“西電東送”通道切改后對山西電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行管理的影響分析

衛(wèi)鵬杰

（國網(wǎng)山西省電力公司電力調(diào)度控制中心，山西太原 030001）

0 引言

2021年—2024年山西電網(wǎng)處于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)大變動時(shí)期。其中，2021年進(jìn)行山西北部電網(wǎng)完善、特高壓主變壓器擴(kuò)建工程，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變化大，N-2停電多、風(fēng)險(xiǎn)大；2024年將開展山西“西電東送”9回4通道切改工作，切改完成后，山西電網(wǎng)將通過8回500 kV線路與華北區(qū)域1 000 kV特高壓交流電網(wǎng)相連，1回高壓交流線路與華中電網(wǎng)相連。山西電網(wǎng)僅僅通過特高壓與主網(wǎng)相連，將呈現(xiàn)新的運(yùn)行特性，其調(diào)度運(yùn)行管理也將面臨新的課題。

1 “西電東送”通道切改前后山西電網(wǎng)外送通道變化

1.1 “西電東送”通道切改前山西電網(wǎng)外送通道

山西電網(wǎng)通過“大房三回、神保雙回、陽桂雙回、潞辛雙回”等9回線4條“西電東送”通道與華北電網(wǎng)相連；通過±800 kV晉北—江蘇雁淮直流特高壓與華東電網(wǎng)相連；通過1 000 kV長治—南陽—荊門特高壓交流線路與華中電網(wǎng)相連；陽城電廠通過點(diǎn)對網(wǎng)方式與江蘇電網(wǎng)相連；溫池電廠通過點(diǎn)對網(wǎng)方式與河北南網(wǎng)相連。

1.2 “西電東送”通道切改后山西電網(wǎng)外送通道的變化

山西電網(wǎng)通過8回500 kV線路分別接入1 000 kV特高壓站，通過4回特高壓線路與華北1 000 kV特高壓交流電網(wǎng)相連；通過±800 kV晉北—江蘇雁淮直流特高壓與華東電網(wǎng)相連；通過1 000 kV長治—南陽—荊門（以下簡稱“長南荊”）特高壓交流線路與華中電網(wǎng)相連；陽城電廠采用點(diǎn)對網(wǎng)方式與江蘇電網(wǎng)相連；溫池電廠采用點(diǎn)對網(wǎng)方式與河北南網(wǎng)相連；原“西電東送”通道相關(guān)配套電廠采用點(diǎn)對網(wǎng)方式接入北京電網(wǎng)及河北南網(wǎng)。

2 “西電東送”通道切改后對山西電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行管理的影響

2.1 對山西電網(wǎng)外送電能力的影響

“西電東送”通道9回線路送電能力12 500 MW，其中山西省調(diào)通過直調(diào)機(jī)組可組織6 000 MW電力。“西電東送”通道斷開后，配套機(jī)組全部采用點(diǎn)對網(wǎng)送出，山西省調(diào)調(diào)管機(jī)組東送電能力變?yōu)?。

雁淮直流送江蘇，除山西省調(diào)調(diào)管機(jī)組神泉電廠、河曲電廠為保證雁淮直流高功率送電為必開機(jī)組參與雁淮直流外送，考慮蘇晉能源控股機(jī)組、配套風(fēng)電投產(chǎn)，若上述機(jī)組（風(fēng)電）大發(fā)，山西省調(diào)調(diào)管機(jī)組幾無通過雁淮直流增加外送電能力。

考慮到長南荊特高壓與天中直流的耦合關(guān)系，長南荊特高壓電力由山西組織，暫時(shí)按1 000 MW考慮。

崇福電廠、漳山二期2座山西省調(diào)直調(diào)機(jī)組改接入河北南網(wǎng)，直調(diào)裝機(jī)容量減少1 900 MW?？紤]5%廠用電，“西電東送”通道切改、相關(guān)機(jī)組改接后山西省調(diào)調(diào)管機(jī)組外送電能力減少約7 800 MW；原“西電東送”通道相關(guān)配套電廠采用點(diǎn)對網(wǎng)方式接入北京電網(wǎng)及河北南網(wǎng)，山西電網(wǎng)外送電能力不變。

長南荊、北岳、洪善特高壓站配套電源投產(chǎn)，相關(guān)電廠接入后，山西電網(wǎng)外送電力隨之增加；因非山西省調(diào)調(diào)管機(jī)組，所以山西省調(diào)調(diào)管機(jī)組外送電能力并未增加。

2.2 對山西電網(wǎng)新能源消納的影響

考慮山西省調(diào)直調(diào)山西機(jī)組切改、暫不考慮直調(diào)火電機(jī)組投產(chǎn)情況，依據(jù)近10年新能源投產(chǎn)水平預(yù)測，到2022年底，山西電網(wǎng)省調(diào)直調(diào)新能源裝機(jī)將達(dá)到34 200 MW，新能源裝機(jī)占省調(diào)直調(diào)裝機(jī)容量的40%以上。高比例新能源并網(wǎng)運(yùn)行對電網(wǎng)調(diào)峰能力、消納新能源能力提出了更高的要求；同時(shí)對省調(diào)直調(diào)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行、持續(xù)調(diào)峰性能提出更為苛刻的要求，要求火電機(jī)組既要能頂高峰出力，又要能長周期持續(xù)深度調(diào)峰。

按照山西能源局要求，2020年底所有省調(diào)直調(diào)火電機(jī)組要完成靈活性改造。根據(jù)14臺供熱機(jī)組在供熱期平均增加深度調(diào)峰能力2.59%[1]測算，預(yù)計(jì)供熱期供熱機(jī)組完成靈活性改造后可增加深度調(diào)峰能力1 480 MW；供熱期非供熱機(jī)組可增加深度調(diào)峰能力1 770 MW，即供熱期所有火電機(jī)組完成靈活性改造可增加深度調(diào)峰能力3 250 MW。非供熱期，根據(jù)已完成靈活性改造機(jī)組在非供熱工況下平均增加深度調(diào)峰能力15.3%測算，所有機(jī)組完成靈活性改造后深度調(diào)峰能力為6 820 MW。

供熱期，不承擔(dān)供熱任務(wù)的供熱機(jī)組及非供熱機(jī)組按照80%的開機(jī)率計(jì)算，完成靈活性改造后山西電網(wǎng)運(yùn)行機(jī)組深度調(diào)峰能力為2 900 MW；非供熱期，按照80%的開機(jī)率計(jì)算，完成靈活性改造后山西電網(wǎng)運(yùn)行機(jī)組深度調(diào)峰能力為5 460 MW。

崇福電廠、漳山二期2座山西省調(diào)直調(diào)機(jī)組改接入河北南網(wǎng)，山西省調(diào)直調(diào)裝機(jī)容量大約減少1 900 MW。按照上述算法測算，供熱期釋放新能源消納空間726 MW，非供熱期釋放新能源消納空間530 MW。

2.3 對山西電網(wǎng)電力平衡的影響

2022年底，山西電網(wǎng)省調(diào)直調(diào)新能源裝機(jī)預(yù)計(jì)將達(dá)到34 200 MW，新能源裝機(jī)占山西省調(diào)直調(diào)裝機(jī)容量的40%以上。雖然崇福電廠、漳山二期2座山西省調(diào)直調(diào)機(jī)組改接入河北南網(wǎng)，直調(diào)裝機(jī)容量減少1 900 MW，但省調(diào)直調(diào)機(jī)組外送電力減少約6 000 MW，高峰時(shí)段電力平衡仍有一定裕度。山西“西電東送”9回4通道切改完成后，低谷、平峰時(shí)段，若風(fēng)電、光伏高出力運(yùn)行，因雁淮直流送江蘇通道已無增供空間、長南荊特高壓與天中直流強(qiáng)耦合，山西電網(wǎng)調(diào)峰能力不足時(shí)，只能通過北岳特高壓站、洪善特高壓站主變壓器上送。受上送斷面限額影響，可能會出現(xiàn)新能源棄限。新的形勢要求山西新能源發(fā)電企業(yè)富裕電力參與跨省現(xiàn)貨市場交易、參與華北區(qū)域調(diào)峰輔助服務(wù)市場，購買發(fā)電權(quán)，綜合考慮電量、電價(jià)關(guān)系，權(quán)衡收益。

2.4 對山西電力市場運(yùn)行管理的影響

低谷、平峰時(shí)段，若風(fēng)電、光伏高出力，山西電網(wǎng)消納困難。山西新能源富裕電力需參與跨省現(xiàn)貨市場交易，與西北風(fēng)電相比，山西新能源受前期參與度低、購買意愿不強(qiáng)烈等影響，很有可能因報(bào)價(jià)高而未能中標(biāo)或者中標(biāo)電量少。即便中標(biāo)，也有可能受通道能力影響受阻。參與華北調(diào)峰輔助服務(wù)市場進(jìn)行調(diào)峰輔助服務(wù)交易，購買深調(diào)電力，分?jǐn)偵钫{(diào)費(fèi)用。1 000 kV特高壓線路潮流的頻繁波動，可能影響近區(qū)機(jī)組的出力及500 kV電網(wǎng)潮流，對電網(wǎng)運(yùn)行、監(jiān)控提出了新的要求。

2020年，山西電網(wǎng)新能源裝機(jī)占省調(diào)直調(diào)裝機(jī)容量40%以上，新能源功率預(yù)測準(zhǔn)確性影響山西現(xiàn)貨市場非市場化電量的分配，影響統(tǒng)配用電負(fù)荷預(yù)測及母線負(fù)荷預(yù)測準(zhǔn)確性，一定程度上影響山西現(xiàn)貨市場成員決策，進(jìn)而影響市場價(jià)格及成員收益，同時(shí)影響山西日前市場、日內(nèi)市場偏差費(fèi)用的分?jǐn)偂?/p>

2.5 特高壓線路故障時(shí)對山西電網(wǎng)的影響

山西電網(wǎng)為外送型電網(wǎng)，若發(fā)生特高壓線路跳閘，山西電網(wǎng)頻率將短時(shí)拉升，需要切機(jī)降低頻率，同時(shí)有可能造成網(wǎng)內(nèi)部分風(fēng)機(jī)跳閘，優(yōu)先特高壓配套電源切除，若配套電源切機(jī)后功率依然偏高，則需要山西省調(diào)機(jī)組配合切機(jī)。風(fēng)機(jī)跳閘、省調(diào)機(jī)組切機(jī)，可能導(dǎo)致山西電力平衡短時(shí)不夠，頻率進(jìn)一步降低，風(fēng)機(jī)低周跳閘，負(fù)荷側(cè)需求管理后，電網(wǎng)頻率方能趨于穩(wěn)定。北岳、洪善特高壓站，一個(gè)靠近雁淮直流，一個(gè)偏向長南荊特高壓交流，4條特高壓線路異常可能波及外送通道安全，對特高壓N-1、N-2電網(wǎng)穩(wěn)定性研究具有現(xiàn)實(shí)意義。

3 結(jié)束語

我國電力市場化建設(shè)起步于20世紀(jì)末，大體經(jīng)歷了省級電力市場試點(diǎn)、區(qū)域電力市場試點(diǎn)、節(jié)能發(fā)電調(diào)度試點(diǎn)和大用戶與發(fā)電企業(yè)直接交易試點(diǎn)等階段。隨后又以《中共中央國務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步深化電力體制改革的若干意見》（中發(fā)[2015]9號）為標(biāo)志，展開了新一輪的電力體制改革。在這次改革中，國網(wǎng)山西省電力公司于2018年底全面啟動山西“西電東送”通道調(diào)整系列工程，尤其是隨著風(fēng)電、光伏大規(guī)模持續(xù)接入，2024年完成“西電東送”通道9回線路切改后，山西電網(wǎng)將變?yōu)橹苯优c1 000 kV特高壓電網(wǎng)相連的新能源高比例并網(wǎng)運(yùn)行的外送型電網(wǎng)，可有效解決山西電網(wǎng)北部區(qū)域短路電流超標(biāo)問題，拓展山西電網(wǎng)發(fā)展空間，對提升特高壓晉電外送能力具有重要意義。山西省調(diào)要盡快適應(yīng)新的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、電網(wǎng)特性，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、電力可靠供應(yīng)、新能源充分消納、電力改革穩(wěn)步開展。