從戰略、戰術層面提高遼寧電網新能源接納能力研究

李常信，宋穎巍，張明理，史 喆，商文穎

從戰略、戰術層面提高遼寧電網新能源接納能力研究

李常信，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）

介紹了遼寧地區新能源現狀及其接納存在的主要問題，遼寧地區新能源分布及規劃情況。從戰略層面分析了提高遼寧電網新能源接納能力的措施，從狹義和廣義的角度分析新能源送出和新能源消納。結合國家電網公司“十三五”電網規劃、遼寧省“十三五”電網規劃、遼寧省“十三五”能源規劃，從戰術層面給出提高遼寧新能源接納能力的措施；綜合全局，給出一些建議。

戰略；戰術；接納能力；網架約束；調峰

1 遼寧地區新能源現狀及其接納存在的主要問題

1.1 新能源現狀

截止2014年底，遼寧省核電裝機容量達到2 000 MW，占總裝機容量的4.77%，風電裝機容量達到6 083.86 MW，占總裝機容量的14.51%，光伏電站裝機容量達到69.914 MW，占總裝機容量的0.17%。

1.2 新能源接納存在的主要問題

a.新能源密集地區網架送出能力受限

電力體制改革已把電源規劃與電網規劃分屬不同的單位，電源規劃與電網規劃之間缺乏協調，這就造成電源規劃與電網規劃不匹配，電網的建設周期要遠大于電源尤其是風電等新能源的建設周期，這最終導致部分新能源發展較為快速的地區由于網架約束送不出去。

b.電網調峰［1-2］比較困難限制新能源接納能力

由于遼寧地區2014年用電負荷增長緩慢，省調直調供熱機組容量大幅增加，冬季低谷負荷期間，省調機組最小發電出力已大于用電負荷，電網調峰問題十分突出，核電機組被迫降出力或者停機備用參與電網調峰，部分地區被迫棄風，造成新能源浪費。

2 遼寧地區新能源分布、送出受限及規劃情況

2.1 新能源分布情況

遼寧省是我國風能、太陽能資源比較豐富的省份。全省常年多風、日照較多，極具開發利用價值。其中，遼北地區處于我國“三北”風帶上，南部2 000余km的海岸屬我國東部沿海風帶，遼西和沿海地區太陽能輻射量較大，東部山區輻射量較小。遼寧省53個氣象站累年（1971～2000年）風速分布如圖1所示（單位：m／s），遼寧省有效風力小時數分布如圖2所示（單位：h），遼寧省日照小時數分布如圖3所示（單位：h），遼寧省日照總輻射量分布如圖4所示（單位：MJ／m2）。

由于核電本身的技術特點，核電多建設在沿海人煙較少的地方。

遼寧已投產新能源分布情況如圖5所示。

2.2 新能源受限情況

a.因網架原因受限

圖1 遼寧地區風速分布情況

圖2 遼寧地區有效風力小時數分布情況

圖3 遼寧地區日照小時數分布情況

圖4 遼寧地區日照總輻射量分布情況

圖5 遼寧已投產新能源分布情況

遼寧北部的阜新彰武、沈陽法庫以及鐵嶺調兵山地區電源送出能力不足，在大風日，為防止線路過載，仍然采取限制風電出力的措施。受一次網架制約，遼寧地區僅2011年累計限制風電電量達到1.94億kWh。

b.因調峰原因受限

2015年紅沿河核電3臺機組如同時并網運行，非供暖期電網調峰勉強通過，但是需要大量棄風。遼寧2015年分月低谷棄風情況預測如表1所示（負號表示棄風）。供熱初期、末期存在調峰缺口，中期調峰缺口將進一步加大。全年低谷時段大規模棄風問題將成為常態。

2.3 新能源規劃情況

根據遼寧省“十三五”電網規劃，遼寧地區新能源裝機規劃情況如表2所示。截止2014年底，遼寧地區已在大連投產200萬kW的核電機組，規劃2020年投產葫蘆島徐大堡核電125萬kW機組，2025年再投產徐大堡核電125萬kW機組，2030年再投產徐大堡核電250萬kW機組。

表1 遼寧2015年棄風預測情況萬kW

表2 遼寧省新能源規劃情況kW

3 遼寧負荷預測情況

3.1 用電量需求預測

綜合采用3種以上負荷預測方法并參考專家意見，預計遼寧省2020年、2025年、2030年全社會用電量將分別達到3 000億kWh、3 615億kWh、4 291億kWh，分別年均增長6.4%、3.8%、3.5%。

3.2 最大負荷預測

利用已預測出的全社會用電量，參考最大負荷小時數，并結合相關因素，預測全社會最大負荷，預計遼寧省2020年、2025年、2030年最大負荷將分別達到4 940萬kW、6 140萬kW、7 330萬kW，分別年均增長6.6%、4.4%、3.6%。

4 從戰略層面提高新能源接納能力

新能源接納從戰略層面包含新能源送出和新能源消納兩個方面，實現新能源省區內全部送出是實現新能源全部消納的基本前提，實現能源跨區無障礙送出是實現新能源全部消納的戰略保障。

4.1 新能源送出

新能源送出包含狹義的區域內送出和廣義的跨區送出兩個方面。區域內送出并不必然等于跨區送出，跨區送出會更有利于解決區域內送出問題。解決區域內送出問題可以利用完善現有電壓等級電網實現區域內新能源消納，也可以升級新能源地區電壓等級，匯集新能源和常規能源實現跨區新能源消納。在窩電的東北地區，升級新能源地區電壓等級，匯集新能源和常規能源實現跨區新能源消納由于其具有遠期戰略價值更是優勢策略選擇。對于新能源裝機規模不大的地區，可以經過經濟技術比較，選擇完善現有電壓等級電網實現新能源區域內送出。

4.2 新能源消納

新能源消納包含狹義的區域內消納和廣義的跨區消納兩個方面。如果新能源所在地區電源結構合理、電源和負荷的匹配能力合理、網架結構合理，新能源就可以實現本地區就地消納；而遼寧所處的東北地區，截止2014年底，全社會最大負荷在6 000萬kW左右，電源裝機接近12 000萬kW，“窩電”問題突出。隨著大型煤電、風電基地開發及核電機組的陸續投產，“十三五”期間東北地區仍將延續電力富裕形勢，2020年東北地區整體富余電力在1 800萬kW左右；遼寧本地區電源結構熱電機組比重大，水電裝機少，低谷調峰的困難制約風電及核電等新能源的發展空間；諸多原因造成了遼寧本地區新能源無法實現本地區全部消納，只能跨區送出實現新能源完全消納。

5 從戰術層面提高新能源接納能力研究

5.1 升級新能源規模較大地區電網電壓等級

規劃2016年投產的阜新500 kV輸變電工程、2020年投產的鐵嶺鐵北500 kV輸變電工程不僅可以梳理本地區220 kV網架結構實現新能源區域內送出，還可以捆綁當地富裕常規能源以更低損耗、更大范圍的方式實現資源優化配置。

5.2 完善現有跨區輸電通道可靠性

現在東北地區和華北地區輸電通道僅有高嶺背靠背一個通道［3］，輸電能力僅有300萬kW，東北地區連接高嶺背靠背東北側的輸電通道只有高沙雙回線1個通道。2015年3月27號，遼寧省500 kV高沙一、二線由于山火造成相繼故障停運，導致綏中電廠3、4號機組解列，高嶺換流站4個單元閉鎖，影響東北向華北送電，給電網安全帶來較大威脅。

規劃2018年投產的葫蘆島寬邦500 kV輸變電工程將給高嶺背靠背東北側提供另1個輸電通道，提高東北向華北送電的可靠性。

5.3 升級跨區輸電網電壓等級

2018年規劃建設“特高壓西部輸電通道”，即蒙東巴彥托海—大慶西—白城—扎魯特—錦州特高壓交流輸變電工程，并建設扎魯特—河南駐馬店800 kV特高壓直流工程，匯集東北多余火電、風電、核電，送入“三華”電網，遼寧建設錦州特高壓變電站；2020年規劃建設“東部特高壓輸電通道”，即哈爾濱東—長春東—沈陽東—營口特高壓交流輸變電工程，以及大慶西—哈爾濱東、扎魯特—沈陽東特高壓交流輸變電工程，建設巴彥托海—山東青州±800 kV特高壓直流工程。

與東北特高壓［4］輸變電工程相配套，規劃2018年投產錦州特高壓變電站500 kV配套工程、2020年投產沈陽東特高壓變電站500 kV配套工程、2020年投產營口特高壓變電站500 kV配套工程，實現東北特高壓與遼寧500 kV主干網相銜接，實現遼寧多電“送的出”、缺電“進的來”，大大提高遼寧電網事故情況下的區內電力互供調劑和電源優化調配能力，增強電網抵御重大自然災害能力，同時也大大增強遼寧電網新能源接納能力。

5.4 大力加強抽水蓄能［5-6］機組建設，優化遼寧地區電源結構

規劃2025年投產的撫順清原180萬kW抽水蓄能機組、2030年投產的本溪桓仁140萬kW抽水蓄能機組、2030年投產的葫蘆島興城120萬kW抽水蓄能機組、2030年投產的大連莊河80萬kW抽水蓄能機組將顯著改善遼寧地區的電源結構，縮小峰谷差，顯著提高遼寧地區新能源接納能力，減少棄風、棄核等現象發生。

5.5 加大用戶側儲能研究力度，推廣用戶側儲能裝置

建議國家加大力度研究用戶側大規模儲能裝置，使用峰谷電價、財政補貼等具有高杠桿價值作用的措施，鼓勵削峰填谷用電，與優化電源結構協同作用，促進新能源接納能力得到提升。

6 建議

a.將提升新能源送出能力的特高壓納入國家能源發展規劃。將遼寧特高壓發展規劃納入國家能源發展規劃，推動遼寧電力外送通道的規劃與建設，為“十三五”特高壓落地遼寧奠定基礎，促進新能源區域內消納向跨區消納轉變。

b.將有利于新能源送出的省內電網工程納入遼寧能源規劃及地方經濟發展規劃。進一步發揮政府在電網建設中的主導作用，做好變電站站址及線路走廊的規劃預留及保護，為電網建設提供良好環境。

c.做好應急調峰措施的落實工作。按照東北能監局印發的《東北區域火電廠最小運行方式（2014）》文件，嚴格執行文件核定的火電機組停機、熱網尖峰備用鍋爐可替代供熱的減出力調峰措施，結合供暖期各地區實際供熱情況，必要時對火電機組的最小方式進行適度調整，確保特殊情況下電網調峰安全。

［1］ 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.

［2］ 張子信，王珊珊，白 哲.東北電網統一調峰機制研究［J］.東北電力技術，2014，35（11）：1-4.

［3］ 李常信，常福剛，孫 剛，等.東北電網應對大規模新能源接入運行管理機制研究［J］.東北電力技術，2014，35（11）：5-8.

［4］ 孫 濤，許 梁，徐 箭，等.風電經特高壓線路并網時湖北電網調峰方案［J］.電網技術，2014，38（10）：2721 -2728.

［5］ 徐 飛，陳 磊，金和平，等.抽水蓄能電站與風電的聯合優化運行建模及應用分析［J］.電力系統自動化，2013，37（1）：149-154.

［6］ 趙 潔，劉滌塵，雷慶生，等.核電機組參與電網調峰及與抽水蓄能電站聯合運行研究［J］.中國電機工程學報，2011，31（7）：1-6.

Research on Improving New Energy Receptiveness of Liaoning Grid in Strategic and Tactical

LIChang?xin，SONG Ying?wei，ZHANG Ming?li，SHIZhe，SHANGWen?ying
（Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110015，China）

This paper introduces the present situation of new energy and themain problems of new energy receptiveness of Liaoning. The distribution of new energy and plan situation of Liaoning are analyzed.New energy to send and acceptance in a narrow sense and a broadest sense are analyzed.Themeasureswhich adds the ability to accepting new energy from tactical level are proposed through com?bining the 13th five?year power plan of State Grid，the 13th five?year power plan of Liaoning Electric Power Co.，Ltd.and the 13th five?year energy plan of Liaoning and some suggestions are given throughout the whole.

Strategic；Tactical；Receptiveness；Grid constraint；Peak regulation

F426.61

A

1004-7913（2015）07-0015-04

李常信（1982—），男，碩士，工程師，主要從事電網規劃工作。

2015-04-10）