云貴互聯通道對消納云南富余水電作用研究

趙岳恒，胡凱，何燁，龔小燕，王志敏

（1. 云南電網有限責任公司電網規劃建設研究中心，昆明 650011；2. 云南電網有限責任公司培訓與評價中心，昆明 650011）

0 前言

“十三五”以來受云南水電集中投產、負荷發展不達預期等因素影響[1]，云南水電棄水壓力凸顯。2016年云南全年棄水電量約315億千瓦時。2017年云南在超西電東送協議計劃送電277億千瓦時的情況下，全年棄水288.7億千瓦時，其中調峰棄水125億千瓦時。

2017年10月19日，國家發展改革委、國家能源局聯合發文《關于促進西南地區水電消納的通知》（發改運行〔2017〕1830號）提出：為有效解決西南地區棄水問題，需加強水火互濟的輸電通道規劃和建設，從規劃上考慮連接云南貴州電網，實現相鄰電網互聯互通，水火互濟。

本文對云南中長期負荷發展、電源規劃進行了預測，測算了云南中長期富余水電規模和特性；并在此基礎上通過挖掘云南外送通道潛力和西電東送受端市場消納能力，分析了云南中長期面臨的棄水壓力；最后分析了不同云貴互聯通道建設規模對消納云南富余水電的作用，為中長期解決云南富余水電消納和云貴互聯通道建設規模選擇、送電曲線擬定提供參考。

1 云南中長期富余水電規模

1.1 云南省負荷發展

近期，云南省政府大力推進電解鋁和水電硅等高載能產業發展。云南省政府規劃2020年底云南省電解鋁產能達到600萬噸（包括存量產能168萬噸），全部電解鋁達產后，將新增用電量500億千瓦時。截至2018年底，云南省在建電解鋁規模為143萬噸，包括昭通魯甸電解鋁70萬噸、大理鶴慶電解鋁23萬噸、文山馬塘電解鋁50萬噸；已簽署政府協議電解鋁規模180萬噸，包括神火集團文山富寧電解鋁項目90萬噸，其亞集團大理鶴慶電解鋁項目90萬噸。上述電解鋁全部達產后，云南年新增用電量約360億千瓦時。

表1 2018年在建及協議電解鋁規模

考慮規劃項目從實施到項目建成投產需要一定時間，且國內外鋁制品市場價格波動以及電價水平都會對電解鋁的產量（用電量）產生一定影響，在進行負荷預測時，考慮電解鋁不能達產和電解鋁全部達產兩種不同場景。

表2 云南中長期負荷發展預測

1.2 云南電源規劃情況

由于怒江干流和金沙江龍盤電站受環保、移民等因素影響，開發具有一定不確定性。瀾滄江上游[2]、烏東德、白鶴灘等在建三江干流電站投產后，云南水電集中投產期將結束。遠期云南可開發水電僅有金沙江川滇界河的旭龍、奔子欄電站，瀾滄江古水、勐松、橄欖壩電站，上述電站合計云南份額約480萬千瓦。

圖1 云南規劃水電示意圖

遠期云南省電源開發，將在建設規劃水電的同時，努力開發新能源電源，并維持現有火電裝機規模，以滿足負荷發展的需要。預計2030年云南省電源總裝機達到12 405萬千瓦，其中火電約1 465萬千瓦，水電8 540萬千瓦，新能源電源2 400萬千瓦。

表3 云南中長期電源規劃

圖2 云南電源結構變化趨勢

1.3 西電東送送電規模及特性

目前，云南與廣東、廣西政府簽訂了“十三五”送電協議，根據協議新東直流投產后，云電送粵最大電力為2350萬千瓦，年送電量1 035億千瓦時，豐枯電量比為70%：30%，通道年利用小時約4 400小時；“十三五”期間云電送桂最大送電電力300萬千瓦，年送電量130億千瓦時，豐枯電量比78%：22%，通道年利用小時約4 300小時。

圖3 云南“十三五”西電東送協議送電曲線

“十四五”云電送粵、云電送桂協議尚未簽署。預計“十四五”期間將新增烏東德直流送電廣東500萬千瓦、送電廣西300萬千瓦。“十四五”云電送粵最大送電電力將達到2850萬千瓦，年協議送電量達到1235億千瓦時。云電送桂最大送電電力將達到600萬千瓦，協議年送電量達到260億千瓦時。

由于廣東豐水期在現協議送電基礎上仍具備一定消納能力，廣西豐水期棄水壓力較大，預計“十四五”云電送粵豐水期送電比例將得到一定提高，云電送桂豐水期送電比例將有所降低。

1.4 云南中長期富余水電規模及特性

在云南西電東送協議送電的情況下，負荷場景一2020、2025、2030年云南將分別有約400、220、120億千瓦時富余水電[3]，7-9月平均富余水電電力約800、300、100萬千瓦；負荷場景二2020、2025、2030年云南將分別有約160、90、60億千瓦時富余水電，7-9月平均富余水電電力約200、50、0萬千瓦。

圖4 不同負荷場景云南富余水電

2 云南富余水電外送潛力挖掘

2.1 外送通道潛力挖掘

根據云電送出協議要求，2020年最大外送電力規模為2 650萬千瓦（其中送廣東2 350萬千瓦，送廣西300萬千瓦）；烏東德電站投產后，“十四五”最大外送電力規模達到3450萬千瓦（其中送廣東2 850萬千瓦，送廣西600萬千瓦）。

2020年云南外送通道送電能力達到3120萬千瓦（含魯布革60萬千瓦、未含烏東德直流），2020年后外送通道送電能力達到3 920萬千瓦（含魯布革60萬千瓦）。云南外送通道送電能力較協議還有約470萬千瓦裕度，其中羅平背靠背150萬千瓦，富寧換300萬千瓦，金中直流富余20萬千瓦。

通過利用云南外送通道送電裕度，豐水期云南外送通道全部滿負荷送電，可以提高送電能力470萬千瓦，按照日送電利用小時21小時，月最大可增加外送電量約30億千瓦時。

圖5 云電外送通道示意圖

2.2 提高送電日負荷率挖潛

云電送粵協議豐水期典型日調峰深度為50%，調峰小時數為8小時。協議典型日送電曲線是按照受端日負荷曲線擬定的，沒有最大限度挖掘受端消納云南富余水電的潛力。初步測算，廣東電網部分時段較典型日送電曲線還有一定調峰空間。如充分利用受端廣東電網調峰裕度，最大限度消納云南富余水電，將云電送粵典型日送電曲線調峰深度降低至40%，調峰小時數降低至6個小時，月最大可增送云南富余水電約12億千瓦時。

圖6 云電送粵日送電曲線潛力挖掘

2.3 挖掘外送潛力后云南富余水電規模

負荷場景一通過挖掘云南外送通道送電裕度和受端市場消納潛力，云南2020、2025、2030年云南富余水電將分別下降至約120、50、30億千瓦時，7-9月平均富余水電電力分別下降至約300、150、50萬千瓦。

圖7 負荷場景一挖潛后富余水電規模

負荷場景二通過挖掘云南外送通道送電裕度和受端市場消納潛力，“十四五”末期則基本可以消納云南豐水期富余水電。

圖8 2020年負荷場景一逐月外送潛力挖掘

2.4 挖掘外送潛力后云南富余水電特性

富余水電年特性：通過挖掘云南外送潛力，枯水期及豐水期的5、6、10月云南富余水電基本可以全部送出消納。豐水期7-9月仍有部分富余水電。例如2020年7-9月云南分別有約11、50、60億千瓦時富余水電（棄水電量）。

圖9 2020年負荷場景一電量平衡示意圖

富余水電日特性：2020年7月典型日富余水電主要為滿負荷盈余的季節性電力，即該部分水電具備典型日24小時滿送能力，可以替代火電開機容量。2020年8、9月典型日富余水電分為兩部分，一部分為滿負荷盈余的季節性電力，一部分為小方式棄水，小方式棄水是僅存在于負荷控制時段以外的富余水電[4]。

圖10 2020年負荷場景一挖潛后富余水電典型日特性

3 云貴互聯通道消納云南富余水電作用

3.1 不同云貴互聯通道規模增送云南棄水能力

從負荷場景一挖潛后富余水電規模來看，“十四五”、“十五五”云南平均年富余電量分別約74、40億千瓦時，7-9月平均富余電力分別約為300～100萬千瓦、100～0萬千瓦。從云南中長期富余水電規模及特性來看，云貴互聯通道規模應控制在200～300萬千瓦。

當云貴互聯通道規模為200萬千瓦，“十四五”、“十五五”通道平均年可增送水電30、20億千瓦時，2021～2030年通道平均利用小時1 250小時。當云貴互聯通道規模為300萬千瓦，“十四五”、“十五五”通道平均年可增送水電40、25億千瓦時，2021～2030年通道平均利用小時1 100小時。

圖11 云貴互聯通道（300）逐年增送水電及水電占送電比例

3.2 云貴互聯通道典型日送電曲線

由于挖掘外送潛力后，云南僅7-9月有部分富余水電，且盈余電力逐年降低，如云貴互聯通道僅送水電，通道規模為200～300萬千瓦，通道利用率較低。考慮云南豐水期火電均按照最小技術出力發電，可以在負荷高峰時段通過釋放火電發電能力[5]，提高通道利用效率。初步測算，釋放云南火電發電能力后，2021～2030年云貴互聯通道平均利用小時可達2000小時。

圖12 云貴互聯通道典型日送電曲線

綜上所述，當云南規劃電解鋁全部按時達產，云南現有外送通道裕度基本可以滿足2020年后富余水電送出要求；當云南電解鋁不能按時達產，在考慮充分挖掘云南現有送電通道裕度和受端廣東消納能力的情況下，2020～2030年云南豐水期仍存在一定規模棄水。建設云貴互聯通道，豐水期高峰負荷時段搭配適當火電，可以有效提高富余水電送出能力，有利于緩解云南豐水期棄水壓力。

4 結束語

本文深入分析了云南中長期富余水電規模，并通過挖掘西電東送通道潛力、受端電網消納潛力，測算了云南中長期富余水電（棄水）規模及特性。在此基礎上，對不同云貴互聯通道規模消納云南富余水電的能力進行分析。本研究可為云南中長期水電消納和云貴互聯通道規模選擇、送電曲線擬定提供參考。