广西500kV电网中远期发展研究

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  摘要:根据广西经济和社会发展规划,在全网用电量和最大负荷现状的基础上,结合南网“西电东送”项目,从潮流、电压及稳定等方面详细讨论了“十二五”、“十三五”期间广西500kV电网的规划情况,并对远景目标网络提出设想。
  关键词:广西电网;500kV电网;研究规划
  作者简介:张云飞(1980-),男,广西全州人,广西博阳电力设计有限责任公司变电部,工程师。(广西 南宁 530023)
  中图分类号:TM715     文献标识码:A     文章编号:1007-0079(2011)03- 0093-03
  
  “十二五”和“十三五”期间(2011年~2020年)对于广西500kV网络的发展具有重要意义。为确保对南方电网“西电东送”形成有力支撑并成为有效的电源补充基地,2020年之前广西电网将陆续建成投产多个500kV电源并接入系统。同时,随着广西经济步入快速发展阶段,全社会电力需求将迅速增长,广西500kV电网将重点发展区内主网,进一步增强网架结构,提高供电可靠性。
  一、广西电网基本情况
  2009年底,广西境内装机总容量为25306.9MW,同比增长4.4%,其中水电装机容量14750.7MW,占58.3%,同比增长5.6%,火电装机容量为10556.2MW,占41.7%,同比增长2.8%。2009年,广西境内电源发电量92299GWh,同比增长8.8%,其中水电发电49441GWh,占53.6%,同比下降2.5%,火电发电42858GW.h,占46.4%,同比增长20.1%。2010年一季度,广西电网统调最大负荷达12444MW,创历史新高,同比增长34.3%;电网平均负荷9035MW,同比增长42.5%。
  广西电网位于南方电网中部,区内500kV电网通过2回天广交流线路、1回天广直流线路、2回贵广线路、天生桥二级—兴义、罗平—天生桥换流站以及罗平—百色双回线路与南方电网相连。广西500kV电网依托南网“西电东送”线路,已形成了以龙滩电站、岩滩电站、河池变、柳东变、沙塘变、来宾变、溯河变、逢宜变、玉林变、久隆变、海港变、南宁变、邕州变和平果变等500kV节点组成的“目”字形主干网络。截止到2010年一季度,广西境内有500kV变电站18座,变压器23台,总变电容量16750MVA,500kV交流线路总长度约5700km。
  广西区内水电主要分布在西北部的河池地区,火电主要分布在中部的来宾、贵港地区和南部的钦州、防城港地区,而负荷较重的南宁、玉林和梧州等地区目前没有大型电厂,缺乏电源支撑。部分地区的大容量电源直接接入500kV电网,没能对当地电网形成有效支撑。目前,“西电东送”网架稳定裕度较小,[1]为保证对广东电网的供电安全,[2]减少故障时高低压电网相互影响,广西220kV电网需解环运行,使部分地区网架结构较为薄弱。[3]
  二、广西500kV电网规划设想
  1.广西电力需求预测
  广西位于西南沿海,西邻资源大省云南、贵州,东部与经济大省广东接壤。自1990年起,广西经济发展增速,国民生产总值多年保持两位数增长。随着第一产业比重的逐年下降,第二、三产业比重的上升,广西逐渐转变成以工业和服务业为主的产业结构。1990年~2009年,广西全区用电量年均增长率保持在9.4%左右。2009年广西电网用电量达73665.3GWh,最大负荷达12397MW。根据广西国民经济和社会发展情况,并结合用电需求历史数据,预测2010年~2025年广西电网的电力需求,详见表1。
  根据电源建设规划,2015年前将建成投产合山大代小电厂2×670MW、贺州电厂一期工程2×1000MW、钦州电厂二期2×1000MW和防城港核电站一期工程1×1000MW,以上电源均通过500kV电压接入系统。此外,还将建设南宁电厂一期2×660MW、防城港电厂二期2×660MW、崇左电厂一期2×600MW和环江电厂2×600MW,通过220kV电压接入系统。到2020年之前,将规划建设北海电厂二期2×600MW、贵港电厂二期2×1000MW,以及防城港核电站二期工程、上林抽水蓄能电站,通过500kV电压接入系统;百色电厂一期工程、梧州火电厂和大藤峡水电站通过220kV电压等级接入系统。
  除了广西境内电源外,根据规划,“十二五”期间“西电东送”送广西份额电力约5000MW,“十三五”期间送广西份额约为8000MW。
  2.广西电网与南方电网连接设想
  目前广西电网通过10回500kV交流线路和多回220kV线路与南方电网相连,220kV联络线为开断运行。同时,还有“西电东送”的500kV直流线路从广西通过。由于广西电网处于南方电网的中部,是“西电东送”的重要通道,因此广西电网与南网的连接需与“西电东送”项目结合规划。
  在“十二五”期间,随着云南糯扎渡和溪洛渡水电站的投产,将建设糯扎渡至广东特高压800kV直流线路和溪洛渡至广东500kV直流线路,以上两个直流工程均途经广西境内。为满足云南金中水电站的电力送出,将规划建设金中水电站至广西柳南的500kV直流线路。此外,“十二五”期间还将建设500kV独山—桂南交流线路,以满足贵州兴义电厂的送电需求,建设500kV砚山—崇左II回交流线路(500kV靖西变投产后将π接砚山—崇左双回线路),以增强云南交流外送容量。届时,“西电东送”通道中,贵州电网和云南电网各有5回500kV交流线路送电入广西,而广西电网则通过8回500kV交流线路送电入广东;云贵电网还通过5回500kV直流线路和2回800kV直流线路送电入广东电网,云南电网通过1回500kV直流线路送电入广西电网。“十三五”期间,规划新增2回云南至广东直流线路和1回云南至广西直流线路。
  综上所述,到2015年广西电网将新增2回500kV交流线路分别与云南电网和贵州电网连接,新增1回500kV直流线路至云南电网,直流输送容量约3000MW。2020年之前将规划新建1回500kV直流线路至云南电网,输送容量约3000MW。
  3.广西电网主网规划设想
  广西电网划分为南宁、柳州、来宾、桂林、河池、玉林—北海、贵港、钦州—防城港、百色、梧州、贺州、崇左12个供电区域,由于负荷分布较散,各供电片区需设置500kV变电站以满足供电需求。同时,为避免形成500/220kV电磁环网,[4]保障“西电东送”通道的可靠性,广西220kV电网需分供电片区解环运行。因此,各供电区域通过500kV网络连接是较为合理的运行结构,如图1所示。
  到“十二五”末,广西电网将新建500kV柳南变、桂南变、河池二变、玉林二变、桂平变、北海变和靖西变,此外还规划有多个500kV变电站扩建主变。其中,建设500kV柳南变、桂南变和靖西变可配合南网“西电东送”的发展,提高云贵电网的外送能力。500kV玉林二变和北海变的建设,可改善广西南部电网500kV网架相对较薄弱的现状,同时配合500kV海港—南宁、500kV海港—久隆II回等线路的建设,保证钦州、防城港沿海地区电源集中区电力的送出。而500kV河池二变和桂平变的投产,则起到满足河池、贵港片区负荷发展的需要。此外,适时扩建500kV南宁变,增加南宁片区500kV容量将有利于保证送电通道的稳定,[5]提高广西电网安全性。[6]届时,广西14个行政区均有500kV站点,主干网络更加安全可靠,为接受云贵送电和中转西电送广东电力打下基础,如图2所示。
  在“十三五”期间,南网“西电东送”通道变化不大,新增3条直流线路,广西500kV网络发展以满足区内负荷增长、加强电网结构为主。到2020年,规划建设有新江、金陵、柳江、桂北、田阳、贺州二和崇左二共7个500kV变电站,加上多个500kV变电站的扩建,可使广西500kV变电容量保持在较为充足的水平,如图3所示。
  三、规划电网电气计算分析
  2015年和2020年,广西500kV电网潮流方向总体上看呈从西部向东部输送的趋势,南部沿海由于电源集中潮流方向为从南向北。贵州黎平—桂林—广东贤令山、贵州独山—河池—柳东—贺州—广东罗洞、天生桥二—田阳—平果—来宾—桂平—梧州—广东罗洞、云南罗平—百色—永安—南宁—玉林—广东茂名,以及云南独山—靖西—崇左等“西电东送”主干通道潮流较重,其中桂林—广东贤令山段、柳东—贺州—广东罗洞段、来宾—桂平段和玉林—广东茂名段线路的单回潮流达1000MW~1500MW。此外,部分电源点送出线路潮流偏重,如2015年的龙滩站—河池二、岩滩站—平果,2020年的防城核—邕州、北海—玉林二等线路,单回线路潮流超过1000MW。沙塘变和柳东变降压潮流较重,均超过1000MW,其余500kV变电站主变负载率均保持在60%以下。总体来说,规划电网方案的潮流分布合理,能够保证“西电东送”潮流的输送和满足云贵电网输入电力的消纳,局部电源集中区的电力送出以及负荷相对集中地区的电力送入问题得到有效的解决,并能够充分保障各供电片区的电力供应。
  在规划水平年内,广西500kV网络电压维持在530kV~540kV之间,电压水平较好。其中河池网区和百色网区位于“西电东送”靠近电源端,电压稍高;南部沿海电源集中的钦州、北海和防城港网区电压也略高;贺州、梧州、桂林等网区靠近“西电东送”受电端,电压相对较低。
  广西500kV电网任意一回线路出现故障或检修退出运行时,无其他线路过载,可满足“N-1”故障运行的要求。2015年沙塘变和柳东变负载率偏高,主变故障时会出现过载现象,届时可根据负荷的发展情况,适时建设柳江变和扩建柳东变,以提高系统的安全稳定水平,满足故障情况下的电网运行要求。
  对规划电网方案进行稳定计算可知,广西电网各500kV交流线路发生三相永久性故障及直流线路发生单极故障时,[7-9]系统均能保持稳定;任一台发电机出现跳闸或失磁故障,或者网内任意一台500kV主变发生故障退出运行时,500kV网络均满足安全稳定标准的要求。[10]
  综上所述,2015年和2020年,规划的网架方案潮流分布合理,电压水平较好,系统满足故障运行及稳定的要求,可保障广西电网的可靠供电,并有力支持南方电网的“西电东送”项目。
  四、远景电网展望
  根据负荷预测中方案,2025年广西电网用电量可达278482GWh,电网最大负荷将达到45547MW。鉴于此,广西500kV主干网需继续扩大规模,以满足远景负荷增长的需求。结合2020年的电源供应情况,初步考虑广西电网通过增加西电送入电量,新建核能、抽水蓄能电源点,以及扩建火电机组等方式,解决新增负荷电力供应问题。
  2025年,广西电网将继续通过直流系统接受云贵电网电力,新建桂南直流换流站;在贵港市的平南县新建桂东核电站通过500kV接入系统,为广西东部电网提供有力的电力支撑,改善该片地区供电情况。同时,为进一步加强广西电网系统调峰能力,考虑新建大明山抽水蓄能电站和玉林抽水蓄能电站,并以500kV电压水平接入主网。此外,为充分利用沿海运输优势,还考虑在钦州或北海新建一座火电站以500kV电压等级接入,增强该地区供电能力。
  “十四五”期间,广西电网将继续对已有变电站进行扩建,同时还将新建钦州二、玉林三、来宾东和梧州二共4个变电站。到2025年,广西500kV网络变电容量充裕,供电可靠性高,各供电片区间连接紧密、相互支撑、网架结构强。随着各地负荷的增长和电源点的相继建设,供电区域间的电力交换规模有所下降,线路潮流和各节点电压更趋于合理(见图4)。
  五、结束语
  广西500kV电网的优化发展能满足区内负荷的增长,并适应“西电东送”规模不断加大的要求。“十二五”期间,广西电网新增多条“西电东送”交直流线路通道,并根据区内各地负荷发展情况,增加电源点和500kV变电站;在“十三五”内,广西电网将重点加强自身网络建设,继续增加500kV变电站布点,新建、扩建多个发电厂,500kV电网将形成以“西电东送”通道为主干的网状结构;到了“十四五”,网内建设有多个超超临界机组火电厂、大机组水电站、抽水蓄能站和核电站等电源,广西电网将形成交直流混合,拥有超高压、特高压的大规模现代化电网。
  
  参考文献:
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  (责任编辑:麻剑飞)
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