白順明，楊東俊，盛堯，張銀芽，丁堅(jiān)勇，熊煒

(1.國家電網(wǎng)華中電力交易分中心，武漢市430077；2.國網(wǎng)湖北省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，武漢市430077；3.武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院，武漢市430072)

區(qū)外直流特高壓送大區(qū)電網(wǎng)電能消納方式分析

白順明1，楊東俊2，盛堯3，張銀芽1，丁堅(jiān)勇3，熊煒2

(1.國家電網(wǎng)華中電力交易分中心，武漢市430077；2.國網(wǎng)湖北省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，武漢市430077；3.武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院，武漢市430072)

隨著互聯(lián)電網(wǎng)的發(fā)展，跨區(qū)輸電交易日益增加，區(qū)外電力送大區(qū)電網(wǎng)面臨著電能消納優(yōu)化配置問題。基于此，提出了就地消納、按各省火電裝機(jī)容量比消納、按各省負(fù)荷比消納、按各省負(fù)荷與各省負(fù)荷中心到特高壓落點(diǎn)的電氣距離比消納等4種消納方式，定義了計(jì)及電價(jià)、碳排放的綜合經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，并利用火電替代率和火電出力率對消納方式進(jìn)行量化評估。選取華中電網(wǎng)作為大區(qū)電網(wǎng)，以特高壓天中直流送華中電網(wǎng)為例進(jìn)行分析，針對不同輸電容量、豐枯條件和負(fù)荷空間給出相應(yīng)的省間消納方式，為區(qū)域電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行部門提供依據(jù)和行之有效的定量決策手段。

跨區(qū)輸電；大區(qū)電網(wǎng)；電能消納；綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；火電替代率；火電出力率

0 引 言

跨區(qū)送電是資源優(yōu)化配置的必然選擇[1-2]，建設(shè)以特高壓為骨干網(wǎng)架的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)已成為國家電網(wǎng)公司的發(fā)展戰(zhàn)略，特高壓輸電交易是實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域長距離輸電、大范圍電力資源優(yōu)化配置的主要手段[3-5]。

特高壓交直流輸電向大區(qū)電網(wǎng)輸送優(yōu)質(zhì)的外來電能可以緩解大區(qū)電網(wǎng)內(nèi)供電不足的矛盾。加強(qiáng)區(qū)外來電通道建設(shè)可以促進(jìn)電網(wǎng)發(fā)展，利用區(qū)間送電通道使區(qū)域電網(wǎng)之間相互支持，有利于我國西部地區(qū)豐富的清潔可再生能源的開發(fā)和改善中東部地區(qū)的環(huán)境壓力[6-9]。但同時(shí)也面臨如何解決外送電力消納和資源優(yōu)化配置，如何應(yīng)對大區(qū)電網(wǎng)本地火電機(jī)組利用小時(shí)數(shù)大幅下降，如何最大程度發(fā)揮特高壓交直流輸電工程作用的同時(shí)，又能保證送入電能順利消納等問題。

目前國內(nèi)有關(guān)消納問題的研究主要集中在提高風(fēng)電和水電消納能力方面。文獻(xiàn)[7]提出了風(fēng)電消納方案構(gòu)建方法，通過風(fēng)火聯(lián)合外送的風(fēng)電跨區(qū)輸送方式提高風(fēng)電送出能力，實(shí)現(xiàn)跨區(qū)風(fēng)電消納；文獻(xiàn)[10]提出了一種考慮調(diào)峰時(shí)段限制風(fēng)電出力的風(fēng)電消納能力計(jì)算方法，通過在調(diào)峰裕度不足時(shí)少量棄風(fēng)來保證更大的允許裝機(jī)總量，從而在非調(diào)峰困難期獲得更大的風(fēng)電發(fā)電負(fù)荷，增加總的風(fēng)力發(fā)電量，提高風(fēng)電消納能力；文獻(xiàn)[11-12]根據(jù)華中電網(wǎng)負(fù)荷水平、負(fù)荷特性及電源構(gòu)成，分析了華中電網(wǎng)消納水電的能力，給出了電能消納的原則意見，但沒有提出具體消納方式。文獻(xiàn)[13]以月度電力電量平衡為研究對象，提出全網(wǎng)統(tǒng)籌的國、省2級(jí)協(xié)調(diào)的模式與方法,分別處理在電量富余時(shí)和電量緊缺時(shí)受端電量消納平衡問題。

本文在跨區(qū)送電的大背景下，針對外送電力如何消納的問題，提出4種跨區(qū)送電電能的省間消納方式，對各種消納方式進(jìn)行量化評估，分析比較各消納方式的優(yōu)缺點(diǎn)和適用場合。

1 大區(qū)電網(wǎng)電能消納能力分析

大區(qū)電網(wǎng)消納區(qū)外電能的能力取決于電網(wǎng)的電力需求空間和電網(wǎng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性約束條件。大區(qū)電網(wǎng)接受區(qū)外特高壓電能的示意圖，如圖1所示。

圖1 大區(qū)電網(wǎng)接受區(qū)外特高壓電力

圖中G1至Gn表示n個(gè)區(qū)外等效電源，經(jīng)特高壓輸電線路向大區(qū)電網(wǎng)輸送電力；i，j=2，…，n(i≠j)代表n個(gè)省中第i省和第j??；Pw1至Pwn表示各省區(qū)外特高壓線路輸送功率；Gg1、Ggi、Ggj表示區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)各省電源；Pg1、Pgi、Pgj表示大區(qū)電網(wǎng)內(nèi)各省電源發(fā)電功率；Pl1、Pli、Plj表示大區(qū)電網(wǎng)內(nèi)各省負(fù)荷；P1i、P1j、Pij表示省間斷面之間的交換功率。

1.1 電力需求空間

為了研究大區(qū)電網(wǎng)消納區(qū)外電力的最優(yōu)方案，需要分析大區(qū)電網(wǎng)消納區(qū)外電力的能力。

(1)特高壓聯(lián)絡(luò)線最大輸送容量。依據(jù)大區(qū)電網(wǎng)各年的電源分布、負(fù)荷預(yù)測以及區(qū)外送電計(jì)劃，對大區(qū)電網(wǎng)進(jìn)行電力電量平衡計(jì)算[14-15]，從數(shù)學(xué)平衡的角度得出大區(qū)電網(wǎng)消納區(qū)外電力的能力。消納能力表現(xiàn)為特高壓聯(lián)絡(luò)線的有效傳輸容量，在實(shí)際計(jì)算中，大區(qū)電網(wǎng)消納區(qū)外電力的大小將由區(qū)內(nèi)電力缺口和區(qū)內(nèi)電源開機(jī)情況綜合決定，且受限于特高壓聯(lián)絡(luò)線的物理輸電容量。

根據(jù)電力電量平衡計(jì)算，圖1模型應(yīng)滿足式(1)。

(1)

(2)

式中：Pmax為大區(qū)電網(wǎng)間特高壓聯(lián)絡(luò)線輸送區(qū)外電力的最大能力；pmga和qma分別表示第a條母線上發(fā)電機(jī)的有功功率注入(若非發(fā)電機(jī)母線則為0)和無功補(bǔ)償裝置的無功功率注入(若無無功補(bǔ)償裝置則為0)；J表示大區(qū)電網(wǎng)內(nèi)的母線集合。

(2)大區(qū)電網(wǎng)內(nèi)各省電力需求空間。依據(jù)大區(qū)電網(wǎng)內(nèi)各省每年的電源分布、負(fù)荷預(yù)測以及區(qū)外送電計(jì)劃，對各省電網(wǎng)進(jìn)行電力電量平衡計(jì)算，從數(shù)學(xué)平衡的角度得出各省電網(wǎng)消納區(qū)外電力的能力。各省消納區(qū)外電力的能力將作為后文消納方式的邊界條件。

1.2 網(wǎng)架約束校核

在不同的運(yùn)行方式下，特高壓交流輸電線路僅以線路的設(shè)計(jì)容量或熱穩(wěn)定極限來限制通道上的傳輸容量是不合理的。研究交直流混合輸電大區(qū)電網(wǎng)的受電能力，必須對特高壓線路和大區(qū)電網(wǎng)內(nèi)輸電通道進(jìn)行安全校核，按“N-1”潮流約束、靜態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定性潮流約束，得到不同約束條件下的聯(lián)絡(luò)線最大輸電容量；取各聯(lián)絡(luò)線最大輸電容量中的最小值，得到滿足電力電量平衡、潮流約束和安全校核的聯(lián)絡(luò)線最大輸電容量，作為分析不同消納方式經(jīng)濟(jì)性的聯(lián)絡(luò)線輸電容量限值。

1.2.1 安全校核

(1)靜態(tài)安全約束(“N-1”潮流分析)

潮流方程：

f(x,pmga,pl,qma)=0

(3)

正常運(yùn)行條件下，電壓、線路電流及設(shè)備負(fù)荷應(yīng)滿足約束條件：

(4)

當(dāng)選定的故障發(fā)生且系統(tǒng)功率振蕩平息后，在調(diào)整故障相關(guān)系統(tǒng)的運(yùn)行方式之前，電壓、線路電流和設(shè)備負(fù)荷應(yīng)滿足約束條件：

(5)

(2)動(dòng)態(tài)安全約束

小擾動(dòng)功角穩(wěn)定性約束：

(6)

電壓穩(wěn)定性約束：

(7)

暫態(tài)穩(wěn)定性及暫態(tài)過程電壓約束：

(8)

式(3)～(8)中：x表示系統(tǒng)狀態(tài)向量；cb∈Rc表示選定的故障；pl表示電網(wǎng)內(nèi)給定的負(fù)荷水平；有關(guān)約束函數(shù)gk(k=1,2,…,5)的具體表達(dá)式取決于所選擇的穩(wěn)定性分析方法；[t0,te]表示所考慮的暫態(tài)時(shí)間段。

1.2.2 省間聯(lián)絡(luò)線最大輸送容量

大區(qū)電網(wǎng)內(nèi)各省網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線的最大輸送容量：

(9)

當(dāng)電能分配方式確定后，若某2省間聯(lián)絡(luò)線的傳輸容量超過該聯(lián)絡(luò)線最大輸送容量，則該聯(lián)絡(luò)線按最大輸送容量運(yùn)行，而相關(guān)的下游省間應(yīng)按原分配方式分配最大輸送容量，多出部分應(yīng)在上游其他省間消納或轉(zhuǎn)送區(qū)外。

2 區(qū)外特高壓送大區(qū)電網(wǎng)電能消納方式

跨大區(qū)特高壓電網(wǎng)建設(shè)及受端區(qū)內(nèi)電源建設(shè)和負(fù)荷需求的增長都受多重因素影響，不可能完全同步，各省的電力發(fā)展也不平衡，科學(xué)合理的消納方式應(yīng)在區(qū)內(nèi)電力富余和電力緊缺2種情況下都能夠保證特高壓區(qū)外電力在區(qū)內(nèi)各省間公平、合理分配和消納[16]。本文從不同角度提出了4種省間消納方式。

2.1 就地消納

就地消納即區(qū)外特高壓所有電力全部由落點(diǎn)省消納，消納準(zhǔn)則：

(10)

(11)

特高壓落點(diǎn)省就地消納方式，潮流路徑短，網(wǎng)損一般較小。但是，由于只由落點(diǎn)省消納，負(fù)荷空間可能有限，且其他非落點(diǎn)省得不到廉價(jià)、清潔的區(qū)外電能。當(dāng)區(qū)內(nèi)電力緊缺時(shí)對落點(diǎn)省有利，而電力富余時(shí)，落點(diǎn)省吃虧。因此，就地消納方式有失公平原則。

2.2 按各省火電裝機(jī)比分配消納

消納準(zhǔn)則：

(12)

(13)

特高壓輸電的重要作用之一是替代區(qū)內(nèi)發(fā)電成本高、污染重的火電，按各省火電裝機(jī)比分配消納區(qū)外電能的方式體現(xiàn)了這一作用在區(qū)內(nèi)各省間的公平性，但沒有計(jì)及各省負(fù)荷大小及各省火電機(jī)組效率的差異性。

2.3 按各省負(fù)荷比分配消納

消納準(zhǔn)則：

(14)

式中：Pli為第i省消納的電量；Phi為第i省總負(fù)荷大小；k為比例因子，k=Pw/∑Phi。

(15)

該方式雖計(jì)及各省負(fù)荷的大小，貌似公平合理，但卻不能反映輸電網(wǎng)損及發(fā)電容量以及發(fā)電容量中火電(可替代)及水電、核電和新能源等不應(yīng)替代的容量對電能分配的作用。

2.4 按各省負(fù)荷與各省負(fù)荷中心到特高壓落點(diǎn)的電氣距離比分配消納

首先定義各省負(fù)荷中心到特高壓落點(diǎn)的電氣距離Zoi。設(shè)特高壓落點(diǎn)為o,第i(i=1,2,…,n)省有l(wèi)(l=1,2,…,m)個(gè)負(fù)荷中心，各中心負(fù)荷為Phil，各負(fù)荷中心至o點(diǎn)的距離為Zoil。

(16)

消納準(zhǔn)則：

(17)

(18)

該方式同時(shí)計(jì)及各省負(fù)荷的大小和負(fù)荷中心與特高壓落點(diǎn)的電氣距離，即綜合考慮負(fù)荷的影響和減小輸電網(wǎng)損2方面因素，雖未計(jì)及發(fā)電容量及其不同構(gòu)成對電能分配的作用，但與就地消納和按各省負(fù)荷比分配消納相比，更為合理。

3 評價(jià)消納的相關(guān)指標(biāo)

科學(xué)、公平、合理的省間消納方式應(yīng)該在保證電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行和充分利用區(qū)外電能的前提下，綜合考量各省負(fù)荷的大小、輸電網(wǎng)損、電價(jià)、節(jié)能環(huán)保效益、各省發(fā)電容量以及發(fā)電容量中火電(可替代)及水電、核電和新能源等不應(yīng)替代的容量大小對電能分配的作用等多重因素，本質(zhì)上是一個(gè)多維度、多約束、非線性的復(fù)雜運(yùn)籌學(xué)問題，還有待深入研究探討。

3.1 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)量化評估

取樣參考點(diǎn)為

S=(Pw,Pi.j) (i,j=1,2,…n;i≠j)

(19)

式中Pi.j表示i省與j省省間斷面的潮流。

選取能夠使潮流收斂的合適取樣域：

Ω=[(P-δ,P21-σ,…,Pij-σ),

(P+δ,P21+σ,…,Pij-σ)]

(20)

式中δ和σ分別為外送電量鄰域半徑和斷面潮流鄰域半徑。

對消納方案潮流分布中的經(jīng)濟(jì)性參數(shù)和電力市場分析中常用的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行量化評估，可以得到以下綜合經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)表達(dá)式：

(21)

式中：η表示綜合經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，其值越大代表消納方案經(jīng)濟(jì)性越優(yōu)；PIf表示區(qū)外來電等效的大區(qū)電網(wǎng)內(nèi)的火電替代容量；Δm表示大區(qū)電網(wǎng)內(nèi)火電與區(qū)外來電電價(jià)差；t表示所選定的考察時(shí)間長度；▽P表示大區(qū)電網(wǎng)內(nèi)及特高壓聯(lián)絡(luò)線上的綜合網(wǎng)損；m表示大區(qū)電網(wǎng)內(nèi)的當(dāng)期火電電價(jià)；▽me表示區(qū)外來電的環(huán)保補(bǔ)貼；▽me2表示火電的碳排放權(quán)交易單位盈利值。

3.2 火電替代率

(22)

式中Pgg為區(qū)內(nèi)火電關(guān)機(jī)容量。

3.3 火電出力率

(23)

式中：Pgi為區(qū)內(nèi)第i省份當(dāng)前出力；PGi為區(qū)內(nèi)第i省總裝機(jī)容量。

4 算例分析

選取華中電網(wǎng)為區(qū)域電網(wǎng)。華中電網(wǎng)由河南、湖北、湖南、四川、重慶、江西共6個(gè)省級(jí)電網(wǎng)組成，2015年系統(tǒng)總裝機(jī)容量為232 959 MW，其中火電裝機(jī)容量為144 729 MW。區(qū)外特高壓來電以2015年天中直流特高壓送華中電網(wǎng)為例，利用PSASP軟件對所提出的省間分配消納方式進(jìn)行仿真分析。

4.1 華中電網(wǎng)消納天中直流能力分析

華中地區(qū)水資源豐富，水電比重較大，將華中電網(wǎng)的典型方式分為豐期(5至9月)和枯期(10至次年4月)分別做消納方式分析。

根據(jù)主要網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行省間通道輸電能力校核：(1)鄂豫斷面，南陽至荊門1 000 kV特高壓交流，500 kV交流襄樊—白河線2回、孝感—浉河線2回，最大南送電力5 000 MW；(2)鄂湘斷面，500 kV交流江陵—復(fù)興線2回、葛洲壩—崗市線，最大送電能力 2 800 MW；(3)鄂贛斷面，500 kV交流咸寧—夢山線2回，磁湖—永修線，最大送電能力3 000 MW。

4.1.1 華中電網(wǎng)電力需求空間

首先，根據(jù)華中電網(wǎng)各省市最大負(fù)荷、火電裝機(jī)容量和區(qū)外其他電源已確定的分配方案，得出2015年華中各省(市)的電力需求空間，如表1所示。

表1 華中各省(市)2015年電力需求空間

Table 1 Central China provinces (municipalities) 2015 electricity demand for space MW

注：“-”表示可接受區(qū)外特高壓輸電容量。。

4.1.2 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)校核

由于省間聯(lián)絡(luò)線上輸送的電量不能超過其穩(wěn)定極限，因此除了考慮天中直流的電力外，還要考慮其他省間電力流對省間聯(lián)絡(luò)線輸電能力的占用。2015年各斷面輸電能力占用及剩余情況如表2所示。

表2 2015年份省間聯(lián)絡(luò)線輸電情況

Table 2 Provincial tie-line transmission case in 2015 MW

由表2可知：(1)2015年豐期鄂豫斷面輸電能力只有2 910 MW，因此，天中直流經(jīng)鄂豫斷面南送最大功率為2 910 MW，多余的電能只能由河南消納；由于受鄂湘斷面和鄂贛斷面輸電能力限制，湖南消納210 MW，江西消納740 MW，剩余的1 960 MW由湖北消納；(2)2015年枯期，天中直流受限于鄂豫斷面的輸電能力，只能南送1 630 MW，剩余的電能由河南消納，而鄂湘斷面和鄂贛斷面輸電能力大于南送的總?cè)萘浚虼瞬粫?huì)限制這部分電能的分配，可以根據(jù)負(fù)荷情況等靈活消納。

4.2 天中直流送華中電網(wǎng)消納方式分析

4.2.1 豐期

三峽周邊外送通道主要輸送三峽電力，且湖北、湖南等省的水電比重都較大。水電大發(fā)期間，受省間通道送電能力限制，為了保證汛期三峽電力順利輸送，鄂豫通道上應(yīng)保持電力北送。因此，汛期三峽電廠大發(fā)期間，天中直流電力穿越河南電網(wǎng)送往南部省份將受到限制。因此在豐期方式下，目前天中直流送入電能原則上由河南消納。

4.2.2 枯期

枯期是充分利用天中直流電力的佳期。針對不同消納方式分別得出省間電能分配如下。

(1)就地消納。就地消納即天中直流輸送的電能全部由河南消納。

(2)按各省火電裝機(jī)比分配消納。初始數(shù)據(jù)中華中各省(市)的裝機(jī)情況和火電出力情況見表3。

表3 華中電網(wǎng)2015年分省火電裝機(jī)情況

Table 3 Thermal power installed capacity of 2015 provincial situation in Central China Power Grid MW

按規(guī)定原則，川渝電網(wǎng)只接受德陽—寶雞直流輸送的電能，不參與天中直流輸送電能的分配。因此按華中東4省火電裝機(jī)比分配消納天中直流輸送的電能，河南、湖北、湖南、江西4省消納比例分別為3.388 1∶1.321 6∶1∶1.084 9。具體分配結(jié)果見表4。

表4 按省間火電裝機(jī)比例方式消納

Table 4 Consumption according to proportion of provincial thermal power installed capacity MW

(3)按各省負(fù)荷比分配消納。按東4省負(fù)荷比分配消納天中直流輸送的電能，河南、湖北、湖南、江西消納比例分別為3.007 6∶1.476 3∶1.296 2∶1.000 0。具體分配結(jié)果見表5。

(4)按各省負(fù)荷與各省負(fù)荷中心到特高壓落點(diǎn)的

表5 按省間負(fù)荷比方式消納電量

Table 5 Electric power consumption according to provincial load ratio MW

電氣距離比分配消納。按東4省各省負(fù)荷中心到特高壓落點(diǎn)的電氣距離比分配消納天中直流輸送的電能，河南、湖北、湖南、江西消納比例分別為11.596∶3.498∶1.036∶1.000。具體分配結(jié)果見表6。

表6 按各省負(fù)荷與電氣距離比分配消納

Table 6 Consumption according to load/electrical distance of each province MW

(5)求取評價(jià)消納的相關(guān)指標(biāo)。華中電網(wǎng)區(qū)內(nèi)各省上網(wǎng)桿標(biāo)電價(jià)如表7所示。

表7 華中地區(qū)上網(wǎng)電價(jià)

Table 7 Central China sale price 元/( MW·h)

本地火電平均電價(jià)根據(jù)分省電價(jià)與各省火電機(jī)組出力加權(quán)獲得，哈密下網(wǎng)關(guān)口電價(jià)為392.5元/(MW·h)，所選定的考察時(shí)間長度為1 h；新疆風(fēng)電補(bǔ)貼均值為289元/( MW·h)，區(qū)內(nèi)火電機(jī)組的平均碳排放強(qiáng)度取0.8 kg/(kW·h)，碳排放權(quán)交易價(jià)格為25.5元/t，則碳排放稅為201.4元/( MW·h)。

天中直流不同輸電容量情況下，鄂豫斷面輸送容量見表8。

表8 鄂豫斷面輸送容量(南送)

Table 8 Hubei, Henan section transmission capacity (South delivery) MW MW

注：“—”表示受省間聯(lián)絡(luò)線最大功率限制，下同。

由表8可知，當(dāng)天中直流送電6 000 MW及以上時(shí)，只能考慮按鄂豫斷面輸送容量極限向湖北送電，剩余電力由落點(diǎn)省河南消納或轉(zhuǎn)區(qū)外。

不同方法綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較見表9。由表9可知，就地消納的綜合經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)值遠(yuǎn)高于其他3種消納方式。天中直流輸送4 000 MW及以下時(shí)，在其他3種方式中，按負(fù)荷與電氣距離比分配消納的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)值最高。

表9 綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)值比較

Table 9 Comparison of comprehensive economic indexes

不同消納方式的火電替代率見表10。由表10可知，就地消納方式的火電替代率在不同的天中直流輸送情況下都較理想。按負(fù)荷比分配消納，在不越限情況下取值均較理想，按火電裝機(jī)比和按負(fù)荷與電氣距離比分配消納的火電替代率在輸送電力上升至4 000 MW時(shí)顯著下降。橫向比較不同消納方式下各省(市)火電最小出力，出力率僅針對火電總裝機(jī)量，偏差比針對各方式下各個(gè)省份的不同基準(zhǔn)值，具體數(shù)值見表11。

表10 火電替代率比較

Table 10 Comparison of thermal power replacement rate

由表11可知，就地消納方式的各省火電出力率之和、各省偏差比之和高于其他3種消納方式，但此種消納方式的公平性和持續(xù)性受到詬??；在其他3種消納方式中，按各省負(fù)荷與各省負(fù)荷中心到特高壓落點(diǎn)的電氣距離比分配消納時(shí)，各省火電出力率之和、各省偏差比之和最高。

綜上可知，當(dāng)天中直流送電4 000 MW及以下時(shí)，為確保綜合效益，建議按各省負(fù)荷與各省負(fù)荷中心到特高壓落點(diǎn)的電氣距離比分配消納的方式分配電能，該方式下綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和火電替代率、火電出力率均取得較理想值。

當(dāng)天中直流送電4 000 MW及以上時(shí)，受限于鄂豫斷面的穩(wěn)定極限，建議4 000 MW按各省負(fù)荷與各省負(fù)荷中心到特高壓落點(diǎn)的電氣距離比分配消納，超出部分則由河南本地消納或轉(zhuǎn)送區(qū)外。

表11 不同消納方式下各省火電出力率

Table 11 Comparison of thermal power output rate in each province under different consumption modes

5 結(jié) 語

本文在分析大區(qū)電網(wǎng)電能消納能力的基礎(chǔ)上，提出了在受端各省間分配區(qū)外電能的4種方式，并建立了相應(yīng)指標(biāo)對各種消納方式進(jìn)行綜合評估。

各種消納方式的綜合評估指標(biāo)受區(qū)內(nèi)各省火電裝機(jī)容量、水電出力的季節(jié)變化、負(fù)荷大小變化和省間輸電通道的制約和區(qū)外特高壓輸送落點(diǎn)和輸送容量的影響，不可能有某種確定的電能消納方式。在滿足各省負(fù)荷空間和省間聯(lián)絡(luò)線約束的條件下，按各省負(fù)荷與各省負(fù)荷中心到特高壓落點(diǎn)的電氣距離比分配消納區(qū)外電能的公平性及綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)相對較優(yōu)。應(yīng)當(dāng)對具體的特高壓輸電通道在不同季節(jié)和負(fù)荷方式下進(jìn)行省間不同消納方式計(jì)算，再求出相應(yīng)綜合評估指標(biāo)，相應(yīng)綜合評價(jià)指標(biāo)最優(yōu)的消納方式即為最合理的消納方式。

本文所提出的消納區(qū)外電力的方法為區(qū)域電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行部門提供了決策的手段。綜合考量各省負(fù)荷大小、各省火電裝機(jī)容量、各省負(fù)荷中心到特高壓落點(diǎn)的電氣距離及省間聯(lián)絡(luò)線容量等因素的消納分配是本課題進(jìn)一步深化研究的方向之一。

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(編輯 張小飛)

Electric Power Consumption Mode Analysis of UHVDC outside Sending to Large Area of Power Grid

BAI Shunming1, YANG Dongjun2, SHENG Yao3, ZHANG Yinya1, DING Jianyong3, XIONG Wei2

(1. Central China Electric Power Exchange Sub-Center of SG, Wuhan 430077, China; 2. State Grid Hubei Economy & Technology Research Institute, Wuhan 430077, China; 3. School of Electrical Engineering, Wuhan University, Wuhan 430072, China)

With the development of interconnected grids and the increase of trans-regional transmission trading, the power outside sending to large area is faced with the problem of electric energy consumption optimization configuration. Based on this, we propose four electric power consumption modes of the power outside sending to large area by UHV DC: placement consumption, consumption according to the thermal power installed capacity ratio of each province, consumption according to the load ratio of each province, and consumption according to the ratio of the load to the electrical distance between load centers and placement of UHV in each province. Then, we define the comprehensive economic index with considering electricity price and carbon emission, and use thermal power replacement rate and thermal power output rate for the quantitative assessment of the consumption modes. An example of the power outside sending to central China power grid as large area by the Hami-Zhengzhou UHV DC is taken to be analyzed. Finally, we propose the corresponding consumption mode among the respective provinces based on different transmission capacity, wet and dry conditions and load space, which can provide an effective basis and a quantitative means of decision-making for regional power grid dispatching sector.

trans-regional transmission; large power grid; electric power consumption； comprehensive economic index； thermal power replacement rate； thermal power output rate

國家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目(JS033[2014] )

TM 711

A

1000-7229(2016)01-0084-08

10.3969/j.issn.1000-7229.2016.01.013

2015-10-11

白順明(1965)，男，高級(jí)經(jīng)濟(jì)師，主要研究方向?yàn)殡娏κ袌鲅芯颗c管理；

楊東俊(1975)，男，博士，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)殡娋W(wǎng)規(guī)劃，電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制；

盛堯(1993)，男，碩士研究生，主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)運(yùn)行分析、電力系統(tǒng)規(guī)劃；

張銀芽(1970)，男，高級(jí)經(jīng)濟(jì)師，主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)運(yùn)行管理、電力技術(shù)經(jīng)濟(jì)及調(diào)度；

丁堅(jiān)勇(1957)，男，博士，教授，主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)規(guī)劃與可靠性，電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制；

熊煒(1987)，男，碩士，工程師，主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)運(yùn)行分析、電力系統(tǒng)規(guī)劃。