遼寧1 000 kV交流特高壓500 kV聯網方案研究

李常信，常福剛，沈 方，宋穎巍，張明理，史 喆，商文穎

（國網遼寧省電力有限公司經濟技術研究院，遼寧 沈陽 110015）

遼寧1 000 kV交流特高壓500 kV聯網方案研究

李常信，常福剛，沈 方，宋穎巍，張明理，史 喆，商文穎

（國網遼寧省電力有限公司經濟技術研究院，遼寧 沈陽 110015）

近些年，東北地區包括風能、核能［1］等新能源得到較大發展，特高壓［2］進入東北地區電網規劃。分析了遼寧電網的現狀及其存在的主要問題，并采用多種方法對遼寧電網的全社會用電量和最大負荷進行了預測。對東北地區2030年特高壓電網規劃進行了介紹。基于潮流、穩定、可靠性、電能消納、滿足電源送出等方面給出遼寧地區各特高壓變電站500 kV聯網推薦方案并應用BPA程序4.15版進行潮流、穩定、短路電流等計算，并就特高壓發展提出一些建議。

特高壓；接網方案；負荷預測；BPA程序

1 遼寧電網現狀及其存在的主要問題

1.1 遼寧電網現狀

2013年，遼寧省全社會用電量達到2 008億kWh，全社會最大負荷達到31 200 MW，電網最大負荷利用小時數達到6 437 h。

1.2 遼寧電網存在的主要問題

a.500 kV網架還需進一步完善

隨著局部地區負荷的快速增長和大型點負荷的突增，遼陽、鞍山、朝陽以及沈陽南部地區仍然存在檢修方式限電的風險；此外，遼寧中部500 kV外層環網尚需完善。阜新、鐵嶺地區火電裝機及風電并網規模較大，隨著風電裝機的繼續增長，受網架約束，存在出力受限問題；全省大型熱電機組的快速增長也將帶來短路電流超標問題，需要進一步完善500 kV主干網架予以解決。

b.電網調峰比較困難

近幾年，遼寧電網熱電機組發展較快，截止2013年底，遼寧電網30 270 MW火電機組裝機中，有60%為供熱機組，同時，風電并網容量及裝機占比快速增長，已占總電源裝機的14.21%，而水電裝機占比僅為6.87%，省內蒲石河抽水蓄能電站1.2 GW裝機調峰用于整個東北電網。目前，紅沿河1、2號核電機組已投產，3、4號核電機組計劃今明兩年投產，遼寧電網調峰［3］能力不足的問題將日益突出，不僅嚴重影響風電的消納，而且給電網安全運行帶來了較大影響，尤其冬季取暖期，電網調峰十分困難。

c.局部地區供電可靠性不高的問題依然存在

220 kV電網還有3座單線單變變電站，局部地區220 kV變電站串帶運行，檢修方式存在599號文件規定的事故風險；66 kV市轄供電區單線單變比例為9.38%，縣級供電區單線單變比例為22.64%，縣域供電區單線單變較多以及單線串帶多座變電站的問題依然存在。

2 遼寧地區負荷預測

2.1 用電量需求預測

綜合采用產值單耗法、電力彈性系統法和人均用電量法3種方法，并參考專家意見得出用電量預測結果，如表1所示。

表1 遼寧省全社會用電量預測結果

2.2 最大負荷預測

最大負荷預測通常利用已預測出的全社會用電量，參考近期已發生的最大負荷小時數，并分析影響其未來變化的相關因素，預測全社會最大負荷，全社會最大負荷預測結果如表2所示。

表2 遼寧省全社會最大負荷預測結果

3 東北地區2030年1 000 kV交流特高壓規劃

3.1 規劃目的

a.優化配置東北及周邊地區能源資源

以國家能源發展戰略為指導，立足于在更大范圍內實現能源資源的優化配置，堅持安全可靠、經濟合理的原則，構建結構堅強的輸電系統，為實現大煤電基地和大風電基地的跨地區、遠距離、大容量、低損耗、高效率輸送提供保證。

b.構建規模電力輸送通道

遼寧電網是東北電網的負荷中心，黑龍江省、吉林省、蒙東地區、俄羅斯遠東地區、蒙古國地區負荷較小，特高壓電網的建設應構建規模電力輸送通道，利用特高壓的技術優勢提高負荷中心整體電力受入能力以及對華北地區的電力支援能力，滿足整個地區經濟社會可持續發展和人民生活用電需求，支持國家京津冀一體化戰略的實施。

c.支撐500 kV骨干網架，支持500 kV變電站大分區運行

特高壓電網建成后，應成為500 kV受端電網強有力的支撐，成為受端立體化電網的主要支柱，特高壓電網應在城市群的受端電網外圍，形成環網結構，將雙層或多層電網分別接入特高壓變電站，成為連接立體化受端電網的支撐點，提高受端電網的供電可靠性和安全性，同時也降低500 kV電網的短路電流水平。

d.滿足核電送出需要

發展核電可改善東北地區能源結構，優化電源布局，推動能源建設向清潔、高效、環保方向發展。目前東北地區開展前期工作的核電主要分布在遼寧沿海及吉林地區。核準在建項目容量2000 MW，路條項目容量4 500 MW，開展選址工作的遼寧徐大堡后續、莊河和吉林靖宇等項目容量共計20 000 MW。雖然遼寧地區電力缺口大，但是整個東北地區屬于電力過剩地區，特高壓電網的建設應充分考慮核電基地的接網、輸送及消納方向。

3.2 規劃方案

建設覆蓋東北黑、吉、遼三省和蒙東的“日”字形特高壓交流環網，并向西延伸至蒙東呼倫貝爾能源基地，向東北延伸至黑龍江東部能源基地，向南延伸接入沿海核電。規劃方案如圖1所示。

圖1 2030年東北地區特高壓規劃方案

縱向西通道聯接蒙東呼倫貝爾、黑龍江西部、吉林西部、霍林河能源基地，匯集電源；縱向東通道聯接黑龍江東部能源基地和東北核心城市，匯集電力、支撐負荷中心供電；橫向三回通道形成東北特高壓環網結構，提高全區資源優化配置能力和安全運行水平。

4 遼寧地區1 000 kV特高壓500 kV聯網方案

4.1 聯網原則

a.1 000 kV特高壓變電站500 kV聯網導線截面選擇

根據《國家電網公司輸變電工程可行性研究內容深度規定（試行）》中“兩型”電網建設思路和原則：500 kV交流導線截面宜采用400×4 mm2、500×4 mm2、630×4 mm2、720×4 mm2，主網架線路宜選用630×4 mm2以上。結合特高壓電網規劃，兼顧區內負荷發展需要并為特高壓電網提供支撐，特高壓變電站500 kV送出線路屬于主網架線路，因此新建線路導線截面宜選擇630×4 mm2。

b.1 000 kV特高壓變電站500 kV聯網出線回路數

根據國家電網公司特高壓電網與500 kV電網接網原則，遼寧電網內各特高壓變電站應作為受端超高壓電網中的樞紐節點，確保充分發揮特高壓電網的主網架作用，均考慮至少以2個通道4回500 kV線路分散接入500 kV電網。所以，特高壓變電站初期500 kV出線回路數為4回及以上。

區內特高壓變電站最終規模均按4×4 500 MVA主變考慮，因其容載比按2.0設計，結合導線截面為630×4 mm2的500 kV線路的熱穩定極限，為確保電力在其覆蓋范圍內合理消納，每座變電站最終需有6～12回500 kV出線接入地區電網。

4.2 聯網方案

從潮流、穩定、供電可靠性、各線路電力較為均勻、接網可靠性較高、電能消納、滿足電源送出、考慮核電接網需求等方面考慮，對遼寧地區各特高壓變電站500 kV聯網推薦方案如圖2～圖4所示。

應用BPA程序4.15版計算。

潮流計算：遠景年在省外電源布局和省內負荷梳理科學合理，且電源開機方式及無功裝置配置優化完善的前提下，正常及N?1方式無線路變壓器過載現象，各級母線電壓及線路潮流均在允許范圍內。

穩定計算結果如表3所示。

結果表明：擬定方案能夠滿足遼寧電網受電需求。

圖2 沈陽東特高壓500 kV聯網遠期推薦方案

圖3 營口特高壓500 kV聯網遠期推薦方案

圖4 錦州特高壓500 kV聯網遠期推薦方案

表3 各方案暫態穩定計算結果

在不采取變壓器分裂運行、解環等降低短路電流水平等措施的情況下，短路電流計算結果表明，部分變電站存在短路電流超標現象，需采取措施降低短路電力水平。

5 建議

a.加強跨區電力通道建設力度

為解決東北地區“窩電”問題，在建設區內特高壓的基礎上，應加強跨區電力外送通道建設，滿足煤電和風電基地開發、外送，應重點建設蒙東地區電力外送通道。

加快研究東北—華北特高壓輸電通道規劃、建設力度以解決東北—華北之間500 kV層面輸電通道輸電能力受限問題，促進東北地區“窩電”問題得以解決。

加大利用國外戰略資源力度，加強俄羅斯遠東、蒙古國電力送東北地區通道建設，把周邊地區納入東北地區基礎設施網絡，符合國家戰略利益。

b.加強區內機組直供華北地區工作力度

加強東北地區靠近華北地區的機組（如葫蘆島地區、朝陽地區、赤峰地區）尤其是調峰能力不足或者其機組性質嚴重限制其調峰能力的機組改接華北電網的工作力度，既可以緩解地區窩點形勢，又可以優化區內電力流向，利于特高壓安全穩定運行。

c.深入研究降低短路電流水平的措施

特高壓投產之前應深入研究降低短路電流水平技術措施［4］的可能性及可行性，諸如：特高壓變壓器分裂運行、特高壓變壓器中性點加裝電抗［5－6］、500 kV線路實施解環［7］等措施，為特高壓過渡方式和特高壓投產后安全穩定運行提供科學建議。

d.加強新技術應用力度

加強可控串補等新技術應用研究，改善系統阻尼，提高特高壓電網安全穩定水平。

［1］ 田增垚，張明理，張 楠.東北電網風電調度管理模式探討［J］.東北電力技術，2011，32（10）：40－42.

［2］ 王曉剛，印永華，班連庚，等.1 000 kV特高壓交流試驗示范工程系統調試綜述［J］.中國電機工程學報，2009，29（22）：12－18.

［3］ 葉 鵬，馬曉東，朱 鈺，等.核電機組參與電網聯合調峰策略研究綜述［J］.東北電力技術，2014，35（9）：55－59.

［4］ 李繼紅，黃良寶，徐 謙，等.一種降低短路電流水平的措施—母線分裂運行［J］.電力系統自動化，2001，25（14）：62－64.

［5］ 劉海軍，韓民曉，文 俊，等.特高壓雙回線路并聯電抗器中性點小電抗的優化設計［J］.電力自動化設備，2009，29（11）：87－91.

［6］ 朱天游.500 kV自耦變電壓中性點經小電抗接地方式在電力系統中的應用［J］.電網技術，1999，23（4）：15－18.

［7］ 何鈺江.重慶電網500／220 kV電磁環網最優解環模型和算法研究［D］.重慶：重慶大學，2007年.

Research on 500 kV Connect Network Scheme for Liaoning 1 000 kV Ultra High Voltage

LI Chang?xin，CHANG Fu?gang，SHEN Fang，SONG Ying?wei，ZHANG Ming?li，SHI Zhe，SHANG Wen?ying
（Economic Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110015，China）

New energy such as wind power and nuclear power has been developed fast in Northeast China and ultra high voltage comes into Northeast China Region Power Grid plan.This paper analyses the present situation and the existing problems of Liaoning electric power and forecasts the total electricity consumption and the maximum load by using forecasting methods.It introduces the Ultra High Voltage power system planning of the Northeast China 2030.This paper gives the recommendations of Liaoning ultra high voltage 500 kV network based on the load flow，the stability，the reliability，and the satisfying source sending out.Some calculations such as the load flow，the stability and the short?circuit current are taken by BPA，some suggestions ar given on the development of the ultra high voltage.

Ultra high voltage；Connect network scheme；Load forecast；BPA procedure

TM723

A

1004－7913（2015）04－0016－04

2015－01－02）

李常信（1982—），碩士，工程師，主要從事電網規劃工作。