新能源快速發(fā)展背景下梅州地區(qū)電網(wǎng)規(guī)劃問題的探究

董金星（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司梅州供電局，廣東梅州514021）

新能源快速發(fā)展背景下梅州地區(qū)電網(wǎng)規(guī)劃問題的探究

董金星（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司梅州供電局，廣東梅州514021）

在新能源發(fā)電快速發(fā)展的背景下，梅州電網(wǎng)現(xiàn)狀很難滿足大規(guī)模新能源發(fā)電的消納與送出，會出現(xiàn)窩電等各種問題。建立可適應(yīng)新能源發(fā)電快速發(fā)展的電網(wǎng)規(guī)劃方法具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。將新能源消納問題引入到電網(wǎng)規(guī)劃過程當(dāng)中，建立了面向新能源消納的電網(wǎng)規(guī)劃方法，針對多個電網(wǎng)規(guī)劃備選方案，通過評估與比選，可得到可同時滿足新能源消納需求與系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行需求的優(yōu)化規(guī)劃研究方案。

新能源發(fā)電；電網(wǎng)規(guī)劃；新能源消納與送出

1 梅州地區(qū)電網(wǎng)現(xiàn)狀

梅州市位于廣東省東北部，地處閩、粵、贛三省交界處。轄梅江區(qū)、梅縣區(qū)、平遠(yuǎn)縣、蕉嶺縣、大埔縣、豐順縣、五華縣，興寧市。總面積15940km2。

截至2015年底，梅州市電網(wǎng)有500kV變電站1座，變電站容量為2000MVA，500kV線路6回；220kV變電站10座，主變?nèi)萘?030MVA，220kV線路32回。110kV變電站65座，變電總?cè)萘?334MVA；35kV變電站47座，變電總?cè)萘?46.1MVA。110kV公用線路117回，長度1623km，35kV線路68回，長度836km。共有10kV公用線路816回。公用饋線線路總長度14666km。公用配變11037臺，總?cè)萘繛?220MVA，專用配變7801臺，總?cè)萘繛?409MVA。

2015年梅州市全社會用電量72.66億kWh，全社會用電最高負(fù)荷1333MW。梅州市目前220kV及以上裝機(jī)共3354MW（其中煤電裝機(jī)3210MW、水電裝機(jī)144MW）。110kV及以下接入電網(wǎng)的電源裝機(jī)總?cè)萘?322MW（其中煤電裝機(jī)72MW，余熱裝機(jī)49MW，水電裝機(jī)1199MW，其它機(jī)組2MW）。

圖1 梅州地區(qū)220kV、110kV網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀圖

2 梅州地區(qū)新能源發(fā)展前景

新能源發(fā)電在國內(nèi)外的快速發(fā)展，已顯示出顯著的社會效益和環(huán)境效益［1～2］。然而，隨著新能源發(fā)電的大規(guī)模發(fā)展，其出力的不確定性與隨機(jī)性對電網(wǎng)規(guī)劃工作帶來了新的挑戰(zhàn)［3～4］，急需建立面向新能源消納的電網(wǎng)規(guī)劃方法，使電網(wǎng)規(guī)劃方案能夠適應(yīng)新能源的大規(guī)模發(fā)展。

梅州市屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，是南亞熱帶和中亞熱帶氣候區(qū)的過渡地帶，地域面積廣闊，各種自然資源較為豐富，有利于多種新型能源的發(fā)展。根據(jù)最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)，梅州地區(qū)已并網(wǎng)的分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目共77個（裝機(jī)總量1.57MW），2016年已累計發(fā)電超過66萬kWh。在建或有建設(shè)意向的較大的新能源項(xiàng)目共27個（裝機(jī)總量1195MW），其中風(fēng)電項(xiàng)目9個（裝機(jī)總量439MW）、光伏項(xiàng)目16個（裝機(jī)總量729MW）、生物質(zhì)能項(xiàng)目2個（裝機(jī)總量28MW）。其中梅州市蕉華20MW光伏農(nóng)光互補(bǔ)項(xiàng)目（2萬kW）、平遠(yuǎn)利天東石鎮(zhèn)50MWp光伏電站發(fā)電項(xiàng)目（5萬kW）、廣東晟通投資有限公司蕉嶺100MW（一期50MW）大型光伏并網(wǎng)發(fā)電電站（5萬kW）、梅州市環(huán)保能源（生活垃圾焚燒）發(fā)電項(xiàng)目（2.7萬kW）等6個項(xiàng)目均已取得接入系統(tǒng)方案批復(fù)，正在動工建設(shè)。

圖2 遠(yuǎn)景年梅州地區(qū)規(guī)劃電廠布點(diǎn)圖

3 新能源快速發(fā)展情況下梅州電網(wǎng)所面臨的問題

3.1 220kV變電站主變升壓容量問題

富遠(yuǎn)片區(qū)新能源以110kV接入系統(tǒng)后經(jīng)220kV富遠(yuǎn)站上送，目前富遠(yuǎn)站僅有1臺180MW的主變，理論上無法滿足富遠(yuǎn)片區(qū)未來新能源上送的需求。琴江片區(qū)新能源以110kV接入系統(tǒng)后經(jīng)220kV琴江站上送，目前琴江站僅有1臺180MW的主變，理論上無法滿足琴江片區(qū)未來新能源上送的需求。雁洋片區(qū)新能源以110kV接入系統(tǒng)后經(jīng)220kV雁洋站上送，目前琴江站有2臺180MW的主變。最大上送負(fù)載360MW。土嶺片區(qū)新能源以110kV接入系統(tǒng)后經(jīng)220kV土嶺站上送，目前土嶺站僅有1臺180MW的主變，正常運(yùn)行的情況下，可以滿足土嶺片區(qū)未來新能源上送的需求。但若主變檢修，則會出現(xiàn)窩電現(xiàn)象。

在十三五期間，如富遠(yuǎn)片區(qū)的新能源項(xiàng)目均按期投產(chǎn)，富遠(yuǎn)站在2017年將會出現(xiàn)主變?nèi)萘坎蛔愕膯栴}。由于雁洋片區(qū)原有水電較多，如雁洋片區(qū)的新能源項(xiàng)目均在十三五期間投產(chǎn)，雁洋站在2020年將會出現(xiàn)主變重載的問題。在各新能源項(xiàng)目投產(chǎn)后嘉蕉甲線、嘉蕉乙線、興琴線、琴順線、順揭甲線、順揭乙線等線路將不滿足N-1。

3.2 220kV線路通道輸送問題

目前，梅州電網(wǎng)地方電源過剩。主要通過220kV及500kV線路往揭陽和河源方向送電。其中，220kV斷面主要由220kV畬長線、畬棉甲乙線、順揭甲乙線、興琴線、廠畬線、畬順線組成。220kV畬長線（主要線路型號：LGJ-400）線路最大限流為700A，最大輸送能力約280MW。220kV畬棉甲線（主要線路型號：LGJ-400）線路最大限流為700A，最大輸送能力約280MW。220kV畬棉乙線（主要線路型號：LGJ-2×300）線路最大限流為1190A，最大輸送能力約476MW。即220kV畬棉甲乙線斷面采用最優(yōu)運(yùn)行方式最大輸送能力約476MW。220kV順揭甲線（主要線路型號：LGJ-2×240）線路最大限流為1020安，最大輸送能力約408MW。220kV順揭乙線（主要線路型號：LGJQ-400）線路最大限流為700A，最大輸送能力約280MW。即220kV順揭甲乙線斷面采用最優(yōu)運(yùn)行方式最大輸送能力約408MW。220kV興琴線（主要線路型號：LGJ-2×240）線路最大限流為1020A，最大輸送能力約408MW。220kV廠畬線（主要線路型號：LGJ-2×240）線路最大限流為1020A，最大輸送能力約408MW。220kV畬順線（主要線路型號：LGJ-400）線路最大限流為700A，最大輸送能力約280MW。

正常方式下，梅州220kV電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)運(yùn)行。按中調(diào)開機(jī)方式考慮，受220kV興琴線N-1故障導(dǎo)致220kV廠畬線過載的限制，斷面“0.45×220kV興琴線+220kV廠畬線”極限為420MW，220kV匯東電廠需窩出力600MW。因梅州地區(qū)用電負(fù)荷增長有限，若地方電源按規(guī)劃投產(chǎn)，梅州電力將嚴(yán)重過剩。現(xiàn)方式下梅州電網(wǎng)因?yàn)橥馑屯ǖ朗芟抟呀?jīng)開始窩電。屆時，按照全面收購新能源電能的指導(dǎo)方針，大型火電機(jī)組出力將進(jìn)一步受限，發(fā)電矛盾將更加突出，如何平衡各發(fā)電企業(yè)及電網(wǎng)安全運(yùn)行之間的關(guān)系也是個難題。

圖3 2016年梅州電網(wǎng)水電大發(fā)方式潮流圖

3.3 梅州地區(qū)變電站110kV側(cè)出線間隔問題

從目前情況來看，梅州地區(qū)有部分變電站已不具備接入條件（或在十三五期間不具備接入條件），包括東石站、石正站、差干站、蕉嶺站、琴江站、白宮站、寶坑站、高陂站。需另外擴(kuò)建110kV間隔（場地限制的話需另外征地）或線路T接才能滿足接入。有些屬于同家業(yè)主且為同種發(fā)電類型的項(xiàng)目可考慮使用同一間隔接入。

4 電網(wǎng)規(guī)劃中解決新能源送出問題的措施

為在電網(wǎng)規(guī)劃中解決上述問題，首先需確定多個備選的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)方案，在此基礎(chǔ)上，確定各個網(wǎng)架結(jié)構(gòu)方案下的最大輸電容量方案，即在通道建設(shè)能力以及穩(wěn)定約束下傳輸容量最充裕的方案。這些方案可以由電網(wǎng)規(guī)劃優(yōu)化模型獲取，也可以根據(jù)電網(wǎng)規(guī)劃經(jīng)驗(yàn)由專家確定。從每一個網(wǎng)架結(jié)構(gòu)對應(yīng)的最大輸電容量方案開始，分別評估方案的新能源消納能力，如果新能源消納能力滿足其盈虧平衡利用小時數(shù)的要求，則相應(yīng)地減少輸電容量，再次進(jìn)行評估，直到新能源消納能力不滿足要求為止。在此基礎(chǔ)上，通過比較各方案的投資與運(yùn)行成本，確定最優(yōu)方案。通過上述方法得到的電網(wǎng)規(guī)劃方案，在能夠滿足新能源消納需求的同時，保證系統(tǒng)的最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)。［5］

圖4 考慮新能源消納的電網(wǎng)規(guī)劃方法框架圖

根據(jù)上述規(guī)劃原則，經(jīng)計算并結(jié)合梅州市城鄉(xiāng)規(guī)劃，綜合研究后提出規(guī)劃建議如下：

（1）雁洋站擴(kuò)建#3主變。

（2）將220kV嘉蕉甲線、嘉蕉乙線、興琴線、琴順線、順揭甲線、順揭乙線均更換為大容量導(dǎo)線。

（3）建設(shè)興琴#2線，琴順#2線。

（4）建設(shè)500kV興寧站。

若以上方案能納入電網(wǎng)規(guī)劃并得到順利實(shí)施，將非常有助于改善未來梅州地區(qū)電網(wǎng)在新能源發(fā)電項(xiàng)目的消納送出方面的能力。

［1］李俊峰，蔡豐波，唐文倩，等．2011中國風(fēng)電發(fā)展報告［M］．北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2012：37～44．

［2］康重慶，陳啟鑫，夏清．低碳電力技術(shù)的研究展望［J］．電網(wǎng)技術(shù)，2009，33（2）：1～7．

［3］徐乾耀，康重慶，張寧，等．海上風(fēng)電出力特性及其消納問題探討［J］．電力系統(tǒng)自動化，35（22）：54～59．

［4］湯宏，吳俊玲，周雙喜．包含風(fēng)電場電力系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定分析建模和仿真［J］．電網(wǎng)技術(shù)，2004，28（1）：38～45．

［5］彭波，陳旭，徐乾耀，張寧，康重慶.面向新能源消納的電網(wǎng)規(guī)劃方法初探［J］電網(wǎng)技術(shù)，2013，37（12）：86～91．

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2095-2066（2016）30-0024-02

2016-10-10