孟倩鈺 蘆思晨
國網(wǎng)遼寧省電力有限公司經(jīng)濟技術(shù)研究院 遼寧 沈陽 110000
合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和電源結(jié)構(gòu)是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)[1]。隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展,電力系統(tǒng)中的潮流分布發(fā)生巨大變化,一些地區(qū)逐漸成為以電源送出為主的電網(wǎng)。在主網(wǎng)架規(guī)劃中,局部地區(qū)的電源外送路徑可分為很多類型。當(dāng)局部地區(qū)的220kV高壓網(wǎng)架與其他地區(qū)的220kV高壓電網(wǎng)已經(jīng)實現(xiàn)分區(qū)運行,僅通過一處超高壓樞紐變電站上送潮流;或者該地區(qū)沒有超高壓樞紐變電站,僅通過某一220kV高壓站的外送線路與其他地區(qū)的220kV電網(wǎng)相連接時,可看作該地區(qū)只有一處220kV電源外送點。由于電源外送潮流點只有一處,在考慮該地區(qū)送出能力時,只需要考慮這一點的外送能力并規(guī)劃網(wǎng)架加強方案即可。而當(dāng)局部地區(qū)的220kV高壓網(wǎng)架有多處潮流外送點,在計算該地區(qū)送出能力時,就會有不同的電源接入計算方案。我們以一個有兩個潮流外送點的電網(wǎng)為例,比較不同方案之間的差異。
如圖,該地區(qū)有8座220kV站(分別是B站~I站,其中B、E為開關(guān)站)和一個500kV/220kV樞紐變電站甲站,甲站有3臺1000MVA的變壓器。A站是地區(qū)外部的一個變電站。目前,該地區(qū)220kV的電源裝機為2141MW(火電300MW,新能源1841MW);未來規(guī)劃繼續(xù)新建新能源電場。
該地區(qū)電源外送潮流通路有兩處,分別是由甲站上送潮流以及線路B-A外送潮流。線路A-B的導(dǎo)線型號是LGJ-240×2,可長期通過的最大潮流為464MW。本次要計算該地區(qū)在現(xiàn)有的網(wǎng)架下的外送能力,以此得出還能再接入多少新能源。
所有新能源電源出力按照85%計算,火電廠的3臺機組滿出力計算。
仿真計算中該區(qū)域220kV層面的負荷總和為427.8MW。C站76.1MW,D站91.5MW,F(xiàn)站88.3MW,G站56.7MW,H站70MW,I站45.2MW。開關(guān)站B、E沒有負荷。
現(xiàn)將規(guī)劃新能源1150MW全部接入(圖1中1號至7號電源,1號~3號分別為50MW;4號~6號分別為200MW;7號400MW)。此時甲變電站上送1923MW,線路A-B傳輸功率465.7MW。線路A-B剛好滿載。
圖1 該潮流外送地區(qū)網(wǎng)架圖
當(dāng)甲站的出現(xiàn)主變N-1故障時,甲站上送1848MW,主變未過載;線路A-B外送540.7MW,發(fā)生過載(圖2),成為該地區(qū)電源外送的薄弱點。為了滿足線路A-B不過載,需要逐個切除規(guī)劃電源,來得知該地區(qū)電源外送能力(圖中地區(qū)的外送能力為甲站的上送潮流與線路A-B的外送潮流之和)。
圖2 甲站發(fā)生主變N-1故障潮流圖
2.2.1 從1號規(guī)劃電源開始切除。要滿足線路A-B不過載,要1、2、3、4號全部切除,5號切除30MW。共切除380MW電源。此時線路B-A外送463.2MW,甲站上送1607MW,地區(qū)外送潮流為2070.2MW(圖3)。
圖3 從1號開始切除電源的外送潮流圖
2.2.2 從7號規(guī)劃電源開始切除。要滿足線路A-B不過載,要7號電源全部切除,6號切除150MW。共切除550MW電源。此時線路B-A外送464.6MW,甲站上送1477MW,地區(qū)外送潮流為1941.6MW(圖4)。
圖4 從7號開始切除電源的外送潮流圖
2.2.3 電源接入點對潮流外送通道的分布系數(shù)。該地區(qū)規(guī)劃電源分別分布于C站、D站、甲站、I站(圖1)。這四個變電站新能源電源每增加100MW的開機容量(實際增加出力85MW),對線路A-B的外送潮流增加量影響分別為20.8MW、16.6MW、13.3MW、11.3MW、10.5MW;對甲站的外送潮流增加量影響分別為62MW、65MW、69MW、72MW、66MW。
電源接入點C站、D站、G站、甲站、I站與外送薄弱點線路A-B的電氣距離逐個增大,其出力變化對線路A-B的外送潮流影響逐個減小。接入點C站與甲站的電氣距離最大,其電源出力變化對甲站的外送潮流影響最??;接入點甲站的電源出力變化對甲站的外送潮流影響最大。
1號、2號、3號等規(guī)劃電源距離潮流外送點B的電氣距離很近,這些電源的切除和接入對線路B-A上的潮流影響明顯,而對樞紐變電站甲站的上送潮流影響不大。所以只需要切除比較少量的電源即可滿足線路B-A不過載的條件。這樣切除電源后,接入的規(guī)劃電源集中在外送潮流能力較強的樞紐站甲站附近,得出的該地區(qū)的電源外送能力的數(shù)值會比較大。
5號、6號、7號等規(guī)劃電源與潮流外送點B的電氣距離相較于其他規(guī)劃電源要更遠,而與潮流外送點甲站的電氣距離比較近。當(dāng)從7號電源開始逐個切除時,對甲站的上送潮流影響會比較大,對線路B-A的外送潮流影響較小。所以在滿足線路B-A不過載的條件下,切除的電源會比較多,而接入的規(guī)劃電源多集中在外送薄弱點線路B-A附近,得出的該地區(qū)的外送能力數(shù)值會較小。
在規(guī)劃過程中,當(dāng)計算電源外送地區(qū)送出能力時,采用近外送薄弱點的位置規(guī)劃電源或者遠薄弱點的位置規(guī)劃電源都具有實際意義。在外送通道有兩個及以上,當(dāng)規(guī)劃電源集中于近外送薄弱點的位置時,電源會對薄弱點的影響較大,能夠接入的電源容量會相對較小,由于在后續(xù)電源規(guī)劃過程中,線路線徑、承載能力等因素一定會被考慮,這個外送能力結(jié)果就顯得比較保守;而在實際建立電源時,受地形等因素影響,電源接入點一旦集中于變電站A附近,這種計算方式就比較安全。而當(dāng)規(guī)劃電源集中于遠離外送薄弱點的位置時,潮流會更多地向其他外送通道輸送,對薄弱點的影響較小,能夠接入的電源容量會相對較大,其他外送通道的利用率會更高,得出的電源送出能力也比較理想化。
實際規(guī)劃時,可以結(jié)合電源外送地區(qū)的地理情況、周邊環(huán)境等因素改動規(guī)劃電源的分布,以得出一個能夠?qū)﹄娫匆?guī)劃地區(qū)更具有參考價值的結(jié)果。