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      浙江電網(wǎng)特高壓電力調(diào)峰研究

      2014-05-29 06:00:08毛雪雁孫黎瀅
      浙江電力 2014年4期
      關(guān)鍵詞:峰谷調(diào)峰特高壓

      毛雪雁,孫黎瀅

      (國網(wǎng)浙江省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院,杭州 310008)

      0 引言

      隨著浙江電網(wǎng)負(fù)荷水平的不斷增長,峰谷差也逐步加大,2012年最大日峰谷差已經(jīng)超過18000 MW,約為當(dāng)年最大負(fù)荷的36%。

      浙江省一次能源缺乏,環(huán)境容量緊缺,省外來電成為浙江長期以來的重要電源支撐,并將隨著電力需求的增長而不斷擴(kuò)大占比。目前,浙江電網(wǎng)外來電力主要有兩個方面,一是本省境內(nèi)的華東直調(diào)機(jī)組,包括新安江水電站、富春江水電站、天荒坪抽水蓄能電站、秦山核電站二期和三期;二是三峽直流工程和皖電東送工程等,通過500 kV電網(wǎng)由相鄰省市電網(wǎng)受入本省。

      2013年9月,安吉特高壓交流站正式投入運行,開創(chuàng)了浙江電網(wǎng)的特高壓時代。2014年,浙江電網(wǎng)第一座特高壓直流站也將投運。根據(jù)規(guī)劃,到“十三五”末,浙江約有40%的負(fù)荷供應(yīng)將由外來電力承擔(dān)。盡管浙江電網(wǎng)的省調(diào)機(jī)組擁有一定的調(diào)峰能力,現(xiàn)有外來電力也部分參與了調(diào)峰,但分析未來浙江電網(wǎng)調(diào)峰平衡的結(jié)果表明,電網(wǎng)峰谷差的增長速度大于本省統(tǒng)調(diào)機(jī)組的增加速度,新增外來電力也必須參與電網(wǎng)調(diào)峰。近年內(nèi),浙江電網(wǎng)還將陸續(xù)投產(chǎn)一些特高壓交、直流工程,這些輸電項目如何參與電網(wǎng)調(diào)峰,需要進(jìn)行深入研究。

      本文在浙江電網(wǎng)現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)上,從電網(wǎng)規(guī)劃的角度分析了浙江電網(wǎng)對特高壓電力的調(diào)峰需求,提出了“十三五”末特高壓電力進(jìn)行調(diào)峰的建議。

      本文分析中,針對汛期、夏季和冬季不同的典型日(最大負(fù)荷日),先依靠本省電網(wǎng)的統(tǒng)調(diào)機(jī)組滿足調(diào)峰需求,若不滿足則考慮外來電力,主要思路如圖1所示。

      圖1 分析主要思路

      1 浙江電網(wǎng)負(fù)荷特性

      由于受天氣影響較大,浙江電網(wǎng)最大負(fù)荷通常出現(xiàn)在夏季。2000年以來,浙江電網(wǎng)的夏季典型日負(fù)荷曲線均呈現(xiàn)了較強(qiáng)的一致性,除2003年因嚴(yán)重缺電導(dǎo)致典型日曲線變形之外,浙江電網(wǎng)的夏季負(fù)荷曲線有明顯的早、午、晚3個高峰,峰值通常出現(xiàn)在10點、14點、21—22點前后,且近年來的晚高峰峰值出現(xiàn)時間逐漸后移。冬季典型負(fù)荷曲線形狀與夏季典型負(fù)荷曲線不同,午高峰的峰值相對偏低,晚高峰較不明顯。2000—2012年的夏季典型負(fù)荷曲線見圖2。

      圖2 浙江電網(wǎng)2000-2012年夏季典型日負(fù)荷曲線

      由圖2可以看出,浙江電網(wǎng)的峰谷差絕對值逐年增大。據(jù)統(tǒng)計,整點最大日峰谷差由2000年的2478 MW增長到2012年的18079 MW,年均增長18%,增長過程見圖3。2000—2012年最大日峰谷差率在27.0%~47.7%范圍內(nèi),總體趨勢為曲折向上。

      從2000年到2012年這13年中,最大日峰谷差出現(xiàn)在7—9月的有9年,出現(xiàn)在6月的有2年,出現(xiàn)在4月和12月的各有1年。

      圖3 浙江電網(wǎng)2000—2012年最大日峰谷差

      2 浙江電網(wǎng)調(diào)峰能力分析

      2.1 浙江省調(diào)機(jī)組調(diào)峰能力及規(guī)劃

      至2012年底,浙江電網(wǎng)統(tǒng)調(diào)機(jī)組裝機(jī)容量為40493 MW(不含華東直調(diào)機(jī)組),其中燃煤機(jī)組占81.4%,燃油機(jī)組占1.5%,燃?xì)鈾C(jī)組占12.2%,核電機(jī)組占0.8%,水電機(jī)組占4.1%。

      據(jù)資料統(tǒng)計,浙江省調(diào)各類機(jī)組的調(diào)峰能力有一定差異,有些機(jī)組夏季最大出力略小于冬季,調(diào)峰能力也小于冬季。除個別機(jī)組外,燃煤機(jī)組的最大調(diào)峰能力約為裝機(jī)容量的50%~53%,燃?xì)鈾C(jī)組的最大調(diào)峰能力約為30%~58%(不考慮啟停調(diào)峰),燃油機(jī)組的最大調(diào)峰能力約為55%;水電機(jī)組除汛期外可視為全容量調(diào)峰;核電機(jī)組通常不參與調(diào)峰??傮w來說,2012年浙江省調(diào)機(jī)組的調(diào)峰能力約20000 MW,為總裝機(jī)容量的50%左右。在電網(wǎng)正常運行方式下,統(tǒng)調(diào)機(jī)組可以基本滿足調(diào)峰要求,但節(jié)假日或遭遇極端惡劣天氣等特殊情況下的調(diào)峰能力不足。

      根據(jù)浙江電網(wǎng)“十二五”規(guī)劃,2013—2015年全省將新增14000 MW統(tǒng)調(diào)機(jī)組,其中火電機(jī)組10750 MW,核電機(jī)組3250 MW?!笆濉逼陂g,浙江電網(wǎng)預(yù)計新增統(tǒng)調(diào)裝機(jī)容量15390 MW,其中火電增加11640 MW,核電增加3750 MW。

      本文分析時,新增火電機(jī)組調(diào)峰深度按50%考慮,核電機(jī)組不參與調(diào)峰。

      2.2 外來電力調(diào)峰現(xiàn)狀及規(guī)劃

      2012年,浙江電網(wǎng)最大受電負(fù)荷超過15300 MW,約占最大負(fù)荷(51740 MW)的30%。如前所述,目前浙江電網(wǎng)外來電力主要有省內(nèi)華東直調(diào)機(jī)組和500 kV電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線受入兩類,實際運行中,華東直調(diào)機(jī)組和省際聯(lián)絡(luò)線輸入的電力均參與了調(diào)峰,根據(jù)對歷史運行數(shù)據(jù)的分析,夏季高峰時外來電力調(diào)峰幅度約為5000 MW,極端情況下達(dá)到8600 MW,汛期和冬季外來電力調(diào)峰幅度為3300~4400 MW。

      根據(jù)規(guī)劃,“十二五”末浙江電網(wǎng)外來電力將增加特高壓交流和直流2個渠道:

      (1)落點浙江的特高壓直流:溪洛渡水電和寧東火電,浙江共受電16000 MW。

      (2)特高壓交流:通過浙北等特高壓變電站受電,2015年浙江電網(wǎng)按2400 MW參與平衡。

      “十三五”末,浙江還將新增一項來自金沙江水電的特高壓直流輸電工程,同時特高壓交流輸電容量也有所增大;華東直調(diào)電廠將新增核電和抽水蓄能機(jī)組,浙江分得電力增加。綜合起來,浙江受電比例占比將超過40%。

      未來幾年的受電規(guī)劃如表1所示。

      表1 浙江電網(wǎng)受電規(guī)劃

      3 電力平衡與調(diào)峰需求計算

      電網(wǎng)發(fā)輸電功率與負(fù)荷滿足下列平衡關(guān)系:

      式中:PGi為浙江電網(wǎng)統(tǒng)調(diào)第i臺發(fā)電機(jī)輸出有功功率;PWi為第i類外來電力注入的有功功率;PLi表示負(fù)荷功率;ΔP為網(wǎng)損。

      計算條件如下:

      (1)不考慮網(wǎng)損 ΔP;

      (2)不考慮節(jié)假日等電網(wǎng)特殊運行方式;

      (3)電力平衡時,考慮一定負(fù)荷備用率,文中取最大負(fù)荷值的10%。

      根據(jù)浙江電網(wǎng)“十二五”規(guī)劃,對“十二五”末和“十三五”末的浙江電網(wǎng)汛期、夏季及冬季負(fù)荷特性進(jìn)行預(yù)測,浙江電網(wǎng)的峰谷差將進(jìn)一步增大,且每年的最大峰谷差都發(fā)生在夏季。

      2015年,浙江電網(wǎng)負(fù)荷水平為71720 MW,預(yù)計最大峰谷差將達(dá)到26762 MW,最大峰谷差率37.3%。考慮機(jī)組備用后,綜合目前省調(diào)機(jī)組的最大調(diào)峰能力及“十二五”期間新增機(jī)組的最大調(diào)峰能力,能夠滿足汛期及冬季調(diào)峰需求并有一定裕度,但夏季最大峰谷差時調(diào)峰能力不足。即使浙江境內(nèi)華東直調(diào)機(jī)組和500 kV省際聯(lián)絡(luò)線輸送的功率均按目前方式進(jìn)行調(diào)峰,浙江電網(wǎng)的夏季調(diào)峰仍有缺口,最大約為1870 MW,需要特高壓電力參與調(diào)峰。

      2020年,浙江電網(wǎng)最高負(fù)荷預(yù)計增長26450 MW,峰谷差增加12462 MW,最大峰谷差率39.96%。與2015年類似,省調(diào)機(jī)組按最大能力調(diào)峰、華東直調(diào)機(jī)組及500 kV省際聯(lián)絡(luò)線輸入的電力均按目前方式調(diào)峰,可以基本滿足汛期需求,但冬季和夏季調(diào)峰能力不足,最大調(diào)峰缺口將超過4800 MW。此外,2020年浙江電網(wǎng)的風(fēng)電裝機(jī)預(yù)計達(dá)到3380 MW,規(guī)劃中風(fēng)電未參與電力平衡,但如果考慮風(fēng)電機(jī)組的反調(diào)峰特性,當(dāng)風(fēng)電同時率達(dá)到0.6時,調(diào)峰缺口將增大到6800 MW左右。因此,特高壓電力需要參與調(diào)峰。

      為簡單起見,僅將2020年浙江電網(wǎng)的調(diào)峰計算結(jié)果列于表2。

      表2 2020年浙江電網(wǎng)調(diào)峰計算結(jié)果

      4 特高壓電力參與調(diào)峰運行計算

      對特高壓電力參與調(diào)峰的運行方式進(jìn)行計算時,作如下假設(shè):

      農(nóng)村中并沒有成熟的垃圾治理管理制度,幾乎沒有相應(yīng)的執(zhí)法人員。農(nóng)村垃圾治理在制度執(zhí)行層面上具有較大空白,村民多年養(yǎng)成的習(xí)慣也難以改變。

      (1)特高壓交流最大調(diào)峰深度為50%;

      (2)寧東直流最大調(diào)峰深度為50%;

      (3)金沙江水電豐水期(6—10 月)最大調(diào)峰深度為0,其他時間為20%。

      4.1 僅特高壓直流參與調(diào)峰

      據(jù)規(guī)劃,2015年浙江2項特高壓直流輸電工程的最大輸電容量為16000 MW,其中溪洛渡水電和寧東火電各8000 MW。按上述假設(shè)條件考慮,夏季調(diào)峰缺口最大時,溪洛渡水電不調(diào)峰而寧東火電參與調(diào)峰,可增加調(diào)峰容量4000 MW,能滿足當(dāng)年夏季調(diào)峰需求并有一定盈余。

      2020年,規(guī)劃增加1項特高壓直流輸電工程(來自金沙江水電),輸電容量為8000 MW。由此,特高壓直流總輸電容量達(dá)到24000 MW,可滿足冬季電網(wǎng)調(diào)峰需求并有一定裕度。但浙江電網(wǎng)夏季高峰時間正值金沙江水電豐水期,若此時金沙江水電不能調(diào)峰,僅寧東直流參與調(diào)峰,則仍無法完全彌補(bǔ)夏季調(diào)峰缺口,需要特高壓交流電力參與調(diào)峰。

      4.2 僅特高壓交流參與調(diào)峰

      4.3 特高壓交流和直流聯(lián)合參與調(diào)峰

      若特高壓交流、寧東直流均按50%調(diào)峰深度考慮,2015年夏季浙江電網(wǎng)將增加5200 MW調(diào)峰能力,2020年夏季增加7700 MW調(diào)峰能力,可以滿足最大調(diào)峰需求,并有一定盈余。

      5 結(jié)論

      (1)目前浙江電網(wǎng)的調(diào)峰容量由省調(diào)機(jī)組、華東直調(diào)機(jī)組和500 kV省際聯(lián)絡(luò)線輸電3部分組成,正常運行方式下調(diào)峰能力可以滿足要求。

      (2)2015年、2020年,浙江電網(wǎng)外來電力達(dá)到負(fù)荷的39%和40%,預(yù)計電網(wǎng)最大峰谷差率為37.3%和39.96%,若特高壓交、直流輸電項目均不參與調(diào)峰,2015年夏季、2020年夏季和冬季將有較大調(diào)峰缺口。

      (3)若僅增加交流特高壓調(diào)峰手段,還不能完全彌補(bǔ)2015年和2020年的最大調(diào)峰缺口;僅增加直流特高壓調(diào)峰,也不能滿足2020年的最大調(diào)峰需求。

      (4)建議特高壓交、直流聯(lián)合參與調(diào)峰,以特高壓火電直流(寧東)調(diào)峰為主,特高壓交流和特高壓水電直流進(jìn)行配合,如此能夠滿足浙江電網(wǎng)調(diào)峰需求,并有一定盈余。

      [1] 張建平,周偉,張嘯虎,等.華東電網(wǎng)調(diào)峰資源統(tǒng)籌利用研究[J].華東電力,2009,37(5)∶0708-0711.

      [2] 陳漢雄,吳安平,黎嵐.金沙江一期溪洛渡、向家壩水電站調(diào)峰運行研究[J].中國電力,2007,40(10)∶38-41.

      [3] 余欣梅,劉寧.廣東電網(wǎng)調(diào)峰形勢分析與展望[J].廣東電力,2010,23(9)∶37-39.

      [4] 岑思弦,秦寧生,李媛媛.金沙江流域汛期徑流量變化的氣候特征分析[J].資源科學(xué),2012,34(8)∶1538-1544.

      [5] 謝旭,仇靜,穆亮.風(fēng)力發(fā)電同時率與控制風(fēng)電出力的研究[J].華北電力技術(shù),2011(9)∶32-35.

      [6] 張?zhí)咸?,胡曉?三峽水電站調(diào)峰運用探析[J].水利水電技術(shù),2012,43(9)∶99-102.

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