全国联网和大区形成主干网架的研究

郑美特

摘要　文章从中国各大区电网主干网架的初步形成和规划出发，分析了全国联网的发展趋势及存在问题，以及全国联网的模式和格局的几种方案，最后对全国联网和特高压输电技术的研究课题提出建议。
关键词　全国联网　主干网架　特高压　规划

RESEARCH ON NATIONWIDE INTEGRATED POWER SYSTEM AND REGIONAL TRUNK NETWORK PLANNING

Zheng Meite
Electric Power Research Institute, State Power Corporation of China
Beijing, 100085 China

ABSTRACT　According to the strategic view on nationwide power system and regional trunk network planning, several challenges in the development of integrated power system in China are analysed. After the comparison and analysis of different projects and looking forward to deep study, several important problems for nationwide integrated power system and extra high voltage transmission technology are put forward.
KEY WORDS　Nationwide interconnection　Trunk network　Extra high voltage　Power system planning

　　电力系统互联是当今世界各主要地区和国家电网发展的总趋势。
　　(1)50、60年代，采用大容量机组，降低造价，提高效率。
　　(2)70年代，由于石油危机，燃料涨价，发电成本大增，因而要求电网互联以降低油电比例，开发煤电和水电基地，增加核电，发展远距离输电，要求联网扩大容量和规模。
　　(3)80年代，世界经济持续增长多年，各地区和国家之间发展不平衡，能源供需不平衡，环保限制条件突出，电源建设投资风险增大，使电源投运与负荷不匹配，发展国际联网以取得高的经济效益。
　　(4)90年代，政治经济变化，东欧剧变，苏联解体，经济滑坡，西欧电网扩大到东欧，原苏联统一电网分开运行，俄罗斯寻求向中国联网送电。
　　我国电网发展也不例外，也经历了由小到大，由城市电网到省电网到大区电网这样的发展过程。

1　各大区电网的主干网架初步形成
　　截至1997年底，全国总装机容量已近250　GW，年发电量约为1　140　TWh，均居世界第二位。
　　根据规划，预计2000年东北、华北、华东、华中和南方各电网装机可达40～50　GW，西北电网为24　GW左右，各大电网的500　kV网络会进一步完善，220　kV网络可逐步实现分区供电。
　　(1)东北电网沿中长铁路线哈尔滨—长春—沈阳—大连为纵向轴的主干网络骨架，内蒙古东部和黑龙江东部大火电厂将送电沈阳、哈尔滨，并在相应的负荷中心形成受端系统，预计装机总容量47　GW，年发电量216　TWh。
　　(2)华北电网将以大同—北京—天津为500　kV骨干网架，与内蒙古西—北京—天津输电线路并列为主干网络，构成以京津唐为核心的受端网络并与内蒙古、山西电网及河北南部网络相连，预计装机总容量达50　GW，年发电量240　TWh。
　　(3)华东电网，将增加上海地区环网和浙江地区输电网，特别是增加了阳城电厂送电苏南，构成多回500　kV线路由北到南送电。华东电网装机总容量将达59　GW，年发电量260　TWh。
　　 (4)华中电网，500　kV骨干网架初步形成纵贯南北郑州地区、葛双武地区、长株地区、九江南昌地区等负荷中心形成受端电网，预计总装机容量达49　GW，年发电量230　TWh。
　　(5)西北电网，横贯东西的龙羊峡—青海—甘肃—陕西3回330　kV线路骨干网架将初步形成。预计总装机容量24　GW，年发电量110　TWh。
　　(6)南方电网，将形成交直流混合向东送电的骨干输电线、广东珠江三角洲500　kV环网和香港紧密联接的受端系统，总装机容量将达45　GW，年发电量200　TWh。
　　综上所述，东北、华北、华东、华中将形成坚强的500　kV网架，南方电网西电东送形成交直流混合输电，大区之间的联网除华中—华东葛南直流线外，西北—四川和华北—东北将出现联络线。各大电网的电力主要是内部平衡，外区支援是少量的，电网发展主要是加强本网主干结构，为外区送大电力创造条件。

2　全国电网互联和大区网架的规划
2.1　2010年电网互联规划
　　(1)华中—华东联网。随着三峡电站的建成，2010年三峡电站可送电6～8　GW到华东网，使华中—华东两大电网成为我国大区电网中联系较为紧密的电网，且处于全国联网的中心位置。
　　(2)云南澜沧江水电向广东输电，到2010年小湾、糯扎渡等向广东电网输电约6　GW，将形成南方电网主网架。
　　(3)晋、陕、内蒙古西地区的火电基地向京、津、唐、冀南等地区输电。预计到2010年送电10　GW左右，华北电网以京津唐为核心的500　kV主干网络将进一步得到加强。“三西”火电基地的进一步开发，华北电网与山东、东北等电网的联系也将得到加强。
2.2　2020年全国电网网架规划设想
　　根据能源结构、电力供求与地域联系，考虑电网之间的互联紧密程度，全国联网可分为北部片、中部片和南部片^［4］。
　　(1)北部片，包括华北、东北和西北电网。东北电网能源不足，可从华北的内蒙古地区送电，从俄罗斯受入部分电力的可能性值得探讨。“三西”火电基地的开发将有可能使西北、华北电网联网。
　　(2)中部片，即三峡电网，主要由华中、华东、四川、重庆电网组成。随着三峡水电站建成发电，在中部网内将形成一条较强的西电东送通道。这些地区是缺能地区，从全国看是一个大的受端电网。
　　(3)南部片，前期由广东、广西、贵州、云南组成，随云南水电开发将加强西电东送输电网架。随着金沙江水电资源的开发，四川电网很可能与云、贵两省网相联而形成西南电网。南部片的电网中广东、香港是受端，接受西南水电。
　　三大片电网间联系较弱，北部片与中部片间有电力互送，也有建于北方煤基地的远方电厂专送(如阳城送江苏)，中部片与南部片的联系则可能随金沙江和红水河梯级水电开发而形成电网。
　　因此，我国电网到2020年仍然是松散的大联合系统。
2.3　2050年全国电网发展态势
　　根据西南水电能源基地战略研究，在2020年以后，主要开发高落差河段的水电站，但容易开发的水电将接近尾声。从2050年能源平衡的需要，也是发展西部经济的需要，必须尽早研究利用作为能源基地的雅鲁藏布江水力资源的问题^［4］。
　　(1)到2050年，从能源需求看，负荷中心仍然在中国的中东南部，长距离大容量输电将不可避免。根据技术进步情况，预计可用特高压1　150～1　500　kV等百万伏级的交流和直流输电问题。几十年后科技进步的输电技术，如可控的灵活交流输电系统，多送端多受端的直流输电等，必须重新评价，进行优缺点比较，进行全面经济技术分析和论证。东部缺能源，将加速发展核能和天然气发电，煤炭气化、液化发电等就地电源，减少远方输电。
　　(2)2050年“三西”火电基地向东北、华北、华东、华中的输电是必然趋势。2050年西南水电基地，金沙江上、中、下游段13个梯级电站共装机67.38　GW，年发电量317.3　TWh；澜沧江中下游14个梯级共
28.9GW，年发电量147.3　TWh，雅砻江11个梯级共24.30　GW，年发电量125.9　TWh，大渡河17个梯级共17.72GW，年发电量99　TWh，将大容量外送约60　GW，发电量约260　TWh。西南水电东送华中、华东、广东的方向是最关键的路径。
　　从全国联网格局看，南、中、北三大块电网之间已有较强的跨大区联络线及相应的网络，应研究全国联网规划，确保能源平衡、电源负荷平衡和全国联网的经济安全可靠等。

3　全国联网分析
3.1　全国电网互联的发展趋势分析
　　联网本身是电网发展的一种形式。此外，还有一些重要因素，促进了我国电网的互联。
　　(1)发电能源和负荷分布很不均衡。我国油、气资源较少，能源生产和消费结构以煤为主，在相当长时间内不会有大的变化。80%左右的煤炭分布在华北和西北，水能资源67%分布在西南，而经济发展较快的负荷密集的东部及沿海地区却严重缺能。因而需要西电东送、北电南送(当然也要北煤南送)，这必然促进跨大区电网的互联。
　　(2)我国地域辽阔，东西时差大，南北季节差大，联网会有可观的经济效益。
　　(3)南北河流水文特性有明显差异，跨流域补偿调节效益大。据研究，三峡与红水河水电之间有2　GW的补偿效益，西北与四川联网可取得补偿效益1　GW以上等。全国水电补偿效益约10　GW。
　　(4)由于能源资源分布不均衡，一些电网有很多水电(如西南各省)，一些电网水电极少(如华北、山东、华东等)，互联电网可使水火电互补，减少弃水，节约能源。
　　(5)一些巨型水电站(如三峡水电站)，只有在互联电网中运行才能充分发挥效益。
　　(6)电网发展已为互联创造条件。如大区电网之间的距离变近，各网间进行互联在技术上已不存在克服不了的困难。
3.2　全国联网存在的问题
　　 以下几个问题是我国电网互联中值得注意的问题，应认真予以研究解决。
　　(1)建立合理的互联电网调度方式。是统一调度还是协调调度?
　　(2)应高度重视无功和电压控制，配套建设无功补偿电源，实现无功电压的在线安全监控，保证必要的防止电压崩溃的无功储备。
　　(3)应有适应多种运行方式的能力并具备发展的可能性。
　　(4)加强互联电网的安全稳定分析，统一安全稳定准则。
　　(5)互联电网控制系统应能很好协调，反事故自动监控系统和旋转备用要足够，应不造成事故连锁反应，且能快速恢复功率平衡。
　　(6)互联电网的运行管理问题。

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