南疆750 kV电网目标网架结构初步研究

林雪峰，张 峥

(中国能源建设集团新疆电力设计院有限公司，新疆 乌鲁木齐 830002)

新疆是我国重要的能源基地之一，各种能源资源储量相当丰富，特别是煤炭、风力、光能等资源储量居全国之首。新疆地处亚欧大陆腹地，与中亚和南亚多国接壤，具有独特的区位优势，是我国向西开放，实现与欧洲互联互通的门户。南疆三地州(喀什地区、克孜勒苏柯尔克孜自治州及和田地区，以下简称“喀什”、“克州”、“和田”)位于新疆西南部，与吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦、阿富汗、巴基斯坦及印度五国接壤，是我国进出中亚、南亚最便捷的通道之一，是“一带一路”倡议的重要节点。随着阿克苏－喀什750 kV输变电工程的建设以及南疆光伏产业基地的开发，南疆也将成为构建全球能源互联网的重要支撑点。本文立足于阿克苏－喀什750 kV输变电工程的建设，对南疆750 kV电网进行分析，研究南疆750 kV电网目标网架结构。

1 新疆电网及南疆三地州电网概况

截至目前，新疆电网最高交流电压等级为750 kV，750 kV电网向西延伸至伊犁、向南延伸至喀什，并形成围绕乌昌负荷中心的750 kV环网。新疆750 kV 电网还分别通过哈密－敦煌、烟墩－沙州2路共4回750 kV交流输电线实现与西北电网联网。新疆最高直流电压等级为±800 kV，已建成哈密－郑州±800 kV直流送电通道。

截至2016年底，全网总装机容量78140 MW。其中：火电装机42930 MW，占总装机容量的54.9%；水电装机6320 MW，占总装机容量的8.1%；风电装机18790 MW，占总装机容量的24.0%；光伏装机8980 MWp，占总装机容量的11.5%；其它电源装机1120 MW，占总装机容量的1.4%。调度口径最大用电负荷为2603万kW，同比增长1.15%。

截至2016年底，喀什和克州电网总装机容量为3081.3 MW。其中：火电1020 MW，占总装机容量的33.10%；水电655.3 MW，占总装机容量的21.27%；光伏电站1190 MWp，占总装机容量的38.62%；其它装机216 MW，占总装机容量的7.01%。喀什和克州电网最大负荷为1 253 MW。

截 至2016年 底， 和田 电 网 总装 机1188.875 MW。其中：火电装机(不含燃气电站)270 MW，占总装机容量的22.71%；水电装机342.875 MW，占总装机容量的28.84%；光伏装机570 MWp，占总装机容量的47.94%；其他6 MW，占总装机容量的0.51%。2016年，和田电网最大用电负荷418 MW。

2 电力市场预测及南疆电力流分析

2.1 电力市场预测

南疆三地州经济基础薄弱，电力基础设施的建设落后于全疆的平均水平，农业用电量所占比重较大。今后随着国家政策的支持，南疆铁路的延伸，以及中巴经济走廊的建设，南疆三地州工业化发展进程必将加快，用电负荷也将随之出现较快增长。依据《新疆 “十三五”电力发展规划》，南疆三地州电力需求预测见表1。

为明确电网建设目标，本文通过南疆三地州电力平衡(详见表2和表3)，分析阿克苏－南疆三地州断面交换功率。

表1 南疆三地州负荷分地区预测

表2 南疆三地州电网夏大电力平衡

表3 南疆三地州电网冬大电力平衡

平衡原则：选择夏大、冬大两种方式进行平衡；备用容量按照最大负荷的15%考虑；夏大方式水、火电机组按装机容量的90%参与平衡；冬大方式火电机组按装机容量的90%参与平衡，水电机组按装机容量的40%参与平衡；光伏发电不参与平衡。

从南疆三地州电力平衡结果看，“十三五”期间，夏季南疆三地州电网2018年后出现电力缺口，到2020年夏季电力缺口约为990 MW，冬季电力缺口约为1960 MW。但由于该区域能源资源较为匮乏，加之晚高峰光伏发电不能出力，电力缺口将逐渐增大，到2030年，南疆三地州夏季电力缺口约为3260 MW，冬季电力缺口约为5480 MW。

2.3 南疆电力流分析

由平衡结果得出2020年与2030年南疆电力流，见图1、图2。

图1 南疆2020年电力流

图2 南疆2030年电力流

南疆三地州始终是新疆电网的受端电网，且电力缺口逐步增大。到2020年，阿克苏－南疆三地州电网断面交换功率最大将达到1960 MW；到2030年，阿克苏－南疆三地州电网断面交换功率最大将达到5480 MW。

3 阿克苏－喀什750 kV输变电工程建成后的作用

3.1 构建全球能源互联网的基础

喀什地区是“一带一路”的重要节点，在地理位置上，喀什距中亚和南亚都很近，以喀什750 kV电网为依托，构建中国与中亚、南亚，甚至西亚的全球能源互联网，从工程技术的角度来看，是最经济可行的方案。阿克苏－喀什750 kV输变电工程的建设将为喀什地区提供强大的电力支撑，同时也为以喀什为起点，构建全球能源互联网奠定了坚实的基础。

3.2 解决南疆三地州电力供应不足

由于南疆三地州能源资源匮乏，缺乏稳定的电源支撑一直是制约南疆经济发展的主要因素，尽管可以新建一定容量的光伏电站弥补电力缺口，但由于光伏电站出力缺乏稳定性，光伏发电依然不能成为南疆的主力电源。因此，随着用电负荷的增长，新疆主网向南疆的送电容量将逐步增大。到2020年，阿克苏－南疆三地州电网断面交换功率最大将达到1960 MW。建设阿克苏－喀什750 kV输变电工程，将750 kV电网延伸至南疆三地州，可大幅提高新疆北部向南疆三地州的送电能力，为南疆三地州国民经济快速发展提供可靠的电力保障，是解决南疆三地州电力供应不足的根本措施。

3.3 确保电网供电质量和供电可靠性

南疆三地州地域广袤，220 kV电网覆盖范围大，变电站之间线路距离长，电压变化幅度大，供电质量差。750 kV变电站的建设，为220 kV电网提供了更高一级电压支撑，对保证电网的供电质量和安全运行具有重要意义。

4 南疆750 kV电网目标网架结构方案及经济技术分析

4.1 南疆750 kV电网目标网架结构方案

根据周边电网现状、负荷分布及交换功率，本文提出以下两个750 kV电网建设方案，分别通过近期(2018年)、过渡期(2020～2025年)、远期(2030年)进行分析。

(1)近期方案

方案一：立足于阿克苏－巴楚－喀什输变电工程，分别建设喀什－莎车－和田750 kV输变电工程和阿克苏－和田750 kV输变电工程，形成围绕南疆三地州的大环网结构(详见图3)。

方案二：立足于阿克苏－巴楚－喀什输变电工程，分别建设喀什－莎车－和田750 kV输变电工程和巴楚－莎车750 kV输变电工程，形成围绕喀什地区的小环网结构，和田变通过单回线接入莎车变(详见图4)。

图3 方案一近期目标网架结构

图4 方案二近期目标网架结构

(2)过渡期方案

两个方案过渡期目标均为通过和田变向东连接民丰、且末、若羌、尉犁，至吐鲁番，形成环南疆塔里木盆地的环网结构，进一步提高南疆电网的供电可靠性。无论方案一还是方案二，围绕塔里木盆地的750 kV环网均建议建成双环网结构(详见图5、图6)，其目的在于：首先，塔里木盆地光照资源极为丰富，远期将是重要的光伏发电基地，在夏季光伏大发情况下将产生大量的电力外送，如仅建成单环网，N－1情况下将产生大幅潮流转移，不利于电力系统的安全稳定运行；其次，围绕塔里木盆地的750 kV环网建成后，将形成一个全长约3100 km的超大环网，根据目前新疆电网的实际运行情况来看，这种超大单环网在N－1情况下电压控制很困难。综合上述两点原因，建议环塔里木盆地750 kV环网建成双环网结构。

图5 方案一过渡期目标网架结构

图6 方案二过渡目标网架结构

(3)远期方案

由于喀什电网是距离中亚、巴基斯坦距离最近的地区电网，因此，远期目标均为通过喀什电网与中亚电网、巴基斯坦电网互联，形成中亚能源互联网和中巴能源互联网。而在此之前，有必要再补强南疆三地州电网结构，补强方案如下：

方案一：分别建设阿克苏－巴楚－喀什、喀什－莎车－和田以及和田－阿克苏的二回线，形成南疆三地州双环网结构(详见图7)。

方案二：分别建设巴楚－喀什、喀什－莎车以及莎车－巴楚的二回线，形成喀什地区双环网结构(详见图8)。

图7 方案一远期目标网架结构

图8 方案二远期目标网架结构

4.2 经济技术分析

从投资、供电可靠性、电网结构和施工难易程度等几方面进行经济技术分析，结果见表4。

表4 两个方案经济技术比较

根据上述分析，同时分别计算近、远期电网送电能力(见表5)，可以看出，两个方案在送电能力方面区别不大，远期形成双环网后，送电能力均能得到大幅提升。

综合以上因素，方案二在送电能力、投资、供电可靠性、网架结构和施工难易度方面具有一定优势，因此，建议目标网架按方案二实施。

表5 阿克苏－南疆三地州断面近远期送电能力比较

采用PSASP计算软件验证本文所推荐的目标网架，潮流计算结果见图9。可以看出，本文所推荐的目标网架可以满足运行要求，潮流分布均匀，电压水平合理。

以阿克苏－巴楚750 kV输电线三相短路故障断开为校验条件，采用PSASP计算对南疆电网的稳定水平进行了校验，计算结果见图10和图11。

图9 2020年潮流计算结果

图10 南疆电网750 kV变电站母线电压振荡曲线

图11 南疆电网主要电厂与主电网功角摇摆曲线

通过计算可以看出，在电网N-1故障情况下各点母线电压振荡和发电机功角振荡都不超过规程规范允许值，并呈逐渐衰减的趋势，南疆750 kV目标网架结构坚强。通过稳定计算，方案二初期目标网架形成后，新疆主电网向南疆三地州的送电能力将提升至3000 MW。

5 结语

阿克苏－喀什750 kV输变电工程的建成投运，意味着新疆750 kV电网延伸到了南疆的核心腹地，从而为实现新疆境内的大规模北电南调奠定了坚实的基础，同时也为实现新疆电网与中亚、南亚等国电网的互联创造了条件。在阿克苏－喀什750 kV输变电工程的基础上，进一步通过建设喀什－莎车－和田750 kV输变电工程，可实现新疆750 kV电网延伸至和田；通过巴楚－莎车750 kV输变电工程，可形成覆盖喀什地区的750 kV环网。这种目标网架结构不仅建设投资较为优化，还能尽可能避免形成750 kV超长输电线路，进而便于南疆750 kV电网的电压控制，有利电网的安全稳定运行，是南疆未来750 kV电网的发展方向。

参考文献:

[1] 张东明．特高压直流输电对新疆电网稳定性的影响[D]．乌鲁木齐：新疆大学，2014．

[2] 黄耀德．新疆750 kV超高压电网规划与若干问题研究[D]．北京：华北电力大学，2015．

[3] 李晓珺，等．750 kV伊库线投运对新疆电网安全稳定特性的影响[J]．中国电力，2016，49(8)．