新疆高压电网协调发展及运行方式分析

邹宗宪，施 海

(新疆电力设计院，新疆 乌鲁木齐 830001)

1 新疆电网概况

近年来，通过大规模的电网建设，新疆电网结构发生较大变化，运行环境有了很大改观，但电网结构薄弱的局面尚未得到根本改变，220 kV主网架除乌鲁木齐地区及附近区域建成了较为坚强的网络结构外，220 kV主系统与周边地区电网呈长线、链状连接，联系较弱，电网稳定水平较低。另外，虽然全疆电网电力电量总体基本平衡，但局部失衡，尤其是塔城、阿勒泰、南疆等地区供需矛盾突出，地区电源装机不足，同时地区电网与220 kV主电网联系薄弱，造成季节性、时段性不同程度的拉闸限电。220 kV电网难以适应今后电网的发展要求，急需合理规划，加强完善电网网架。

2009年新疆电网用电量已达545亿kWh，最大负荷达到9600 MW，当前新疆电网电力供需矛盾有所缓和，预计今后新疆电网电力需求仍然以较快速度持续增长，2010年预测全疆电网需电量为638亿kWh，最大负荷达到11200 MW；2012年预计需电量为870亿kWh，最大负荷约15300 MW；2015年预计需电量为1400亿kWh，最大负荷将达到24600MW；2020年预计需电量为2700亿kWh，最大负荷将达到47400 MW；“十二五”期间需电量和最大负荷年均增长率均为17%，“十三五”期间需电量和最大负荷年均增长率均为14%。

截至2009年底，总体来看，全疆冬季电力略有缺额，夏季丰水期约有900 MW的电力富余。

2 新疆电网负荷发展水平及预测

新疆2000年全社会用电量为183亿kWh，2005年为310.14亿kWh， 2008年为489亿kWh，2009年为545亿kWh。“十五”用电量年均增长率为11.3%，“十一五”前四年年均增长率为15.13%。2000年～2005年全疆电力消费弹性系数为1.13，2000年～2009年全疆电力消费弹性系数为1.26，2005年～2009年全疆电力消费弹性系数为1.43，2008年全疆电力消费弹性系数高达1.57，2009年1.414。2000年以来，新疆电力消费弹性系数呈逐年增长的趋势。尤其是2003年以来，全疆用电增长速度已经超过了国民经济增长速度。目前，新疆经济社会发展面临的环境总体有利，实现新的更大发展的条件已经具备，时机已经成熟。2007年8月，温家宝总理亲临新疆考察并就加快新疆发展作了重要讲话，9月，国务院出台了《关于进一步促进新疆经济社会发展的若干意见》，文件明确提出，新疆经济社会发展要实施的四大战略，即以市场为导向的优势资源开发战略，加强薄弱环节的基础能力建设战略，南北互动的区域协调发展战略和面向中亚的扩大对外开放战略。今后，随着上述各项发展战略的贯彻落实，必将有力地推动新疆经济社会加快发展。新疆经济社会的快速发展，特别是以市场为导向的优势资源开发战略的实施，必将使新疆全社会电力需求快速增长。预计2012年新疆电网需电量将达到876 kWh，最大负荷约15340 MW，到2015年需电量为1403 kWh，最大负荷约24600 MW。新疆自治区“十一五”、“十二五”期间需电量增长率分别为15.6%、17%，最大负荷增长率分别为15.7%、17%。

3 新疆电网“十二五”电力供需分析

⑴ 包括乌鲁木齐和昌吉州在内的乌鲁木齐核心电网区域工业发展成熟，负荷基数很大，用电量占全疆总用电量的42%，尽管该区域内电源装机也很多(占全疆总装容量的27%)，但电力供需仍存在较大电力缺口，目前电力缺口约为1000 MW～1200 MW，电力供应不足部分主要由玛纳斯电厂补充。2010年～2015年一直为缺电地区，缺电780 MW～1450 MW，一直属于受端电网，电力供应不足部分主要由玛纳斯方向补充。

⑵ 随着玛纳斯三期扩建工程(2×300 MW)和石河子南热电(2×125 MW)等项目的建成投产，玛纳斯、石河子区域已经成为北疆重要的电源基地，2010年～2015年盈余1140 MW～2540 MW，一直属于送端电网。

⑶ 包括奎屯市、农七师、独山子、沙湾县和乌苏县在内的奎屯区域自备电厂装机容量很大，目前电力供需基本平衡。博州能源资源较为匮乏，装机容量小，是新疆电网的受端电网，目前电力缺口约为200 MW。2010年之后，电力出现盈余，2011年～2015年盈余140 MW～560 MW。

⑷ 伊犁地区近几年水电建设速度很快，随之吉林台一级水电站(460 MW)、恰甫其海水电站(320 MW)和山口水电站(141 MW)的建成投运，伊犁地区夏季富余电力较大，约有560 MW电力可外送；冬季枯水期富余电力较小。该地区水电、煤电均较为丰富，为电力盈余地区，且盈余电力呈逐年增大趋势，2011年～2015年盈余480 MW～2860 MW。

⑸ 由于鲁能准北电厂建设较为滞后，阿勒泰地区喀拉塑克和哈的布特等水电站也为建成投产，新疆北部两地市(克拉玛依市、塔城地区和阿勒泰地区)仍然是新疆电网的受端，特别是冬季电力缺口较大，约为400 MW。2010年之后，电力出现盈余，2011年～2015年盈余80 MW～400 MW。

⑹ 新疆东部的吐鲁番和哈密两地区电力供需基本平衡。“十二五”期间吐鲁番电网为受端电网，随着哈密区域电源项目的逐年投运，将转化为送端电网。

⑺ 随着察汗乌苏乌苏水电站(309 MW)和柳树沟水电站(180 MW)的相继投产，巴州已从受端电网变为送端电网，其中夏季富余电力较大，约有340 MW的电力可外送，冬季基本自我平衡，并约有110 MW电力可外送。

⑻ 南疆四地州(阿克苏、喀什、克州和和田)电力缺口仍然很大，冬季缺电约500 MW，夏季缺电约300 MW。其中喀什地区缺电最为严重，冬季缺电约300 MW，夏季缺电约200 MW。南疆四地州2010～2015年电力均有缺额，为160～1030 MW。

4 新疆“十二五”电网规划网架

到2015年初步形成围绕天山山脉东段和天山山脉西段的两个750 kV环网目标网架结构。西至伊犁，东至哈密、准东，北至塔城、阿勒泰，南至喀什克州，基本覆盖新疆主要负荷中心和电源基地。各电压等级电网协调发展，资源配置能力显著增强，电网“送得出、落得下、用得上”，能够有力支撑新疆经济社会跨越式发展用电需要和大规模电力外送。规划网架示意图如下所示：

5 全疆电力流控制思路

结合新疆各地州电力消纳能力、电网送电能力和经济调度等，提出以下分区平衡及电力流控制思路：

⑴ 伊犁地区水电丰富，夏季丰水期优先调用水电。在伊犁地区计划建设的火电厂也均为坑口电厂，考虑到2012年750 kV 电网已经延伸到伊犁地区，电网送出能力较强，同时伊犁地区盈余电力还可南送南疆四地州，因此，伊犁地区火电也尽可能优先调用。

⑵ 阿勒泰、克拉玛依和塔城北部两地市夏季丰水期水电大发，优先调用。北部两地市火电建设条件并不是很优越，其中拟建的鲁能准北电厂是坑口电厂，华能克拉玛依热电是城市供热电厂，同时考虑到奎屯—乌鲁木齐沿线热电厂很多，完全可以满足当地及乌鲁木齐的负荷需要，因此，北部两地市火电原则上就地平衡，富余电力可作为备用容量。

⑶ 奎屯—乌鲁木齐沿天山北坡经济带负荷发展很快，沿线各热电厂均以就地平衡为主，富余电力可利用220 kV或750 kV输电通道东送。玛纳斯电厂除少部分电力就地消纳外，大部分电力通过玛纳斯—乌鲁木齐的750 kV和220 kV输电通道外送。

⑷ 乌鲁木齐、准东电源(不包括直流外送的大型电厂)以就地平衡为主，当地电力不足部分主要通过玛纳斯、乌苏和伊犁地区富余电力作为补充。

⑸ 吐鲁番、哈密地区电源以就地平衡为主，不足部分可以北疆富余电力和南疆夏季富余水电电力作为补充。

⑹ 巴州、阿克苏、喀什、克州和和田南疆五地州水、火电以就地平衡为主，各地州互补余缺。

6 新疆电网“十二五”运行方式思路

2012年全疆主干网运行方式思路

在确定乌昌核心区域电网电力余缺的情况下，明确需要由其它区域电网为乌昌核心区域提供电力支持的大小。奎屯和北疆三电网-乌鲁木齐沿天山北坡经济带负荷发展很快，沿线各热电厂均以就地平衡为主，富余电力可利用220 kV或750 kV输电通道东送。玛纳斯电厂除少部分电力就地消纳外，大部分电力通过玛纳斯-乌鲁木齐的750 kV和220 kV输电通道外送。乌鲁木齐、准东电源(不包括直流外送的大型电厂)以就地平衡为主，当地电力不足部分主要通过玛纳斯、奎屯和伊犁地区富余电力作为补充。

在上述原则下，同时满足玛纳斯以西220 kV电网盈余电力的外送，并在进一步提高乌昌主网的供电安全性的前提下，推荐如下运行方式设想：

2011年～2012年：伊—乌高低压输电通道独立运行方式：为保证对乌鲁木齐核心电网的安全供电，同时满足伊犁地区富余电力的外送，分别沿伊犁750 kV变～乌苏750 kV变～凤凰750 kV变～乌北750 kV变形成一条独立的750 kV输电通道，依托由吉林台梯级水电站～皇宫变～奎屯变～玛纳斯～乌鲁木齐的220 kV输电线形成一条独立的220 kV输电通道，高、低压两条输电通道在乌鲁木齐汇合。750 kV输电通道主要任务是实现伊犁地区大部分富余电力、乌苏电厂部分电力和玛纳斯区域大部分富余电力的外送，同时通过乌北750 kV变向乌鲁木齐提供600 MW～700 MW的下网电力；220 kV输电通道的主要作用是将吉林台梯级、乌苏电厂部分富余电力和玛纳斯电厂一、二期工程部分电力外送，同时向沿线博州、奎屯、沙湾等沿线负荷点供电，并向乌鲁木齐提供600 MW～700 MW电力。高、低压两条独立的输电通道分别在吉林台一级～台远、乌苏750 kV变220 kV母联和凤凰750 kV变220 kV母联设置解、并网点，并设置相应安全自动装置及备自投装置，确保在220 kV输电通道故障短线情况下，将剩余220 kV输电通道并入750 kV电网，确保电网的完整及供电安全。

本方案的主要优点是：①2012年夏大乌鲁木齐核心电网缺电约1200 MW，本方案750kV输电通道和220 kV输电通道可分别独立向乌鲁木齐送电600 MW～700 MW，任何一条输电通道断开情况下，乌鲁木齐仅缺电500 MW～600 MW，损失电源不大，在不切负荷的情况下，通过调用旋转备用容量，可确保乌鲁木齐核心电网的频率和电压合格，电网供电安全可靠。②伊犁地区大量富余电力可通过750 kV输电通道经乌鲁木齐、吐鲁番和哈密实现外送，在750 kV输电通道断开情况下，750 kV 输电通道和220 kV输电通道互不影响，在750 kV输电通道断开情况下，除仅影响新疆外送电力外，不会对新疆220 kV电网的安全可靠运行造成不利影响。③沿线三个解、并网点可根据运行需要投切，运行灵活，适应电网开机和负荷变化能力较强。因此该方案与新疆75 V电网发展总体思路相一致，不仅很好地解决了750 kV 电网形成初期，220kV电网安全运行与送端大功率电力外送的矛盾，而且也给220 kV电网提供了充足的电力供应，电网运行灵活。

本方案的主要问题是：玛纳斯～乌鲁木齐断面目前仅有玛—昌一、二线和玛—m线联系，且导线截面仅为LGJ-400，随着呼图壁热电厂(2×300 MW)和昌吉热电厂三期扩建工程(2×300 MW)的建成投产，玛纳斯～乌鲁木齐断面220 kV输电通道难以满足送电需要，需要进一步梳理和补强。以上问题在今后电网建设中应予以重视，并进一步优化网架结构。

以下是本运行方式方案和功率交换示意图：

2013年～2015年：根据新疆750 kV电网规划，2013年～2015年期间各地州以750 kV变电站为中心，围绕城市、工业区等负荷中心形成220 kV双环网、沿绿洲经济带形成双链式辐射结构供电网，在750网架已形成双回的可靠输电网断面应断开750 kV/220 kV电磁环网，仅玛纳斯-乌鲁木齐断面与2010年～2012年运行方式有所不同。即2013年计划建设东郊750 kV变电站，凤凰变扩建第二台主变；建设东郊变π入乌北郊～吐鲁番双回线，并建设西山～东郊单回线路。以上750 kV输变电工程建成后，2013年将形成凤凰～乌鲁木齐双回送电的750 kV环网网架，乌昌主电网供电可靠性大大提高，同时结合凤凰变2013年扩建第二台主变的时机，建议2013年～2015年期间，玛电一二期及玛纳斯以西区域盈余电力均由凤凰变经750 kV输电通道向乌昌受端电网输送。正常方式下，断开玛电一二期～乌鲁木齐断面的220 kV线路。如下图所示：

7 总结

“十二五”期间，新疆电网建设750 kV变电站9座，开关站1座，新增变电容量1650万kVA，线路2994 km；220kV变电站58座，变电容量2140万kVA，线路11380 km；110kV变电站248座，变电容量2128万kV，线路10216 km。形成覆盖天山北坡经济带的西部750kV单环网和围绕乌鲁木齐、昌吉负荷；中心的750 kV小环网。东至哈密，西至伊犁，南至喀什，北至准东，基本覆盖新疆主要负荷中心和电源基地，与西北主网维持一个联网通道。优化后的750 kV电网既可以满足新疆经济社会发展需要，也可以支撑哈密、准东能源基地直流外送。“十二五”疆内各级电网投资为365亿元，其中750 kV电网投资为100亿元(不含特高压直流配套750 kV电网项目)，220 kV电网投资为115亿元，110 kV及以下电网投资为150亿元。

“十二五”期间新疆电网将加快哈密、准东至三华电网“疆电东送”特高压直流输电工程建设，同时在疆内建成750 kV骨干网架。随着新疆750 kV电网的建设，220 kV电网功能逐步由骨干电网向主要输电网络转化，将逐步实现以750 kV变电站为中心，进一步加强220 kV电网，扩大220 kV电网覆盖范围，围绕城市、工业区等负荷中心形成220 kV双环网、沿绿洲经济带形成双链式辐射结构供电网使220 kV电网与750 kV电网有效衔接，形成分片供电的模式。今后，新疆220 kV电网的建设重点为：一是确保750 kV变电站的可靠配出，如实施乌北站、吐鲁番站、哈密站、巴州站配套送出工程，强化750 kV站点和220 kV电网的联络；二是解决部分断面受阻问题，如加快苏-鹿二线、鹿-莎线、下野地-克北等输变电工程建设；三是满足当地负荷发展和自治区重点项目供电需要，如加快兰新电气化铁路供电等工程建设步伐；四是满足电源送出需要，如加快阿拉山口风电送出、温泉电站送出等工程建设；五是开展网架优化改造工作，如针对乌鲁木齐电网存在多个电厂、变电站相互串接及打开750 kV/220 kV电磁环网的压力，实施网架优化改造工程。

“十二五”期间新疆电网应贯彻落实科学发展观，以满足新疆经济社会和可持续发展的电力需求为目标，加快统一坚强新疆智能电网建设，全面提升电网的资源优化配置能力，实现电网发展方式的重大转变，加大电网建设力度，促进各级电网协调发展，服务新疆新型工业化、城镇化和社会主义新农村建设，为新疆全面建设小康社会提供安全、可靠、清洁、优质的电力保障。