輸電通道輸電能力受限解決方案研究

劉松楠，楊曉崢，楊繼業(yè)，李 健，鄢 闖

(1．國網(wǎng)遼寧省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，遼寧 沈陽 110015；2. 沈陽電力勘測設(shè)計(jì)院，遼寧 沈陽 110003)

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輸電通道輸電能力受限解決方案研究

劉松楠1，楊曉崢1，楊繼業(yè)1，李 健2，鄢 闖1

(1．國網(wǎng)遼寧省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，遼寧 沈陽 110015；2. 沈陽電力勘測設(shè)計(jì)院，遼寧 沈陽 110003)

受重慶負(fù)荷分布不平衡的影響，川渝電網(wǎng)間輸電通道過于依賴洪板線，輸電能力受限。重慶電網(wǎng)很難匹配重慶快速增長的負(fù)荷需求。在充分分析川渝電網(wǎng)輸電通道潮流分布特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了川渝電網(wǎng)輸電通道新建聯(lián)絡(luò)線方案，綜合比較各備選方案后選出最優(yōu)方案，為有效提高川渝電網(wǎng)輸電通道輸電能力提供參考。

互聯(lián)電網(wǎng)；輸電能力；新建聯(lián)絡(luò)線

川渝電網(wǎng)在大負(fù)荷運(yùn)行方式下，其主要負(fù)荷需要四川水電通過洪板聯(lián)絡(luò)線進(jìn)行供電，使得川渝電網(wǎng)間輸電通道過于依賴洪板線輸電能力，輸電能力受到很大限制。受其影響，川渝電網(wǎng)輸電通道很難匹配重慶快速增長的負(fù)荷需求。因此，研究川渝電網(wǎng)輸電能力受限問題，提出能夠提升川渝輸電通道輸電能力的方案，對川渝電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，支撐重慶經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展具有重要意義[1-10]。

為有效緩解不平衡問題，本文提出川渝電網(wǎng)輸電通道新建聯(lián)絡(luò)線方案，提出5種備選方案，分析各備選方案下，川渝電網(wǎng)輸電通道輸電能力上限，結(jié)合經(jīng)濟(jì)因素綜合比較各備選方案，從而選出最優(yōu)方案，為有效提高川渝電網(wǎng)輸電通道輸電能力提供參考。

1 川渝電網(wǎng)潮流分布特點(diǎn)

重慶電網(wǎng)通過500 kV電網(wǎng)與湖北和四川電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，如圖1所示。其中，洪板雙回聯(lián)絡(luò)線、黃萬雙回聯(lián)絡(luò)線構(gòu)成川渝輸電通道，四川水電通過川渝輸電通道向重慶負(fù)荷供電。

圖1 重慶電網(wǎng)與外部電網(wǎng)連接圖

目前，由于川渝電網(wǎng)輸電通道輸電功率不平衡，受洪板線N-2時暫態(tài)穩(wěn)定約束，黃萬線輸電功率較小，川渝電網(wǎng)輸電通道整體傳輸功率上限僅為3 900 MW，而隨著重慶負(fù)荷的快速增長，川渝輸電通道的輸電能力已不能滿足四川水電的外送以及重慶負(fù)荷的需求。

在實(shí)際運(yùn)行中，重慶電網(wǎng)通過6個供電區(qū)域向負(fù)荷供電，各區(qū)域間實(shí)現(xiàn)了彼此在220 kV電網(wǎng)解環(huán)運(yùn)行。這6個區(qū)域分別是：萬縣區(qū)域、九盤區(qū)域、“思源—陳家橋—板橋—圣泉”區(qū)域、隆盛區(qū)域、“石坪—巴南”區(qū)域、“長壽—張家壩”區(qū)域。其中，萬縣與九盤區(qū)域可以合并分析，各供電區(qū)域負(fù)荷比例如圖2所示。

圖2 各片區(qū)負(fù)荷分布比例

為更好研究川渝電網(wǎng)輸電能力受限問題，選取大負(fù)荷運(yùn)行方式下較為嚴(yán)重時刻的潮流斷面進(jìn)行分析。此時，川渝輸電通道的輸電功率如表1所示，分析該斷面下2條聯(lián)絡(luò)線的潮流分布，出現(xiàn)通過洪板線的輸電功率較重，而黃萬線的輸電功率則由重慶向四川倒送的極端不利情況。川渝電網(wǎng)輸電通道總傳輸功率受到嚴(yán)重限制。

表1 川渝輸電通道輸電功率 MW

通過進(jìn)一步分析，在6個供電區(qū)域中，只有萬縣和九盤2個區(qū)域與黃萬線聯(lián)系較為緊密，其負(fù)荷主要由黃板線進(jìn)行供電，但2個區(qū)域的負(fù)荷占重慶負(fù)荷的8%。

而其余4個供電區(qū)域，都與洪板聯(lián)絡(luò)線聯(lián)系緊密，而與黃萬線關(guān)系較小。這4個區(qū)域負(fù)荷占重慶總負(fù)荷的92%，而與洪板線聯(lián)系最緊密的“思源—陳家橋—板橋—圣泉”區(qū)域，由于其處在負(fù)荷中心，占重慶總負(fù)荷的45%。這些區(qū)域的負(fù)荷主要需要四川水電通過洪板聯(lián)絡(luò)線進(jìn)行供電，導(dǎo)致四川向重慶輸送的電能過分依賴洪板線向重慶供電，而洪板線的輸電能力限制了川渝電網(wǎng)輸電通道的輸電能力。

2 川渝電網(wǎng)輸電通道新建聯(lián)絡(luò)線方案

2.1 川渝電網(wǎng)輸電通道新建聯(lián)絡(luò)線備選方案

在與現(xiàn)場運(yùn)行人員進(jìn)行討論后，給出5種新建聯(lián)絡(luò)線的備選方案，如圖3和表2所示。其中建設(shè)費(fèi)用按照400萬元/km進(jìn)行估算。

圖3 新建聯(lián)絡(luò)線的備選方案示意圖

表2 新建聯(lián)絡(luò)線的備選方案費(fèi)用

目前，受洪板線N-2暫態(tài)穩(wěn)定約束，川渝電網(wǎng)輸電通道整體輸電功率上限僅為3 900 MW。而在各方案下，川渝電網(wǎng)輸電通道輸電上限應(yīng)根據(jù)以下條件進(jìn)行最終確定。

條件1：任一條雙回聯(lián)絡(luò)線發(fā)生N-1故障后，繼續(xù)運(yùn)行的單回線路不超過熱穩(wěn)上限；

條件2：任一條雙回聯(lián)絡(luò)線發(fā)生N-2故障后，系統(tǒng)不出現(xiàn)暫態(tài)失穩(wěn)問題，即某一條聯(lián)絡(luò)線雙回同時出現(xiàn)故障跳閘時，川渝電網(wǎng)與湖北電網(wǎng)不失步、長南特高壓不解列。

對于各方案，聯(lián)絡(luò)線正常雙回運(yùn)行時，得到能夠滿足上述2個條件的川渝電網(wǎng)輸電通道最大傳輸功率，即為該方案下川渝電網(wǎng)輸電通道的輸電功率上限。

2.2 各雙回聯(lián)絡(luò)線滿足N-1條件熱穩(wěn)上限的確定

各聯(lián)絡(luò)線單回運(yùn)行滿足熱穩(wěn)上限的最大功率如表3所示。

表3 川渝聯(lián)絡(luò)線單回?zé)岱€(wěn)上限功率 MW

當(dāng)正常雙回運(yùn)行時，某一條聯(lián)絡(luò)線滿足N-1條件的熱穩(wěn)上限確定步驟如下。

步驟1：將該條聯(lián)絡(luò)線改為單回運(yùn)行。

步驟2：不斷增大四川發(fā)電出力并進(jìn)行潮流計(jì)算，直到該單回運(yùn)行的聯(lián)絡(luò)線傳輸功率到達(dá)其熱穩(wěn)上限。

步驟3：保持當(dāng)前潮流斷面各機(jī)組出力不變，將該條聯(lián)絡(luò)線改為雙回正常運(yùn)行，重新進(jìn)行潮流計(jì)算。此時，得到該聯(lián)絡(luò)線雙回運(yùn)行總傳輸功率，即為該聯(lián)絡(luò)線滿足N-1條件的熱穩(wěn)上限功率。

這種方式求出的川渝雙回聯(lián)絡(luò)線的熱穩(wěn)上限功率，能夠保證當(dāng)該聯(lián)絡(luò)線其中一回發(fā)生故障跳閘時，另外一回聯(lián)絡(luò)線上流過的有功功率不至于超過其熱穩(wěn)極限，有利于系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。各方案下，得到的結(jié)果如表4所示。

表4 川渝電網(wǎng)輸電通道各雙回聯(lián)絡(luò)線的輸電功率上限 MW

2.3 川渝電網(wǎng)輸電通道整體輸電功率上限確定

在不超過各聯(lián)絡(luò)線滿足N-1條件熱穩(wěn)上限功率的前提下，進(jìn)一步校驗(yàn)各聯(lián)絡(luò)線N-2故障下系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定情況，最終確定川渝電網(wǎng)輸電通道整體輸電功率上限。

不斷增大四川發(fā)電出力，以提高川渝電網(wǎng)輸電通道傳輸功率，直到發(fā)生以下2種情況之一，調(diào)整結(jié)束。

a.3條雙回聯(lián)絡(luò)線中，出現(xiàn)某一條到達(dá)滿足N-1條件的熱穩(wěn)上限功率，此時受條件1約束，川渝電網(wǎng)輸電通道整體輸電功率到達(dá)上限；

b.對3條聯(lián)絡(luò)線分別進(jìn)行N-2故障暫穩(wěn)校驗(yàn)，當(dāng)前狀態(tài)下暫態(tài)穩(wěn)定，但四川發(fā)電增加微調(diào)小機(jī)組(100 MW)，出現(xiàn)失穩(wěn)情況，此時受條件2約束，川渝電網(wǎng)輸電通道整體輸電功率到達(dá)上限。

最終得到各方案下川渝電網(wǎng)輸電通道整體輸電功率上限,如表5所示。

表5 川渝電網(wǎng)輸電通道整體輸電功率上限 MW

2.4 川渝電網(wǎng)輸電通道新建聯(lián)絡(luò)線方案選取

將5種方案下輸電功率上限以及建設(shè)費(fèi)用進(jìn)行比較，結(jié)果如圖4所示。

圖4 新建聯(lián)絡(luò)線的備選方案比較

從經(jīng)濟(jì)方面考慮，瀘州—圣泉方案建設(shè)費(fèi)用為3.24億元，僅高于遂寧—思源方案的2.60億元。但是，瀘州—圣泉方案下，川渝電網(wǎng)輸電通道輸電能力上限為8 056 MW，是5種方案中最高的一種；而遂寧—思源方案下僅為4 707 MW，僅為瀘州—圣泉方案的58.4%，是5種方案中最低的一種。綜合考慮上述因素，確定瀘州—圣泉方案為5種方案中的最優(yōu)方案。

結(jié)合發(fā)電優(yōu)化調(diào)度，得到新建瀘州—圣泉聯(lián)絡(luò)線方案下川渝電網(wǎng)輸電通道輸電功率，與原有斷面進(jìn)行比較，結(jié)果如表6所示。

通過分析，新建瀘州—圣泉聯(lián)絡(luò)線方案可有效提高川渝電網(wǎng)輸電通道輸電能力，同時川渝聯(lián)絡(luò)線傳輸功率的不平衡現(xiàn)象也有很大程度改善。

表6 新建聯(lián)絡(luò)線前后川渝電網(wǎng)輸電通道輸電功率比較 MW

3 結(jié)束語

本文分析了川渝電網(wǎng)輸電通道輸電能力受限原因。由于重慶負(fù)荷分布不平衡，而其主要負(fù)荷需要四川水電通過洪板聯(lián)絡(luò)線進(jìn)行供電，使得川渝電網(wǎng)間輸電通道過于依賴洪板線輸電能力，輸電能力受到很大限制。為解決這一問題，本文提出了川渝電網(wǎng)輸電通道新建聯(lián)絡(luò)線方案，綜合比較各備選方案，確定瀘州—圣泉作為最終方案，將該方案與現(xiàn)有川渝電網(wǎng)潮流分布情況進(jìn)行比較，新方案有效提高川渝電網(wǎng)輸電通道輸電能力，川渝聯(lián)絡(luò)線傳輸功率的不平衡現(xiàn)象也有很大程度的改善。

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Research on Solutions of Transmission Capacity Limited in Power Transmission Channel

LIU Songnan1, YANG Xiaozheng1, YANG Jiye1, LI Jian2, YAN Chuang1

(1. State Grid Liaoning Electric Power Company Limited Economic Research Institute,Shenyang,Liaoning 110015；China; 2. Shenyang Electric Power Survey and Design Institute, Shenyang,Liaoning 110003, China)

With the rapid growth of the load in Chongqing, it needs to improve the transmission access’s capacity of the grids in Sichuan and Chongqing.An urge to address the problem of extremely imbalanced distribution for Sichuan and chongqing connection. After analysing power flow distribution characteristics of Sichuan and chongqing power grid,this paper analyses the imbalance issue between two lines. To effectively solve this issue，this paper proposes the solution to lay new tie power lines between Chongqing and Sichuan power grid system. After general comparison of all the alternatives, a optimal solution is selected to improve transmission capacity of Sichuan-chongqing power grid.

interconnected power grid; transmission capacity; new power line

TM715

A

1004-7913(2017)05-0051-04

劉松楠(1989)，男，碩士，工程師，從事電力設(shè)計(jì)研究。

2017-03-01)