西藏藏中聯(lián)網(wǎng)工程評估思路與實踐

文 / 梁雙 朱寧 伍勇旭

長期以來，受自然條件等因素限制，西藏基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，大電網(wǎng)覆蓋范圍不足總?cè)丝诘?0%，且受水電豐枯變化、柴油價格高和光伏發(fā)電不穩(wěn)定等因素影響，電力供應(yīng)短缺，居民生活和取暖等用電需求難以保障。

此外，國家重要干線鐵路川藏鐵路拉薩至林芝段（拉林鐵路）已經(jīng)開工建設(shè)，但沿線大部分區(qū)域電壓等級低且處于電網(wǎng)末端或尚未被電網(wǎng)覆蓋，無法滿足鐵路供電要求。為此，國家在《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中提出建設(shè)“川藏鐵路拉薩至林芝段供電工程”和“西藏藏中與昌都電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)工程”，共同構(gòu)成“藏中聯(lián)網(wǎng)工程”。

藏中聯(lián)網(wǎng)工程建成后將有效保障鐵路和電網(wǎng)供電，對于促進(jìn)西藏經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、確保邊疆長治久安、同步進(jìn)入小康社會具有重要的意義，同時工程方案也是對新疆、青海、四川等省區(qū)高海拔、大高差、復(fù)雜自然條件區(qū)域電網(wǎng)建設(shè)和清潔能源外送通道建設(shè)的技術(shù)探索，是“一帶一路”倡議下電網(wǎng)工程“走出去”的核心競爭力保障。

一、工程概況及技術(shù)難點分析

藏中聯(lián)網(wǎng)工程起于西藏昌都市芒康縣，止于山南市桑日縣，跨越西藏三地市十區(qū)縣，涉及500千伏、220千伏、110千伏三個電壓等級，新建（擴建）500千伏變電站9座、220千伏變電站5座、110千伏變電站2座；新建500千伏線路1983.6公里、220千伏線路440.9公里、110千伏線路312.9公里，總投資162億元。

此工程被稱為“云端上的電力天路”，需穿越青藏高原腹地，位于世界上地質(zhì)結(jié)構(gòu)最復(fù)雜、地質(zhì)災(zāi)害分布最廣的“三江”斷裂帶，翻越拉烏山、東達(dá)山、業(yè)拉山、色季拉山、布丹拉山等海拔4500米以上高山5座，跨越瀾滄江、怒江、雅魯藏布江10余次，穿越中國第二大林區(qū)——西南林區(qū)和然烏湖、來古冰川、易貢國家地質(zhì)公園、雅魯藏布大峽谷等10個國家級自然保護(hù)區(qū)，經(jīng)過世界地質(zhì)結(jié)構(gòu)最不穩(wěn)定區(qū)域——通麥天險，路徑選擇極其困難。沿線平均海拔超過4000米，最高塔位約5295米，海拔高差3100米，相鄰塔位海拔高差超過200米的共有290處，海拔高差超過300米的共有68處，最大高差500米，500千伏一次建成。沿線氣候多變，災(zāi)害頻發(fā)，年有效工期僅有6個月，特別是海拔4500米以上區(qū)域，年有效工期不足5個月。

表1 藏中聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)難度對比表

二、評估與實施階段的經(jīng)驗總結(jié)

受國家發(fā)展改革委委托，評估組對工程建設(shè)必要性、技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)性等進(jìn)行全面評估。評估組兩次深入高寒缺氧藏區(qū)對變電站站址、線路沿線和大件運輸條件等進(jìn)行實地調(diào)研，因地制宜且大膽創(chuàng)新地提出了多項卓有成效的意見和建議，獲得國家發(fā)展改革委、國家能源局和項目建設(shè)單位的高度認(rèn)可和全部采納。

1.堅持“遠(yuǎn)近結(jié)合、適度超前”的發(fā)展理念

評估首先對藏中電網(wǎng)和拉林鐵路的近、遠(yuǎn)期供電需求進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)藏中電網(wǎng)在2016年-2020年枯水期電力缺額14.1～49.4萬千瓦，2025年增長至51.2萬千瓦。拉林鐵路為I級、單線、電氣化客貨兩用鐵路，正線長度402公里，投運初期用電負(fù)荷約12萬千瓦、終期達(dá)到29萬千瓦。

在此基礎(chǔ)上，重點關(guān)注拉林鐵路牽引站對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響。經(jīng)分析，牽引站單站最大瞬時負(fù)荷9.5萬千瓦，公共連接點（PCC點）最大負(fù)荷15.4萬千瓦，電動機車牽引所引起的電壓和頻率波動較大，電網(wǎng)需具備較高的強度和供電能力。

此外，評估分析得出，藏中水電資源豐富，沿線已投產(chǎn)及規(guī)劃水電裝機超過400萬千瓦，220千伏和110千伏電網(wǎng)無法滿足水電等清潔能源的接入和送出要求。

因此，評估統(tǒng)籌考慮拉林鐵路近遠(yuǎn)期供電需求、電能質(zhì)量要求和藏中電網(wǎng)用電需求，并兼顧未來水電等清潔能源的接入需要，對工程采用220千伏電壓等級和500千伏電壓等級方案進(jìn)行對比分析，推薦全線采用500千伏電壓等級，形成西藏電網(wǎng)500千伏東西主網(wǎng)架，并論證了各電壓等級工程規(guī)模的合理性。

2.堅持“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念

工程新建（擴建）變電站16座，新建線路2738公里，跨越拉薩、山南、林芝三地市十個區(qū)縣，途徑高寒荒漠、高原草甸、高寒灌叢等不同生態(tài)系統(tǒng)，穿越然烏湖、來古冰川、雅魯藏布大峽谷國家級自然保護(hù)區(qū)、色季拉國家級森林公園、易貢國家級地質(zhì)公園、雅尼國家級濕地公園等10余個重點生態(tài)保護(hù)區(qū)域，全線林區(qū)比重大，林木密集，自然生態(tài)環(huán)境原始、獨特，生態(tài)系統(tǒng)極其脆弱、敏感。

評估中，堅持“綠水青山就是金山銀山”的綠色發(fā)展理念，在綜合考慮系統(tǒng)規(guī)劃要求、建站條件、土地性質(zhì)、地形地貌、交通運輸條件的基礎(chǔ)上，最大限度避讓環(huán)境敏感區(qū)域，進(jìn)行多站址、多路徑方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選，采取最嚴(yán)格的生態(tài)保護(hù)措施，并從公路、鐵路、風(fēng)景觀測點的可視角度出發(fā)盡量避讓景觀帶，列支施工環(huán)保措施費共計11100萬元。

3.采用自主開發(fā)的評估軟件促進(jìn)可再生能源消納

藏中電網(wǎng)水電、光伏等波動性電源裝機占比高，超過總裝機容量的60%。傳統(tǒng)電力平衡中，對此類波動性電源的容量價值缺乏客觀評估，不參與或以較小的比例參與電力平衡，既影響可再生能源消納，也影響區(qū)外受電需求預(yù)測和工程電壓等級、建設(shè)規(guī)模的分析論證。

評估采用評估組成員自主開發(fā)的“考慮資源變化特性的間歇式可再生能源發(fā)電容量可信度評估軟件”進(jìn)行分析，兼顧波動性可再生能源的能量價值和容量價值，客觀分析區(qū)內(nèi)電源的供電能力和區(qū)外受電需求，同時也促進(jìn)了區(qū)內(nèi)可再生能源消納。

4.評估逐段校核、按需制定方案

海拔5000米以上、高差410米以上線路段工程方案為本工程首次提出，評估過程中逐段校核；對于重冰區(qū)、大檔距、大高差等重點線路段工程方案，評估過程中反復(fù)修正。

經(jīng)綜合比選論證，推薦500千伏線路氣象條件重現(xiàn)期按50年一遇考慮，設(shè)計基本風(fēng)速分別為27米/秒、29米/秒、31米/秒、33米/秒，設(shè)計覆冰厚度為10毫米、15毫米，地線覆冰厚度按增加5毫米考慮；220千伏、110千伏線路氣象條件重現(xiàn)期按30年一遇考慮，設(shè)計基本風(fēng)速28米/秒、32.5米/秒，設(shè)計覆冰厚度為10毫米，地線覆冰厚度按增加5毫米考慮。

經(jīng)逐段校核修正，500千伏線路海拔3250米以下區(qū)段采用4×JL/G1A-400/50鋼芯鋁絞線；特大高差、大檔距段采用4×JLHA1/G1A-400/50鋼芯鋁合金絞線；海拔3250米以上區(qū)段采用4×JL/G1A-500/45鋼芯鋁絞線；局部大高差、大檔距段導(dǎo)線采用4×JLHA1/G1A-520/35鋼芯鋁合金絞線；220千伏線路海拔4000米以上采用2×JL/G1A-240/55鋼芯鋁絞線；海拔4000米以下采用2×JL/G1A-240/30；地形較差區(qū)段采用2×JL/G1A-400/50型鋼芯鋁絞線；110千伏線路采用2×JL/G1A-150/35、JL/G1A-185/30、JL/G1A-240/30型鋼芯鋁絞線。共計8種型號導(dǎo)線、10個系列塔型，既貫徹了標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，又兼顧了差異化和精細(xì)化的設(shè)計理念。

5.因地制宜優(yōu)化方案，節(jié)約工期降低投資

《可研報告》提出，藏中聯(lián)網(wǎng)工程新建500千伏變電站地理位置偏遠(yuǎn)，運輸困難，且海拔均在3000米以上，因此需采用現(xiàn)場組裝變壓器，并設(shè)置主變壓器和高抗備用相。

評估分析，現(xiàn)場組裝變壓器難度大，組裝質(zhì)量和工期難以保障。評估組實地調(diào)研拉林鐵路大件運輸條件后，經(jīng)分析論證提出林芝、雅中、沃卡等變電站采用“單相變壓器替代現(xiàn)場組裝變壓器”方案，既保證質(zhì)量又節(jié)約工期。

同時，評估分析，此工程選用的500千伏主變壓器、高抗制造技術(shù)成熟，已有多臺多年運行經(jīng)驗，故障率較低；拉林鐵路建成后，該地區(qū)大件運輸及運行維護(hù)條件也將有較明顯改善；且本工程相關(guān)變電站本期均建設(shè)兩臺主變壓器，500千伏線路為雙回路，任一主變壓器、高抗故障，仍可滿足供電要求。因此，評估提出“不設(shè)置主變壓器和高壓電抗器備用相”的建議，節(jié)約投資3000余萬元。21300萬元、通信保障費用3200萬元和生活保障費用7200萬元，共計31700萬元。

針對西藏電網(wǎng)調(diào)度自動化基礎(chǔ)薄弱的實際情況，汲取烏克蘭電網(wǎng)遭遇黑客攻擊導(dǎo)致大面積停電的慘痛教訓(xùn)，提出增加1600萬投資同步完善調(diào)度控制系統(tǒng)，對二次安防系統(tǒng)進(jìn)行升級，切實保障工程順利實施和電網(wǎng)運行安全。

6.重視應(yīng)急保障和調(diào)度控制系統(tǒng)

針對西藏高寒缺氧、地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的實際情況，評估中提出完善醫(yī)療、通信和生活等應(yīng)急保障系統(tǒng)，列支醫(yī)療保障費用

三、評估成果及運行情況概述

評估對工程電壓等級、建設(shè)規(guī)模、變電站站址、線路路徑、設(shè)備選型與布置、應(yīng)急保障系統(tǒng)等進(jìn)行了全面、深入地論證，論證結(jié)果填補了“海拔5000米以上、高差410米以上”復(fù)雜自然條件電網(wǎng)工程的空白，通過方案優(yōu)化、價格調(diào)整等核減投資10455萬元，避讓地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)區(qū)段、完善應(yīng)急保障和電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)等增加投資37266萬元。評估意見與建議得到國家發(fā)展改革委、國家能源局的高度認(rèn)可和全部采納。

2017年3月，藏中聯(lián)網(wǎng)工程獲得核準(zhǔn)，并于同年4月開工建設(shè)，建設(shè)期間林芝發(fā)生6.9級地震及多次3.0級以上余震，工程設(shè)計方案經(jīng)受住地震考驗，按評估建議完善的醫(yī)療、通信、生活等應(yīng)急保障系統(tǒng)發(fā)揮了積極作用，地震中無施工人員傷亡及補給障礙，地震后迅速恢復(fù)建設(shè)。

2018年11月，工程歷時20個月建成投運，打破了現(xiàn)有電網(wǎng)工程建設(shè)運行的多項紀(jì)錄。將占林芝市面積約70%的墨脫縣、波密縣和察隅縣納入主電網(wǎng)覆蓋范圍，形成西藏500千伏電網(wǎng)主網(wǎng)架，為沿線3070個小城鎮(zhèn)（中心村）、156萬群眾生活提供可靠電源，同時保障拉林鐵路供電要求，并為未來水電等清潔能源的接入和送出提供了基礎(chǔ)。