九江地區20kV網架方案優化研究

陳會員，肖 園，唐 瑋，王 偉，雷 濤

（國網江西省電力有限公司經濟技術研究院，江西 南昌 330043）

0 引言

輸電斷面的有功潮流控制是電網實際運行中的重要防控手段，它主要依據《電力系統安全穩定導則》中的N-1原則分布計算靜態安全潮流約束和動態安全潮流約束[1-2]。靜態安全潮流約束是限制電網區間傳輸功率的主要因素，分區間的功率交換能力計算是電力系統的一項重要研究課題，目前已提出了許多計算方法，但大多數計算方法都是在基態潮流條件下分別增加給定發電機負荷接點的送受功率，進而求解兩組節點間的極限傳輸容量[3-4]。但由于發電機節點的功率調整只能基于設定的目標方案，而這種設定的方案與實際系統運行方式之間往往存在較大的誤差，因此計算區域間功率交換能力不僅取決于數學模型和算法的精度，而且取決于各種運行方式的變化[5-6]。本文主要采取N-1靜態約束方法，依托電網實際，結合地區網架結構及電網運行變化計算區域斷面電力交換能力，根據計算結果優化潮流分布，針對地區電網存在的斷面受限問題提出科學可行的優化方案。

九江供電區位于江西北部，目前主要依托馬回嶺、石鐘山2座500 kV變電站以及九江電廠、柘林水電廠2座統調電源供電，隨著九江八里湖新區的建設、武九客專的全線貫通，近年來九江西部地區負荷發展迅速，九江西部受電斷面潮流較重，度夏、度冬期間陸續出現重過載問題；另外后續隨著神華兩臺百萬級別大容量機組的投產以及九江東部地區大量風電等新能源并網運行，九江電廠滿發易引發其送出通道出現N-1過載問題，九江電廠小開機易引發九江東部與九江中西部之間的聯絡通道出現N-1過載問題，因此優化江西北部地區220 kV網架結構和潮流分布，制定合理分片分區方案，消除九江地區220 kV電網供電瓶頸，顯得尤為重要。

1 九江電網概況

截至2017年底，九江供電區域內有500 kV變電站3座（石鐘山變、馬回嶺變、永修變），容量3 250 MVA；有220 kV公用變電站17座，主變28臺，主變容量4 380 MVA；有220 kV專用變6座，主變11臺，容量1 004.5 MVA。有統調電源裝機2 618.2 MW，其中火電裝機1 360 MW，水電裝機532 MW，風電等新能源裝機726.2 MW，主要分布在九江東部地區。

九江地區220 kV網架主要存在問題：

1）由于近幾年九江地區負荷增長較快，九江中西部斷面受電能力已趨于飽和，難以滿足地區負荷發展需要；

2）隨著神華電廠兩臺百萬機組陸續投運、九江地區新能源等電源陸續投產，九江電廠南送通道存在N-1重過載問題，九江電廠將存在窩出力風險；

3）受港山、湖山線（LGJ-400導線）小線徑導線限制，九江中部地區開機方式調整困難，并且不利于地區風電等新能源電力的全額送出。

2 負荷預測

根據預測，到2020年，九江地區統調最高負荷將達到3 550 MW，“十三五”年均增速為10.99%；九江中心區負荷將達到800 MW，“十三五”年均增速為10.53%，九江東部地區負荷將達到850 MW；“十三五”年均增速為11.69%，詳見表1。

表1 2020年九江地區負荷預測

3 近期電源及電網規劃

3.1 近期電源規劃

根據《九江“十三五”電網滾動規劃調整報告》（2016版），“十三五”期間，九江地區將投產統調火電廠1座，即神華電廠，裝機容量2×1 000 MW，新增統調風電597.52 MW。到2020年，九江電網電源裝機總容量將達到5 388.7 MW，其中火電3 360 MW，水電532 MW，風電等新能源1 496.7 MW；九江中部及東部地區火電裝機增加至3 360 MW，風電裝機增加至543.2 MW，九江中東部地區電源分布較為集中，存在較大的送出壓力。

3.2 近期電網規劃

根據規劃，“十三五”期間，九江地區將新建九江西（1×1 000 MVA）1座500 kV變電站，擴建石鐘山3號主變（1×750 MVA）；新建威家、馬垱、華林等3座220 kV變電站，擴建紅光、楊家嶺等6座220 kV變電站。2020年九江電網220 kV及以上電網網架結構圖如圖1所示。

圖1 2020年九江電網220 kV及以上電網網架結構

4 網架校核及網架方案優化

4.1 網架校核

1）方式安排。

為校核網架，盡可能反映電網實際運行狀況，仿真計算采用夏季大負荷方式和夏季平均大負荷兩種方式。兩種方式下九江地區九江電廠、神華電廠均滿出力運行，九江地區風電出力按地區風電裝機容量的80%考慮（參考九江地區風電實際出力特性），220 kV及以上電網采取全接線方式。

2）優化前網架校核。

仿真結果表明，網架優化前，夏季大負荷和平均大負荷方式下，220 kV潯威線（南送一級通道）N-1后，潯威線另1回線路潮流達到406～422 MW，超過2×LGJ-300導線40℃熱穩定極限383 MW，屬過載運行；夏季平均大負荷方式下，威沙線、馬妙線（南送二級通道）在線路N-1情況下均存在重過載風險（詳見表1）。

表2 優化前仿真計算結果

另外夏季大負荷方式下，九江電廠小開機500 kV馬石雙線同跳后，220 kV港山線、湖山線潮流分別達到226.7 MW和268.7 MW，超過LGJ-400導線40℃熱穩定極限231 MW，屬過載運行（詳見圖2）。

圖2 九江電廠小開機500 kV馬石雙線同跳

4.2 網架方案優化

1）方案制定。

結合九江地區目前存在的供電安全隱患、規劃220 kV網架和地區電源建設情況，從提高九江西部地區受電能力、滿足九江中部地區電力送出要求、消除九江中東部地區供電瓶頸、有利于地區遠期網架構建等角度出發，考慮如下優化方案：

（1）新建500 kV九江西變至妙智變220 kV線路，打通九江電廠至九江西方向通道，分散九江電廠南送通道潮流，緩解南送通道送電壓力。

（2）新建蔡嶺至鄱北220 kV雙回線路，打通九江東三縣與江西東部地區220 kV聯絡通道，將220 kV港山線、湖山線斷開運行，消除電網供電瓶頸。

圖3 網架優化方案

2）優化后網架校核。

網架優化后，加強了九江中西部地區220 kV電網之間的聯絡，優化了九江電廠外送通道的潮流分布，220 kV潯威Ⅰ、Ⅱ線潮流由440～460 MW下降至376～404 MW，送電壓力大幅減輕，潯威線1回線路N-1后另一回線路潮流控制在347～372 MW左右，能夠控制在線路40℃熱穩極限以內；馬妙線潮流能夠控制在130～290 MW，威沙線潮流控制在182～289 MW，滿足電網安全穩定控制要求。另外架設220 kV蔡嶺～鄱北雙線后，加強了九江東部電網與江西東部電網的聯系，解決了蔡嶺變同桿終端供電問題，同時斷開220 kV港山線、湖山線后，消除了電網安全隱患。但是，打通妙智至九江西220 kV通道后，一定程度加重了220 kV潯市線潮流，潯市線送電功率提升至167～224 MW，接近線路40℃熱穩極限，因此需要同步增容改造220 kV潯市線，進一步消除短板，提高供電可靠性。

表3 優化后仿真計算結果

5 結語

1）打通九江西至妙智220 kV送電通道后，加強了九江西部與九江中部之間的聯絡，優化了地區潮流分布，能夠解決九江電廠南送通道存在的N-1過載風險；但將一定程度加重220 kV潯市線潮流，建議同步增容改造220 kV潯市線。

2）網架優化方案實施后，消除了九江中部與東部之間的供電瓶頸，有利于九江地區開機方式的調整，優化了九江中部地區及九江東三縣潮流分布，減輕了九江電廠南送通道送電壓力。

3）220 kV港山線、湖山線斷開后，九江東三縣將主要依托500 kV石鐘山變供電，與江西東部電網合環運行；在石鐘山變一臺主變檢修，另一臺主變N-1情況下，九江東三縣將通過220 kV電網長距離供電，存在電壓穩定風險，建議優化方案實施后繼續推進500 kV石鐘山變3號主變擴建工程的前期工作。

參考文獻：

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