不考虑交流特高压接入的影响下,共有7座500kV变电站500kV母线短路电流超过50kA,其中有5座5变电站短路电流超过55kA,这些短路水平较高的变电站都分布在沿京广铁路的500kV双回主干通道上,而中东部地区的沧州西部、衡水以及石家庄、邢台东部的500千伏变电站短路水平较低,一般在25～40kA之间。

根据计算分析,交流特高压电网在达到两台主变后,对于其直接接入的500kV变电站,可增加短路电流10kA以上,若该变电站500kV母线在特高压变电站接入前短路电流已经超过50kA,则很容易在特高压接入后超过63kA,超过目前设备制造水平。

当特高压电网发展到十分完善的水平后,完全可以考虑通过解开500kV电网来限制短路水平,但是根据国家特高压电网规划以及参考500kV电网发展历程,在特高压电网出现后,至少要10年左右的时间才能发展到比较坚强的地步,所以在特高压发展初期很难通过改变500kV电网结构的方式限制短路电流。

因此,河北南网初期特高压落点应选择在500kV电网短路电流较小的地区,该区域500kV电网短路电流在不考虑特高压接入的情况下应保证2020年前控制在50kA以内,这样基本排除了河北南网西部目前有大量电源和西电东送电力注入的地区。

综合电力需求分布、短路电流水平等多种因素,适合交流特高压落点的区域包含北至保定东部、沧州西部,南至邯郸东北部,西至京广沿线东侧,东至衡水东部的一个东西长约60km,南北长约150km的区域内。

对于直流落点,在外受电40%的情况下,可考虑一座特高压直流落点位于衡水北部地区,对石家庄东部、保定东部及衡水北部地区进行电力支撑。

在外受电50%及60%的情况下,考虑到河北南网内部可开发的电源进一步减少,原来设想中石家庄-邯郸西线及沧州东部电源可能无法按预期投产,在此情况下,上述区域可能在远景年份转变为缺电地区,且邢台西部及沧州东部地区目前没有外受电通道,因此特高压直流落点还可考虑在上述两个地区布局。

4.2特高压可研工作实际情况

根据目前特高压1站选址情况,其站址已基本定位于邢台新河一带,符合前节落点区域分析结论。

根据目前特高压2站选址情况,其站址选在保定市定兴县,不属于前节落点区域分析中推荐位置。

因此为了满足河北南网远期发展的需要,需要采取以下措施:

一是该站址位于河北南网电源较为充裕的西部地区,为加强向东部缺电地区的输送能力需要建设相应送电通道;二是本期该特高压的接入将可能造成河北南网保定地区500kV短路超过63kA,需要适当考虑控制短路电流的措施。

下节中将按照不同的外受电比例分别做出远景年份网络设想。

4.3河北南网远景年份500kV主网架方案设想

根据上述各受电比例方案特高压受电容量测算结果,河北南网远景年份在两座交流特高压落点（主变规模为4×300万千瓦+2×300万千瓦）的基础上,按照远景年份不同受电比例,分别需新增1～3座直流特高压落点,因此分别提出三个远景网络方案。

方案1（受电40%）:

由变电容量测算,在40%外受电情况下,远景年份河北南网还需要一座直流落点来补充电力缺额,直流特高压站落点考虑石家庄和衡水交界地带,向石家庄东部、衡水北部送电。

方案2（受电50%）:

根据变电容量测算,在50%外受电的情况下,河北南网所需直流落点较40%情况下增加一座,第二座直流特高压落点考虑在邢台西部地区对河北南网西部电源缺额进行补充。

方案3（受电60%）:

由变电容量测算,在60%外受电情况下,河北南网所需直流落点较50%情况下增加一座,第三座直流特高压落点考虑在沧州地区,对河北南网沧东沿海地区电源缺额进行补充。

5结论和建议

（1）根据河北南网负荷预测及装机安排,为满足负荷的发展需要,由于网内电源建设的不确定性,河北南网在远景年份必然要考虑增加外受电容量,根据测算,远景年份河北南网外受电比例将在40%～60%之间。

随着特高压电网的发展,河北南网和外网500kV联络逐渐减弱,特高压受电容量在将来外受电中将发挥越来越大的作用。

（2）根据测算,在40%外受电比例下,河北南网除目前开展前期工作的两座交流特高压站外,还需要一座直流落点;在50%外受电比例下,河北南网除需要两座交流特高压站外,还需要两座直流落点;在60%外受电比例下,河北南网除需要两座交流特高压外,还需要三座直流落点。

（3）根据落点分析,河北南网交流特高压变电站应位于电源缺乏地区,并且不应导致网内500kV短路电流超过63kA标准。

由于目前河北南网南部的交流特高压1站落点已基本定位于邢台新河一带,则北部交流特高压落点位于保定、沧州的交界一带较为合适。

根据目前交流特高压2站选址情况,其站址选在保定市定兴县,不属于南网交流特高压落点区域分析中推荐位置,则为了满足河北南网远期发展的需要,需要采取以下措施:

一是该站址位于河北南网电源较为充裕的西部地区,为加强向东部缺电地区的输送能力需要建设相应送电通道;二是本期交流特高压2站的接入将可能造成河北南网保定地区500kV短路超过63kA,需要考虑控制短路电流的措施。

上述方案经计算分析,均能适应不同情况下网络运行及河北南网供电的要求,目前可以按照40%受电容量考虑,随负荷发展、国家政策影响做相应调整。

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