王野平1,2,雷树华1,马晓茜2
1.中国南方电网有限责任公司,广州510640
2.华南理工大学电力学院,广州510900
摘 要:在论述西电东送的重要意义基础上,从电力体制改革和跨区互联电网建立两个方面分析了西电东送的可行性,基于南方电网的特殊性,讨论了西电东送对电网发展和安全性的影响,提出了南方电网的分阶段发展目标。
关键词:西电东送;南方电网;发展目标
1 前言
西电东送是基于我国能源资源、环境承受能力、经济发展水平在东西部区域分布上的非均衡性而提出的。2002年底,在经过长时间的酝酿和论证后,中国电力体制出台了重大的改革措施,成立了包括中国南方电网公司在内的11家新组建(改组)电力公司,为西电东送提供了有利的条件。以下充分论述西电东送的意义和可行性,并分析可能出现的一些技术问题,为有关部门决策提供参考。
2 西电东送的重要意义
我国各地区能源资源分布、电源结构和经济发展不平衡。可开发和建设的能源呈北煤西水分布,负荷中心主要集中在东部沿海和南部地区。煤炭资源三分之二集中在晋西、陕西、蒙西地区,可开发的水力资源三分之二分布在西南、西北地区。而经济发达、能源需求相对较大的东部和南部地区煤炭仅占一成,可开发的水电资源仅占两成。近年来,上海、江苏、浙江和广东沿海地区以及京津唐地区经济发展很快,但这些地区可供开发和建设的电源点不是很多,加上环保的要求,这些地区日益增长的电力需求今后主要靠跨区送电来解决。
我国东西时差大,南北温差大,不同地区用电峰谷不同。如果把不同地区用电高峰在时间上错开,通过跨区联网对现有电力资源重新配置,解决资源和用电负荷的不均衡,所释放出的潜力将是非常大的。我国水资源丰富,不同流域间的丰枯水季节不同,若使丰水期水电多发电不弃水,枯水期火电多发电跟得上,保持均衡供电,就需要在不同流域间进行调配,合理分布水电、火电资源,通过跨区联网加以实现。区域电网间有很大的互补性,通过实现跨区域电网互联,获取联网效益。上述分析说明西电东送、北电南调是我国的主要能源流向。
西电东送大致可分为三条通道,南通道由南方电网公司负责,北通道、中通道由国家电网公司负责。南方电网是西电东送的主要载体。截至2003年6月底,南方跨省(区)电网累计上网电量1 217亿千瓦时,西电送广东电量589亿千瓦时,送广西电量269亿千瓦时,送云南、贵州电量275亿千瓦时。目前,西电送广东能力达到530万千瓦。
3 电力体制改革为西电东送创造了良好的体制环境
电力是国民经济和社会发展的重要基础能源。我国对电力管理体制的改革从未中断,从1978年以来的25年里,有四个事件值得关注:一是1985年开始允许地方、外商、私人等多种投资主体进入发电领域,实行“多家办电”,为以后发电侧的竞争培育了市场竞争主体;二是 1997年1月国家电力公司的成立,拉开了我国电力工业市场化的序幕,“政企分开”逐步在电力行业开始实施;三是2001年8月,西电东送的主要受端广东省在全国率先实行了“厂网分开”,原广东省属发电机组和西电一起成为广东电力市场的独立竞争主体;四是2002年3月,国务院正式批准了《电力体制改革方案》,10月宣布成立中国电力监管委员会,12月29日中国电力新组建(改组)的11家公司在北京人民大会堂正式宣告挂牌。
这次电力体制改革的主要内容,首先是实现“厂网分开”,将国家电力公司管理的电力资产按照发电和电网两类业务进行划分。在发电环节引入竞争机制,按照现代企业制度要求,将国家电力公司管理的发电资产直接改组或重组为规模大致相当的5个全国性的独立发电公司,逐步实行“竞价上网”,开展公平竞争。电网环节分别设立国家电网公司和中国南方电网有限责任公司。国家电网公司下设华北、东北、华东、华中和西北5个区域电网公司,区域内的省网公司将成为区域电网公司的子公司或分公司。
这次改革的核心是打破垄断、引入竞争,发挥市场在资源配置中的基础性作用,构筑一个有利于竞争的市场平台。随着5大发电公司在全国竞争布局的形成和区域电网公司的建立,区域电力市场内的竞争必将充分进行。改革不仅在破除电力市场“省间壁垒”方面提供了体制保障,也为西电东送创造了良好的体制环境。
4 跨区互联电网为西电东送提供了条件
网络性是电力工业重要的自然属性,发展大电网是电力工业发展的基本规律。电网互联是当今世界电力发展的总趋势,电力发展水平越高,电网规模就越大。当前世界上的大电网有三种类型:一种是统一电力系统,就是统一规划和建设,统一调度和运行的电力系统。像前苏联电网,它是世界上最大的统一电网,如果算上与其同步联网的东欧各国电网,电网总装机容量高达 4.6亿千瓦。二是联合电力系统,指协调规划,并按合同或协议调度的电力系统。世界上最大的联合电力系统在北美,美国与加拿大之间形成以交流电网为主的四个同步联合电网,总装机容量达 8.15亿千瓦。三是互联电网,即大电网之间、国家之间以少量联结点同步互联。如欧洲电网,西欧大陆14国与中欧4国同步联网,与英国、东欧、北欧之间用直流联网。
党的十五届五中全会通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十个五年计划的建议》中明确:“电力建设要立足当前,着眼长远,调整电源结构,加强电网建设,推进全国联网。”全国联网是电力发展的重要目标,是优化电力结构实现全国范围内能源资源优化配置的重要手段,是建立全国统一、开放竞争、规范有序的电力市场的基础。
随着三峡送电、西电东送和全国联网工程的实施,我国跨区电网的建设步伐加快,目前已初具规模,今后几年还将加快发展。根据全国电网发展规划,跨区电网近期建设的目标是以三峡电站为核心,向东、西、南、北四个方向辐射,形成以北、中、南三大送电通道为主体,南北网间多点互联,纵向通道联系较为紧密的全国互联电网格局。根据有关部署,“十五”期间,“西电东送”工程将重点建设云贵及广西向广东送电700万千瓦的“两交一直”输电通道;三峡至华东第二条直流以及三峡至重庆的交流输电通道;蒙西电源基地向京津唐送电通道,同时规划建设西北电网向华北送电的输电通道。南北互供工程将建设东北-华北、华东-福建、华中-华北、山东-华北、西北-华中、山东-华东、三峡-广东等7项联网工程,预计到“十五”期末,除西藏、新疆、海南、台湾外,基本实现全国联网。2005年区域电网间电力交换能力将达到1 500万千瓦, 2010年将达到3 000万千瓦。届时跨区电网的结构显著加强,将形成坚强的全国互联电网。跨区电网的建设为西电东送、跨区电力交换和更大范围地优化配置资源创造了良好的条件,为西电东送提供了更为宽广的舞台。
5 西电东送南通道已形成国内最大的交直流并联运行电网
西电东送南通道电网覆盖五省(区),东西跨度近2 000公里,已形成国内第一个远距离、大容量、超高压、交直流并联运行的大电网。云南、贵州电网经天生桥通过天广四条500千伏交流线路和一条±500千伏直流线路与广西、广东电网相连。广东电网已形成500千伏环网,并向东西北三个方向延伸,主网结构坚强,稳定水平较高;广西电网已形成500千伏四边形环网结构,是西电东送的重要支撑;云南电网形成以昆明、滇东为中心的500千伏“日”字形主网架;贵州电网已形成500千伏“日”字形主干环网结构;海南电网目前还未与主网相连,是一个220千伏海岛电网。至2002年底,南方电网500千伏输电线路总长8 790公里,变电容量3 550万千伏安; 220千伏输电线路总长22 560公里,变电容量6 485万千伏安。电网科技含量高,主网架坚强,联系紧密,省网之间互为备用,增强了各省网抵御事故的能力,对香港、澳门电网的安全稳定起到了积极的作用。
南方电网网内拥有水、煤、核、抽水蓄能、油、气、风力等多种电源。2002年底总装机容量6 388万千瓦,其中广东、广西、云南、贵州、海南分别为3 590、745、915、710、180 万千瓦。电源结构上,广东、海南以火电为主,云南、广西水电比重较大,贵州火电装机略大于水电。今年,南方电网统调(不含海南)最高负荷为3 851万千瓦,其中西电东送受端广东电网统调最高负荷为2 531万千瓦。
6 西电东送对电网发展与安全提出新的课题
南方电网与其他区域电网相比有其特殊性,主要表现在六个方面:一是网内负荷分布和资源分布极不平衡,东部受端电网负荷密度大,对西部电源和省间输电通道依赖性强;二是实施远距离、大容量的西电东送,每条输电通道长度在1 000公里左右,经常接近极限运行;三是交直流并联运行;四是采用了直流电触发、可控串补等国际先进技术, 电网科技含量较高;五是电网与港、澳相连,电网安全有其特殊重要的政治意义;六是网内拥有水、煤、核、抽水蓄能、油、气、风力等多种电源,核电、火电等电厂大容量机组多。南方电网与美国东部电网有一定的相似之处,而网架结构相对比较薄弱,这些情况使得南方电网的安全稳定问题很复杂,驾驭难度大。美国东部时间8月14日下午4时许,美国东北部和加拿大部分地区发生了大面积停电事故。虽然美加这次事故的确切原因还未查明,但从这次事故扩大和恢复过程来看,美国在电网建设和运行管理中存在一些问题,有着深刻的教训,如电网缺乏统一有效的管理机制,电网二次系统和安全措施不够全面,事故应急预案准备不充分,对事故的应急手段不灵敏、不配套、不协调,故障未能有效隔离,电网建设不适应负荷增长的需要等。
这次事故对南方电网具有非常深刻的警示作用。说明南方电网在技术、管理等方面还存在一些亟待解决的问题,比如电网结构不完善,广东电网建设欠账较多,部分地区“卡脖子” 问题比较严重,重点城市容载比低,设备老化严重;电网发生多次低频振荡问题,危及电网安全;无功配置不合理,西电东送主通道在广西境内无功支撑明显不足;对直流运行、可控串补等先进技术掌握不够深入,一旦发生直流双极闭锁对系统安全影响大;电网二次系统薄弱;电源分布不合理,系统备用容量和机组调峰能力不足;厂网分开后,与发电企业的安全管理关系还需要进一步理顺。这些问题对电网安全稳定构成了较大威胁,必须采取措施,切实加以解决。
这次事故充分说明三个方面问题,一是电网安全稳定对于保证社会的安全稳定和国民经济的发展至关重要,电网属于关系国家安全和国民经济命脉的特殊行业,保证电网安全的责任重于泰山,不能有丝毫的麻痹和松懈;二是要切实强化对电网的统一调度、统一指挥,才能在事故情况下迅速做出反应,及时处理事故;三是电源规划建设应服从电网规划,两者应协调、配套发展,才能保证电网结构的合理,满足用户不断增长的电力需求。
7 西电东送南通道分阶段发展目标
按照南方五省(区)全面建设小康社会的经济发展规划,初步确定南方电网的分阶段发展目标,把南方电网建设成为统一开放,结构合理,技术先进,安全可靠的现代化大电网。
第一阶段,到2005年,电网主网架形成“六交三直”九条大通道,西电送广东容量达到1 088万千瓦,实现与海南联网,启动调峰调频电源建设项目。五省(区)电源装机容量达到 7 700万千瓦,全社会用电量达到3 600亿千瓦时。各省(区)电网改善和优化网架结构,解决电网供电“卡脖子”问题。
第二阶段,2006年到2010年,新建西部至广东负荷中心的直流输电通道1到2回、交流输电通道2到4回,西电送广东容量在“十五”的基础上新增600~1 000万千瓦,建成广东省“十大重点工程”中能源建设项目的配套电网。根据电网的需要,投产必要容量的应急调峰电源。五省(区)电源装机容量达到11 600万千瓦,全社会用电量达到5 200亿千瓦时。各省(区)电网与负荷、电源同步发展,形成结构合理的骨干网架。
第三阶段,2011年到2020年,结合西部能源资源特别是澜沧江、乌江、金沙江、怒江等流域水电资源的开发,建设小湾、糯扎渡、景洪、构皮滩等水电站电力送出工程。扩大南方电网与国内周边电网的联网规模,进一步推进南方电网与东南亚联网工作,建成东西贯通、南北互联的大电网,以适应全面建设小康社会的要求。
8 结束语
南方电网公司作为西电东送的主要组织者和实施者,要把西电东送作为南方电网发展的重要组成因素和内在推动力。同时,南方电网的发展也将推动西电东送事业的发展,二者相辅相成互为促进。在西电东送和南方电网的发展进程中还有许多问题有待解决。
参考文献
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