遼寧電網特高壓電力調峰研究

李 華，金世鑫，趙 琳，商文穎

（1.國網遼寧省電力有限公司經濟技術研究院，遼寧 沈陽 110015；2.國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006）

遼寧電網特高壓電力調峰研究

李 華1，金世鑫2，趙 琳1，商文穎1

（1.國網遼寧省電力有限公司經濟技術研究院，遼寧 沈陽 110015；2.國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006）

“十三五”期間，隨著規劃核電和風電機組的陸續投產，遼寧電網調峰電源比重進一步下降，不參與調峰或具有反調峰特性電源比重進一步增大，電網調峰問題變得日趨嚴峻。如果特高壓電力不參與電網的調峰，到2020年遼寧電網調峰的形勢將會十分嚴峻。在研究分析遼寧省內負荷特性、電源特性的基礎上，以調峰補充裕度為評價指標，從電網規劃角度分析了特高壓參與調峰的必要性，并提出了特高壓電力調峰建議。

特高壓；電力平衡；調峰；調峰裕度

隨著遼寧省國民經濟的不斷發展和人們生活水平的不斷提高，遼寧電網的用電負荷不斷攀高。同時，隨著遼寧電網負荷水平的不斷增長，電力負荷峰谷差也逐步加大。“十三五”期間，隨著規劃風電機組和核電機組的陸續投產，遼寧電網調峰電源比重進一步下降，具有反調峰特性和不參與調峰電源比重進一步增大，造成電網出現的調峰問題日趨嚴峻。通過分析遼寧電網未來調峰平衡的結果表明，電網峰谷差的增長速度大于本省統調機組的增加速度，新增外來電力也必須參與電網的調峰。

“十三五”期間，為滿足煤電和風電基地開發、外送，解決東北地區“窩電”問題，重點建設“東通道”哈爾濱東—長春東—沈陽東—營口和橫向大慶西—哈爾濱東、扎魯特—沈陽東2個通道、特高壓交流縱向“西通道”呼盟—大慶西—白城—扎魯特—錦州，形成覆蓋黑、吉、遼3省、蒙東地區及主要能源基地的交流特高壓環網，這些輸電項目如何參與電網調峰，需要進行深入研究。本文在遼寧電網現狀分析的基礎上，從電網規劃的角度分析了遼寧電網對特高壓電力的調峰需求，提出了“十三五”末期特高壓電力系統進行調峰的建議。

1 遼寧電網負荷特性

遼寧省電網的主要負荷特征是負荷變化幅度不大，相對平穩，有3個高峰時間段。

第1個高峰時段為9～11時，此時段各公司、工廠開始開工，商場開始營業，用電負荷出現3個小高峰。

第2個高峰時間段為14～17時，此時段為下午工作時段。

第3個高峰時間段為21～22時，此時段居民照明負荷加大，電解鋁等高耗能產業工廠開始工作。

低谷時間段為2～4時，低谷不明顯。

冬季負荷曲線與夏季負荷曲線相比，冬季負荷明顯高于夏季負荷，說明遼寧地區在負荷特性方面仍然以采暖為主，降溫為輔，反映了東北地區的自然氣候狀況，夏季和冬季典型日負荷曲線對比如圖1、圖2所示。

圖1 遼寧省2005年、2010年、2014年夏季典型日負荷曲線對比

圖2 遼寧省2005年、2010年、2014年冬季典型日負荷曲線對比

遼寧電網2005年、2010～2013年最大峰谷差情況如圖3所示，最大峰谷差由2005年的270萬kW增長到2013年最高的591萬kW。總體趨勢為曲折向上。2005年、2010年和2012年最大日峰谷差出現在12月，2011年出現在5月，2013年出現在8月。由最大峰谷差出現日期可以看出，最大峰谷差日一般出現在冬季。從最大峰谷差與當年統調最大負荷的比例關系來看，占比最低的為2010年的16%，最高的為2013年的20.39%，調峰壓力逐年增大。

2 遼寧電網調峰能力分析及存在問題

2.1 遼寧省調機組調峰能力

各類機組的調峰能力有一定差異。

火電是遼寧電網主要的調峰電源，近年來我國電網不但在設計新投運火電機組時考慮了調峰運行，而且也在不斷對老機組進行最低穩燃出力技術改造，使其最小技術出力不斷降低，目前，火電機組的調整容量一般為20%～50%。但是高效火電機組的深度調峰運行，尤其是啟停調峰運行，會帶來許多問題［1］。

圖3 遼寧省最大峰谷差情況

出于對核電安全高效利用考慮，目前我國核電基本不安排參與系統調峰。

水電是理想的調峰電源，具有啟停迅速、調荷范圍廣的特點，如不做特別考慮，一般認為水電調峰容量為其裝機容量，即水電具備隨時啟停調峰的能力［2］。

抽水蓄能電站運行靈活可靠，啟停迅速，既能調峰又可填谷，能夠很好地適應電力系統各種負荷的變化，利用系統低谷時段的富裕電量抽水，在系統高峰時發電，可以改善火電機組運行條件，提高火電機組的負載率，有利于系統的安全穩定和經濟運行。

總體來說，2014年遼寧省統調機組可以基本滿足調峰要求，但節假日或遭遇極端惡劣天氣等特殊情況下的調峰能力明顯不足。

2.2 遼寧電網調峰存在問題

造成遼寧電網調峰困難的主要原因有以下幾點［3］：

a.電網峰谷差不斷增大，使電網調峰形勢日趨緊張；

b.核電機組連續投運，調峰矛盾進一步加劇；

c.風電快速發展，電源結構不合理，電網調峰能力不足；

d.受最小運行方式制約，冬季供熱期間全網機組開機方式較大，而負荷較輕，造成電網調峰形勢進一步惡化；

e.水電裝機比重偏小，抽蓄電站頻繁調峰［4］；

f.供大于求矛盾突出，低谷調峰壓力巨大；

g.由于電煤質量較差，東北地區火電受阻容量較大，嚴重影響了電網調峰能力。

由于電煤質量差，東北地區部分火電機組尖峰出力帶不上去，低谷減不下來，造成機組開機方式加大，嚴重影響了電網的調峰能力。

3 電力平衡與調峰需求計算

3.1 電力平衡

計算水平年取2014～2020年，平衡方式選取冬季大負荷情況，進行全口徑電力電量平衡計算。

遼寧省屬于一次能源嚴重匱乏的省份，在合理安排省內電源裝機的同時，為滿足省內負荷增長需要，實現東北區域最大范圍內資源優化配置，需考慮受入區外電力。經電力平衡計算：2015～2020年遼寧電網存在電力缺口，2015年將達到658萬kW，2020年將達到1 505萬kW，考慮省間電力流邊界條件，2015年遼寧電網還需省內組織電源或通過特高壓受入電力475萬kW，遼寧省電力平衡表如表1所示。

表1 遼寧省電力平衡表萬kW

3.2 調峰需求

為校核遼寧電網未來調峰能力是否充足，需進行電網調峰能力平衡計算，遼寧省調峰平衡表如表2所示。

表2 遼寧省調峰平衡表

在充分挖掘水電和火電調峰潛力的前提下，遼寧電網2015年電網調峰需求得到基本滿足。如果火電機組為提高運行效益調峰深度有所降低或抽蓄機組降低調峰運行容量［5］，2015年遼寧電網會出現調峰不足，需要外區電力參與調峰。

2020年遼寧電網調峰壓力較大，在火電深度調峰和抽蓄機組全部投入調峰情況下，調峰容量僅有187萬kW，需要外區電力參與調峰的幅度較大。

遼寧電網調峰能力校核計算是在理想情況下計算得到的，實際運行中的調峰問題將較上述結果更為嚴峻。

4 特高壓電力參與調峰運行計算

根據遼寧電網調峰能力平衡計算可知，在不考慮外區電力參與調峰的情況下，遼寧電網面臨嚴重的風電消納問題。

圖4為特高壓不同調峰深度參與調峰時遼寧省調峰容量盈余的變化，由圖4可知，隨著調峰深度的增加，2018年和2020年的調峰容量盈余持續增加，特高壓參與調峰作用明顯［6］，為了緩解遼寧電網的調峰壓力，特高壓必須參與調峰。

圖4 遼寧省調峰平衡表

對500 kV外區電力及特高壓電力參與調峰的運行方式進行計算時，作如下假設：

a.特高壓交流最大調峰深度為50%；

b.500 kV外區電力最大調峰深度為30%。

按照上述計算原則，對2015年、2018年和2020年遼寧電網考慮外區電力調峰能力進行平衡計算。特高壓參與調峰后，遼寧電網調峰能力得到提高，2015年、2018年和2020年調峰盈余分別為495萬kW、711萬kW和565萬kW。

5 結論

a.遼寧電網年最大峰谷差總體呈上升趨勢，用電結構變化是主要原因，總體趨勢為曲折向上。

b.根據負荷預測水平以及電源規劃裝機情況進行平衡計算，遼寧電網存在電力供應不足，在合理安排省內電源裝機的同時，為滿足省內負荷增長需要，實現東北區域最大范圍內能源資源優化配置，需要吸納外區電力滿足需要。

c.在不考慮外區電力調峰情況下，遼寧電網2015年、2018年調峰需求得到基本滿足。2020年遼寧電網調峰壓力較大，伴隨著風電的快速發展，風電消納問題越來越嚴重。

d.通過外區電力進行調峰，遼寧電網調峰能力得到提高，2015年和2018年可以滿足風電消納。

［1］衣立冬，朱敏奕，魏 磊，等.風電并網后西北電網調峰能力的計算方法［J］.電網技術，2010，34（2）：129－132.

［2］國網遼寧省電力有限公司經濟技術研究院.適應特高壓電網接入的電網調峰問題研究報告［R］.沈陽：國網遼寧省電力有限公司經濟技術研究院，2015.

［3］孫 峰，司紅代，孫曉非.智能電網多指標綜合評估體系研究［J］.東北電力技術，2011，32（9）：1－7.

［4］張志鋒，徐 箭，閆秉科，等.考慮特高壓送風電的湖北電網調峰方案［J］.電力自動化設備，2013，33（4）：6－11.

［5］張宏宇，印永華，申 洪，等.大規模風電接入后的系統調峰充裕性評估［J］.中國電機工程學報，2011，31（22）：26－31.

［6］劉德偉，黃越輝，王偉勝，等.考慮調峰和電網輸送約束的省級系統風電消納能力分析［J］.電力系統自動化，2011，35（22）：77－81.

Research on Electric Peak Shaving of Liaoning Power UHV Grid

LI Hua1，JIN Shi?xin2，ZHAO Lin1，SHANG Wen?ying1
（1.Economic Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110015，China；2.Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China）

Along with the planning of nuclear power and wind turbine production in succession at“thirteen five”period，the propor?tion of Liaoning power grid peak shaving declines further and do not participate in peaking.With the proportion of anti peak regulation further increases，peak shaving problem is becoming more and more severe.If extra power does not participate in peak power peaking，the situation of Liaoning will become very serious by the year 2020.This paper uses peak abundance as the evaluation index based on the analysis of load characteristics and power characteristics of Liaoning province，the suggestions of the special high?voltage power peaking are put forward.

UHV；Power balance；Peak；Peak?shaving margin

TM73

A

1004－7913（2015）12－0013－03

李 華（1986—），女，碩士，工程師，從事電網規劃研究工作。

2015－09－30）