新能源快速发展背景下梅州地区电网规划问题的探究

2016-11-22董金星广东电网有限责任公司梅州供电局广东梅州514021

低碳世界 2016年30期

董金星（广东电网有限责任公司梅州供电局，广东梅州514021）

董金星（广东电网有限责任公司梅州供电局，广东梅州514021）

在新能源发电快速发展的背景下，梅州电网现状很难满足大规模新能源发电的消纳与送出，会出现窝电等各种问题。建立可适应新能源发电快速发展的电网规划方法具有重大的现实意义。将新能源消纳问题引入到电网规划过程当中，建立了面向新能源消纳的电网规划方法，针对多个电网规划备选方案，通过评估与比选，可得到可同时满足新能源消纳需求与系统优化运行需求的优化规划研究方案。

新能源发电；电网规划；新能源消纳与送出

1 梅州地区电网现状

梅州市位于广东省东北部，地处闽、粤、赣三省交界处。辖梅江区、梅县区、平远县、蕉岭县、大埔县、丰顺县、五华县，兴宁市。总面积15940km2。

截至2015年底，梅州市电网有500kV变电站1座，变电站容量为2000MVA，500kV线路6回；220kV变电站10座，主变容量3030MVA，220kV线路32回。110kV变电站65座，变电总容量4334MVA；35kV变电站47座，变电总容量546.1MVA。110kV公用线路117回，长度1623km，35kV线路68回，长度836km。共有10kV公用线路816回。公用馈线线路总长度14666km。公用配变11037台，总容量为2220MVA，专用配变7801台，总容量为2409MVA。

2015年梅州市全社会用电量72.66亿kWh，全社会用电最高负荷1333MW。梅州市目前220kV及以上装机共3354MW（其中煤电装机3210MW、水电装机144MW）。110kV及以下接入电网的电源装机总容量1322MW（其中煤电装机72MW，余热装机49MW，水电装机1199MW，其它机组2MW）。

图1 梅州地区220kV、110kV网络结构现状图

2 梅州地区新能源发展前景

新能源发电在国内外的快速发展，已显示出显著的社会效益和环境效益［1～2］。然而，随着新能源发电的大规模发展，其出力的不确定性与随机性对电网规划工作带来了新的挑战［3～4］，急需建立面向新能源消纳的电网规划方法，使电网规划方案能够适应新能源的大规模发展。

梅州市属亚热带季风气候区，是南亚热带和中亚热带气候区的过渡地带，地域面积广阔，各种自然资源较为丰富，有利于多种新型能源的发展。根据最新统计数据，梅州地区已并网的分布式光伏发电项目共77个（装机总量1.57MW），2016年已累计发电超过66万kWh。在建或有建设意向的较大的新能源项目共27个（装机总量1195MW），其中风电项目9个（装机总量439MW）、光伏项目16个（装机总量729MW）、生物质能项目2个（装机总量28MW）。其中梅州市蕉华20MW光伏农光互补项目（2万kW）、平远利天东石镇50MWp光伏电站发电项目（5万kW）、广东晟通投资有限公司蕉岭100MW（一期50MW）大型光伏并网发电电站（5万kW）、梅州市环保能源（生活垃圾焚烧）发电项目（2.7万kW）等6个项目均已取得接入系统方案批复，正在动工建设。

图2 远景年梅州地区规划电厂布点图

3 新能源快速发展情况下梅州电网所面临的问题

3.1 220kV变电站主变升压容量问题

富远片区新能源以110kV接入系统后经220kV富远站上送，目前富远站仅有1台180MW的主变，理论上无法满足富远片区未来新能源上送的需求。琴江片区新能源以110kV接入系统后经220kV琴江站上送，目前琴江站仅有1台180MW的主变，理论上无法满足琴江片区未来新能源上送的需求。雁洋片区新能源以110kV接入系统后经220kV雁洋站上送，目前琴江站有2台180MW的主变。最大上送负载360MW。土岭片区新能源以110kV接入系统后经220kV土岭站上送，目前土岭站仅有1台180MW的主变，正常运行的情况下，可以满足土岭片区未来新能源上送的需求。但若主变检修，则会出现窝电现象。

在十三五期间，如富远片区的新能源项目均按期投产，富远站在2017年将会出现主变容量不足的问题。由于雁洋片区原有水电较多，如雁洋片区的新能源项目均在十三五期间投产，雁洋站在2020年将会出现主变重载的问题。在各新能源项目投产后嘉蕉甲线、嘉蕉乙线、兴琴线、琴顺线、顺揭甲线、顺揭乙线等线路将不满足N-1。

3.2 220kV线路通道输送问题

目前，梅州电网地方电源过剩。主要通过220kV及500kV线路往揭阳和河源方向送电。其中，220kV断面主要由220kV畲长线、畲棉甲乙线、顺揭甲乙线、兴琴线、厂畲线、畲顺线组成。220kV畲长线（主要线路型号：LGJ-400）线路最大限流为700A，最大输送能力约280MW。220kV畲棉甲线（主要线路型号：LGJ-400）线路最大限流为700A，最大输送能力约280MW。220kV畲棉乙线（主要线路型号：LGJ-2×300）线路最大限流为1190A，最大输送能力约476MW。即220kV畲棉甲乙线断面采用最优运行方式最大输送能力约476MW。220kV顺揭甲线（主要线路型号：LGJ-2×240）线路最大限流为1020安，最大输送能力约408MW。220kV顺揭乙线（主要线路型号：LGJQ-400）线路最大限流为700A，最大输送能力约280MW。即220kV顺揭甲乙线断面采用最优运行方式最大输送能力约408MW。220kV兴琴线（主要线路型号：LGJ-2×240）线路最大限流为1020A，最大输送能力约408MW。220kV厂畲线（主要线路型号：LGJ-2×240）线路最大限流为1020A，最大输送能力约408MW。220kV畲顺线（主要线路型号：LGJ-400）线路最大限流为700A，最大输送能力约280MW。

正常方式下，梅州220kV电网环网运行。按中调开机方式考虑，受220kV兴琴线N-1故障导致220kV厂畲线过载的限制，断面“0.45×220kV兴琴线+220kV厂畲线”极限为420MW，220kV汇东电厂需窝出力600MW。因梅州地区用电负荷增长有限，若地方电源按规划投产，梅州电力将严重过剩。现方式下梅州电网因为外送通道受限已经开始窝电。届时，按照全面收购新能源电能的指导方针，大型火电机组出力将进一步受限，发电矛盾将更加突出，如何平衡各发电企业及电网安全运行之间的关系也是个难题。

图3 2016年梅州电网水电大发方式潮流图

3.3 梅州地区变电站110kV侧出线间隔问题

从目前情况来看，梅州地区有部分变电站已不具备接入条件（或在十三五期间不具备接入条件），包括东石站、石正站、差干站、蕉岭站、琴江站、白宫站、宝坑站、高陂站。需另外扩建110kV间隔（场地限制的话需另外征地）或线路T接才能满足接入。有些属于同家业主且为同种发电类型的项目可考虑使用同一间隔接入。

4 电网规划中解决新能源送出问题的措施

为在电网规划中解决上述问题，首先需确定多个备选的网架结构方案，在此基础上，确定各个网架结构方案下的最大输电容量方案，即在通道建设能力以及稳定约束下传输容量最充裕的方案。这些方案可以由电网规划优化模型获取，也可以根据电网规划经验由专家确定。从每一个网架结构对应的最大输电容量方案开始，分别评估方案的新能源消纳能力，如果新能源消纳能力满足其盈亏平衡利用小时数的要求，则相应地减少输电容量，再次进行评估，直到新能源消纳能力不满足要求为止。在此基础上，通过比较各方案的投资与运行成本，确定最优方案。通过上述方法得到的电网规划方案，在能够满足新能源消纳需求的同时，保证系统的最优运行状态。［5］