李常信，宋穎巍，張明理，史 喆，商文穎

從戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)層面提高遼寧電網(wǎng)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(wǎng)遼寧省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，遼寧 沈陽 110015）

介紹了遼寧地區(qū)新能源現(xiàn)狀及其接納存在的主要問題，遼寧地區(qū)新能源分布及規(guī)劃情況。從戰(zhàn)略層面分析了提高遼寧電網(wǎng)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(jié)合國家電網(wǎng)公司“十三五”電網(wǎng)規(guī)劃、遼寧省“十三五”電網(wǎng)規(guī)劃、遼寧省“十三五”能源規(guī)劃，從戰(zhàn)術(shù)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(zhàn)略；戰(zhàn)術(shù)；接納能力；網(wǎng)架約束；調(diào)峰

1 遼寧地區(qū)新能源現(xiàn)狀及其接納存在的主要問題

1.1 新能源現(xiàn)狀

截止2014年底，遼寧省核電裝機(jī)容量達(dá)到2 000 MW，占總裝機(jī)容量的4.77%，風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到6 083.86 MW，占總裝機(jī)容量的14.51%，光伏電站裝機(jī)容量達(dá)到69.914 MW，占總裝機(jī)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(qū)網(wǎng)架送出能力受限

電力體制改革已把電源規(guī)劃與電網(wǎng)規(guī)劃分屬不同的單位，電源規(guī)劃與電網(wǎng)規(guī)劃之間缺乏協(xié)調(diào)，這就造成電源規(guī)劃與電網(wǎng)規(guī)劃不匹配，電網(wǎng)的建設(shè)周期要遠(yuǎn)大于電源尤其是風(fēng)電等新能源的建設(shè)周期，這最終導(dǎo)致部分新能源發(fā)展較為快速的地區(qū)由于網(wǎng)架約束送不出去。

b.電網(wǎng)調(diào)峰［1-2］比較困難限制新能源接納能力

由于遼寧地區(qū)2014年用電負(fù)荷增長(zhǎng)緩慢，省調(diào)直調(diào)供熱機(jī)組容量大幅增加，冬季低谷負(fù)荷期間，省調(diào)機(jī)組最小發(fā)電出力已大于用電負(fù)荷，電網(wǎng)調(diào)峰問題十分突出，核電機(jī)組被迫降出力或者停機(jī)備用參與電網(wǎng)調(diào)峰，部分地區(qū)被迫棄風(fēng)，造成新能源浪費(fèi)。

2 遼寧地區(qū)新能源分布、送出受限及規(guī)劃情況

2.1 新能源分布情況

遼寧省是我國風(fēng)能、太陽能資源比較豐富的省份。全省常年多風(fēng)、日照較多，極具開發(fā)利用價(jià)值。其中，遼北地區(qū)處于我國“三北”風(fēng)帶上，南部2 000余km的海岸屬我國東部沿海風(fēng)帶，遼西和沿海地區(qū)太陽能輻射量較大，東部山區(qū)輻射量較小。遼寧省53個(gè)氣象站累年（1971～2000年）風(fēng)速分布如圖1所示（單位：m／s），遼寧省有效風(fēng)力小時(shí)數(shù)分布如圖2所示（單位：h），遼寧省日照小時(shí)數(shù)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(shù)特點(diǎn)，核電多建設(shè)在沿海人煙較少的地方。

遼寧已投產(chǎn)新能源分布情況如圖5所示。

2.2 新能源受限情況

a.因網(wǎng)架原因受限

圖1 遼寧地區(qū)風(fēng)速分布情況

圖2 遼寧地區(qū)有效風(fēng)力小時(shí)數(shù)分布情況

圖3 遼寧地區(qū)日照小時(shí)數(shù)分布情況

圖4 遼寧地區(qū)日照總輻射量分布情況

圖5 遼寧已投產(chǎn)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(diào)兵山地區(qū)電源送出能力不足，在大風(fēng)日，為防止線路過載，仍然采取限制風(fēng)電出力的措施。受一次網(wǎng)架制約，遼寧地區(qū)僅2011年累計(jì)限制風(fēng)電電量達(dá)到1.94億kWh。

b.因調(diào)峰原因受限

2015年紅沿河核電3臺(tái)機(jī)組如同時(shí)并網(wǎng)運(yùn)行，非供暖期電網(wǎng)調(diào)峰勉強(qiáng)通過，但是需要大量棄風(fēng)。遼寧2015年分月低谷棄風(fēng)情況預(yù)測(cè)如表1所示（負(fù)號(hào)表示棄風(fēng)）。供熱初期、末期存在調(diào)峰缺口，中期調(diào)峰缺口將進(jìn)一步加大。全年低谷時(shí)段大規(guī)模棄風(fēng)問題將成為常態(tài)。

2.3 新能源規(guī)劃情況

根據(jù)遼寧省“十三五”電網(wǎng)規(guī)劃，遼寧地區(qū)新能源裝機(jī)規(guī)劃情況如表2所示。截止2014年底，遼寧地區(qū)已在大連投產(chǎn)200萬kW的核電機(jī)組，規(guī)劃2020年投產(chǎn)葫蘆島徐大堡核電125萬kW機(jī)組，2025年再投產(chǎn)徐大堡核電125萬kW機(jī)組，2030年再投產(chǎn)徐大堡核電250萬kW機(jī)組。

表1 遼寧2015年棄風(fēng)預(yù)測(cè)情況萬kW

表2 遼寧省新能源規(guī)劃情況kW

3 遼寧負(fù)荷預(yù)測(cè)情況

3.1 用電量需求預(yù)測(cè)

綜合采用3種以上負(fù)荷預(yù)測(cè)方法并參考專家意見，預(yù)計(jì)遼寧省2020年、2025年、2030年全社會(huì)用電量將分別達(dá)到3 000億kWh、3 615億kWh、4 291億kWh，分別年均增長(zhǎng)6.4%、3.8%、3.5%。

3.2 最大負(fù)荷預(yù)測(cè)

利用已預(yù)測(cè)出的全社會(huì)用電量，參考最大負(fù)荷小時(shí)數(shù)，并結(jié)合相關(guān)因素，預(yù)測(cè)全社會(huì)最大負(fù)荷，預(yù)計(jì)遼寧省2020年、2025年、2030年最大負(fù)荷將分別達(dá)到4 940萬kW、6 140萬kW、7 330萬kW，分別年均增長(zhǎng)6.6%、4.4%、3.6%。

4 從戰(zhàn)略層面提高新能源接納能力

新能源接納從戰(zhàn)略層面包含新能源送出和新能源消納兩個(gè)方面，實(shí)現(xiàn)新能源省區(qū)內(nèi)全部送出是實(shí)現(xiàn)新能源全部消納的基本前提，實(shí)現(xiàn)能源跨區(qū)無障礙送出是實(shí)現(xiàn)新能源全部消納的戰(zhàn)略保障。

4.1 新能源送出

新能源送出包含狹義的區(qū)域內(nèi)送出和廣義的跨區(qū)送出兩個(gè)方面。區(qū)域內(nèi)送出并不必然等于跨區(qū)送出，跨區(qū)送出會(huì)更有利于解決區(qū)域內(nèi)送出問題。解決區(qū)域內(nèi)送出問題可以利用完善現(xiàn)有電壓等級(jí)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)新能源消納，也可以升級(jí)新能源地區(qū)電壓等級(jí)，匯集新能源和常規(guī)能源實(shí)現(xiàn)跨區(qū)新能源消納。在窩電的東北地區(qū)，升級(jí)新能源地區(qū)電壓等級(jí)，匯集新能源和常規(guī)能源實(shí)現(xiàn)跨區(qū)新能源消納由于其具有遠(yuǎn)期戰(zhàn)略價(jià)值更是優(yōu)勢(shì)策略選擇。對(duì)于新能源裝機(jī)規(guī)模不大的地區(qū)，可以經(jīng)過經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，選擇完善現(xiàn)有電壓等級(jí)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)新能源區(qū)域內(nèi)送出。

4.2 新能源消納

新能源消納包含狹義的區(qū)域內(nèi)消納和廣義的跨區(qū)消納兩個(gè)方面。如果新能源所在地區(qū)電源結(jié)構(gòu)合理、電源和負(fù)荷的匹配能力合理、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)合理，新能源就可以實(shí)現(xiàn)本地區(qū)就地消納；而遼寧所處的東北地區(qū)，截止2014年底，全社會(huì)最大負(fù)荷在6 000萬kW左右，電源裝機(jī)接近12 000萬kW，“窩電”問題突出。隨著大型煤電、風(fēng)電基地開發(fā)及核電機(jī)組的陸續(xù)投產(chǎn)，“十三五”期間東北地區(qū)仍將延續(xù)電力富裕形勢(shì)，2020年東北地區(qū)整體富余電力在1 800萬kW左右；遼寧本地區(qū)電源結(jié)構(gòu)熱電機(jī)組比重大，水電裝機(jī)少，低谷調(diào)峰的困難制約風(fēng)電及核電等新能源的發(fā)展空間；諸多原因造成了遼寧本地區(qū)新能源無法實(shí)現(xiàn)本地區(qū)全部消納，只能跨區(qū)送出實(shí)現(xiàn)新能源完全消納。

5 從戰(zhàn)術(shù)層面提高新能源接納能力研究

5.1 升級(jí)新能源規(guī)模較大地區(qū)電網(wǎng)電壓等級(jí)

規(guī)劃2016年投產(chǎn)的阜新500 kV輸變電工程、2020年投產(chǎn)的鐵嶺鐵北500 kV輸變電工程不僅可以梳理本地區(qū)220 kV網(wǎng)架結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)新能源區(qū)域內(nèi)送出，還可以捆綁當(dāng)?shù)馗辉３Ｒ?guī)能源以更低損耗、更大范圍的方式實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置。

5.2 完善現(xiàn)有跨區(qū)輸電通道可靠性

現(xiàn)在東北地區(qū)和華北地區(qū)輸電通道僅有高嶺背靠背一個(gè)通道［3］，輸電能力僅有300萬kW，東北地區(qū)連接高嶺背靠背東北側(cè)的輸電通道只有高沙雙回線1個(gè)通道。2015年3月27號(hào)，遼寧省500 kV高沙一、二線由于山火造成相繼故障停運(yùn)，導(dǎo)致綏中電廠3、4號(hào)機(jī)組解列，高嶺換流站4個(gè)單元閉鎖，影響東北向華北送電，給電網(wǎng)安全帶來較大威脅。

規(guī)劃2018年投產(chǎn)的葫蘆島寬邦500 kV輸變電工程將給高嶺背靠背東北側(cè)提供另1個(gè)輸電通道，提高東北向華北送電的可靠性。

5.3 升級(jí)跨區(qū)輸電網(wǎng)電壓等級(jí)

2018年規(guī)劃建設(shè)“特高壓西部輸電通道”，即蒙東巴彥托?！髴c西—白城—扎魯特—錦州特高壓交流輸變電工程，并建設(shè)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(fēng)電、核電，送入“三華”電網(wǎng)，遼寧建設(shè)錦州特高壓變電站；2020年規(guī)劃建設(shè)“東部特高壓輸電通道”，即哈爾濱東—長(zhǎng)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(shè)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(guī)劃2018年投產(chǎn)錦州特高壓變電站500 kV配套工程、2020年投產(chǎn)沈陽東特高壓變電站500 kV配套工程、2020年投產(chǎn)營口特高壓變電站500 kV配套工程，實(shí)現(xiàn)東北特高壓與遼寧500 kV主干網(wǎng)相銜接，實(shí)現(xiàn)遼寧多電“送的出”、缺電“進(jìn)的來”，大大提高遼寧電網(wǎng)事故情況下的區(qū)內(nèi)電力互供調(diào)劑和電源優(yōu)化調(diào)配能力，增強(qiáng)電網(wǎng)抵御重大自然災(zāi)害能力，同時(shí)也大大增強(qiáng)遼寧電網(wǎng)新能源接納能力。

5.4 大力加強(qiáng)抽水蓄能［5-6］機(jī)組建設(shè)，優(yōu)化遼寧地區(qū)電源結(jié)構(gòu)

規(guī)劃2025年投產(chǎn)的撫順清原180萬kW抽水蓄能機(jī)組、2030年投產(chǎn)的本溪桓仁140萬kW抽水蓄能機(jī)組、2030年投產(chǎn)的葫蘆島興城120萬kW抽水蓄能機(jī)組、2030年投產(chǎn)的大連莊河80萬kW抽水蓄能機(jī)組將顯著改善遼寧地區(qū)的電源結(jié)構(gòu)，縮小峰谷差，顯著提高遼寧地區(qū)新能源接納能力，減少棄風(fēng)、棄核等現(xiàn)象發(fā)生。

5.5 加大用戶側(cè)儲(chǔ)能研究力度，推廣用戶側(cè)儲(chǔ)能裝置

建議國家加大力度研究用戶側(cè)大規(guī)模儲(chǔ)能裝置，使用峰谷電價(jià)、財(cái)政補(bǔ)貼等具有高杠桿價(jià)值作用的措施，鼓勵(lì)削峰填谷用電，與優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)協(xié)同作用，促進(jìn)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(fā)展規(guī)劃。將遼寧特高壓發(fā)展規(guī)劃納入國家能源發(fā)展規(guī)劃，推動(dòng)遼寧電力外送通道的規(guī)劃與建設(shè)，為“十三五”特高壓落地遼寧奠定基礎(chǔ)，促進(jìn)新能源區(qū)域內(nèi)消納向跨區(qū)消納轉(zhuǎn)變。

b.將有利于新能源送出的省內(nèi)電網(wǎng)工程納入遼寧能源規(guī)劃及地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃。進(jìn)一步發(fā)揮政府在電網(wǎng)建設(shè)中的主導(dǎo)作用，做好變電站站址及線路走廊的規(guī)劃預(yù)留及保護(hù)，為電網(wǎng)建設(shè)提供良好環(huán)境。

c.做好應(yīng)急調(diào)峰措施的落實(shí)工作。按照東北能監(jiān)局印發(fā)的《東北區(qū)域火電廠最小運(yùn)行方式（2014）》文件，嚴(yán)格執(zhí)行文件核定的火電機(jī)組停機(jī)、熱網(wǎng)尖峰備用鍋爐可替代供熱的減出力調(diào)峰措施，結(jié)合供暖期各地區(qū)實(shí)際供熱情況，必要時(shí)對(duì)火電機(jī)組的最小方式進(jìn)行適度調(diào)整，確保特殊情況下電網(wǎng)調(diào)峰安全。

［1］ 葉 鵬，馬曉東，朱 鈺，等.核電機(jī)組參與電網(wǎng)聯(lián)合調(diào)峰策略研究綜述［J］.東北電力技術(shù)，2014，35（9）：55-59.

［2］ 張子信，王珊珊，白 哲.東北電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)峰機(jī)制研究［J］.東北電力技術(shù)，2014，35（11）：1-4.

［3］ 李常信，常福剛，孫 剛，等.東北電網(wǎng)應(yīng)對(duì)大規(guī)模新能源接入運(yùn)行管理機(jī)制研究［J］.東北電力技術(shù)，2014，35（11）：5-8.

［4］ 孫 濤，許 梁，徐 箭，等.風(fēng)電經(jīng)特高壓線路并網(wǎng)時(shí)湖北電網(wǎng)調(diào)峰方案［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2014，38（10）：2721 -2728.

［5］ 徐 飛，陳 磊，金和平，等.抽水蓄能電站與風(fēng)電的聯(lián)合優(yōu)化運(yùn)行建模及應(yīng)用分析［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2013，37（1）：149-154.

［6］ 趙 潔，劉滌塵，雷慶生，等.核電機(jī)組參與電網(wǎng)調(diào)峰及與抽水蓄能電站聯(lián)合運(yùn)行研究［J］.中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，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(wǎng)規(guī)劃工作。

2015-04-10）