《华东电网技术创新和发展展望.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《华东电网技术创新和发展展望.docx（14页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、华东电网技术创新和发展展望华东电网有限公司 帅军庆 摘要:针对华东电网当前和今后面临的问题，重点介绍通过加大技术创新力度，依靠科技进步和采用新技术等手段，探索解决影响电网安全经济运行和制约电网发展建设问题的有效办法。并对新技术在华东电网的应用，解决电网发展和建设过程中的各种问题，提升华东电网整体装备和技术水平进行展望。一、华东电网概况图1华东电网供电范围包括上海市、江苏、浙江、安徽和福建省（如图1所示），网区面积47万平方公里，占全国领土总面积的4.9，人口2.3亿，约占全国人口总数的20。改革开放以来，网区经济持续快速发展，用电需求长期高速增长（如图2所示），预计2005年夏季最高用负荷将达
2、9900万千瓦，全年用电量也将超过5000亿千瓦时。由于网区内一次能源匮乏，缺煤、少水、无油，电源结构主要以火电为主，在近9000万千瓦的统调装机容量中，常规火电机组容量占到82（如图3所示）。其中仅两淮和苏北地区的火电厂发电用煤由本地区供应，其他绝大部分发电用煤都是从“三西”经水路或陆路向华东输送。由此产生的三大问题必须妥善加以解决，第一是一次能源的运输问题。目前华东地区仅发电用煤的年消耗量就达2亿吨，按照党的十六大所确定的国民经济发展目标，到2010年华东电网电煤需求量将达到3华东电网统调装机容量（统计到2005年7月）7550.8万千瓦（81.42 %）1217.8万千瓦（13.13%）
3、306.8万千瓦（3.31%） 198万千瓦（2.14%） 图3亿吨，到2020年将达到5亿吨以上。如此巨大的一次能源需求量，仅靠发展常规的运输方式将难以满足需求，而发展特高压电网把西部的水、煤资源转换成电能向华东输送，可有效缓解运输压力。第二是有限的环保空间将难以承受燃煤电厂的污染物排放，必须寻求洁净的能源转换方式加以解决。第三是厂址资源紧缺将进一步显现，百万千瓦及以上大机组建设将是华东电网电源发展的趋势。在华东电网发展建设和生产运行方面，也存在如下五个方面的问题急需加以解决，第一是近年来严峻的缺电形势使电网安全稳定控制难度加大；第二是跨省市电能交易机制还需进一步完善；第三是500kV电网短
4、路电流超过开关设备允许的遮断容量问题十分突出；第四是输电走廊资源紧缺，电网发展建设困难；第五是电网峰谷差逐年增大，仅从供应侧解决调峰问题难度越来越大。上述问题仅依靠现有的常规办法难以得到根本解决，必须通过创新寻找突破。二、通过科技创新，探索解决影响电网安全和发展建设问题的有效办法1、改进联络线功率控制方式，提高运行控制水平华东电网公司在联络线功率电量控制和管理方面，不断总结经验并加以改进。从最初的联络线功率偏差与频率挂钩，到区域偏差（ACE）控制，以至近年来实行的基于CPS控制准则的考核管理。华东电网在这个领域紧密跟踪国际先进的理论研究成果，采用先进的管理理念和方法，不断提高华东电网运行控制水
5、平和频率质量。从1998年起，华东电网就跟踪北美可靠性协会（NERC）推出新的联络线控制性能评价标准（CPS），积极研究其适用性，结合华东电网的实际情况，吸收其中合理部分，对原有考核标准及办法进行改进，制定出一套全新的基于CPS准则的联络线功率电量管理办法。通过对CPS标准的物理意义深入分析，提出了以CPS1200%作为判断控制区控制性能对电网频率质量改进的标准，建立相应的技术支持系统。从2001年10月1日起，基于CPS联络线功率电量管理考核办法开始实施，使华东电网运行控制水平跃上一个新的台阶。通过实施基于CPS的联络线功率和电量考核，建立了跨省市进行相互支援的运行机制，大电网的优势得到进一
6、步发挥。同时也有力地推动了AGC和发电机一次调频工作的开展，既提高了电网频率质量，又增加了电网抗扰动能力。据统计，在实施基于CPS的联络线功率电量管理办法后的2002至2004年的三年间，在提高电网频率质量方面，节约调频电量37445万千瓦时。按华东电网约0.4元/千瓦时的平均购电电价，折合节约1.5亿元人民币。此外还获得了显著的电网安全效益。2、制定跨省市双边交易规则，建立基于网络技术的双边交易电子商务系统进入九十年代中后期，国内开始进行电力市场化改革的探索，华东电网公司根据资源优化配置的要求，于1999年制定了以省市电力公司为主体的双边交易规则，并于2000年7月份开始正式实施；同时华东公
7、司还利用已有的网络资源，构建了基于电路商务的双边交易技术支持系统-华东电网电能交易系统（ECETS），实现了电力资源的网上交易。双边交易规则及其技术支持系统的建立为省市公司提供了便捷的服务，促进了资源优化利用，有效缓解了缺电省市电力供应短缺的矛盾。从2000年至2005年7月，华东电网共完成双边交易量合计770亿千瓦时，社会效益和经济效益都非常显著。3、依靠科技进步，全面提高500kV电网输送能力为协调解决快速增长的用电需求与输电走廊紧缺的矛盾，华东电网公司于2002年提出在确保电网安全稳定运行的前提下依靠技术进步，充分挖掘已有电网设备输电潜力，提高电网输送能力。（1）推广应用提高导线工作温度
8、的科研成果，提高500kV重载线路的输电能力2002年华东电网公司针对500kV常州东送主网架输电能力无法满足三峡来电向负荷中心输送的问题，组织生产、设计、试验、调度等部门开展提高500kV输电线路工作温度的研究工作。理论和试验都证明，通过一些必要的技术改造把500kV导线工作温度从70提高到80不仅可提高线路输送能力1520，而且可以保证系统安全可靠。华东电网公司及时把这一研究成果在系统中加以推广，2003年迎峰度夏之前，成功实施了政平向东送电的4回500kV线路增容改造，把常州至无锡、无锡至苏州的两个500kV断面输送限额分别提高了30万千瓦和40万千瓦；2004年迎峰度夏之前，成功实施上
9、海与浙江、江苏与浙江4回500kV省（市）际联络线路增容改造，把两个省（市）际输电通道的输送能力各提高了40万千瓦；2005年迎峰度夏之前，又完成上海受电北通道和浙江钱塘江过江通道8回500kV线路增容改造，使4个通道（8回线路）输送能力分别提高20-40万千瓦不等。三年来共提高500kV电网各断面输送限额共268万千瓦，解决了相应的窝电问题。（2）研究开发500kV输电线路输电能力实时监控系统，进一步提高电网输电能力根据华东长三角地区线路热稳定水平决定其输电能力的特点，华东电网有限公司在原提高500kV电网输送能力项目工作的基础上，开展对输电线路的电流、导线温度、环境温度、风向风速和光照强度
10、等参数的实时监测，深入研究导线运行环境与输送容量的相互关系，建立数据监测模型。在深入掌握线路运行环境与输送容量参数模型基础上，采用导线实时运行参数，实现输电线路输送限额实时计算和运行控制。2005年，我们选择500kV瓶武5905线作为试验线路，通过测量线路电流、导线温度及环境参数（环温、日照、风速），来实时计算导线的输送容量，据初步分析：依据环境参数确定输送容量，相比静态计算，在环温低于30情况下，可进一步提高输送容量约1520%。（3）充分利用500kV变压器短时过负荷能力提高输送限额为了充分利用500kV主变的短时过负荷能力，从而提高华东电网负荷中心受电能力，自2003年起，华东电网公司
11、组织对已投运的500kV主变短时过载能力进行校核计算，并对500kV主变一次通流回路中不匹配的设备（例如主变220kV侧闸刀）进行技术改造，充分利用500kV变压器短时过负荷能力提高输送限额。通过此项工作绝大多数500kV主变短时过载能力从原来的1.3倍提高到了1.4或1.5倍，大部分500kV主变断面输送能力提高了7%-15%。（4）研究并实施重要输送断面500kV系统稳定控制装置，显著提高电网输送能力为了最大限度提高500kV电网的稳定水平，近几年来，华东电网公司组织研制并实施了多套500kV系统稳定控制装置。2001年，在安徽“500kV皖电东送”的重要通道上安装了肥洛平和繁洛平稳定控制
12、装置，使安徽整体送出能力提高了40万千瓦；2004年又对肥洛平装置进行了改造更新，再将安徽过江双线输送能力提高了20万千瓦，并使该装置成为华东网内第一套集远方切机、远方解列和高周切机为一体的防止电网特大事故的稳定控制装置。2002年，在500kV江苏过江断面安装了江泰扬电稳定控制装置，使江苏过江500kV双线和220kV双线断面输电能力提高了80万千瓦。2002年，华东电网在江苏徐州地区安装了任庄彭城稳定控制装置，使220kV徐州地区外送能力提高了15万千瓦。此外，还通过优化运行方式，实施浙江南送500kV主通道与220kV电磁环网间潮流分档控制策略，将500kV凤仪双龙双线输送能力提高了20
13、万千瓦，最大限度地满足了用电需求。几年来，通过实施稳控措施和运行方式优化调整提高500kV电网各断面输送限额共195万千瓦。（5）实施全网大机组励磁系统建模和参数实测，提高暂态稳定计算精度，提高电网输送能力采用发电机和励磁系统详细模型进行暂态稳定计算是提高暂态稳定水平的重要手段之一。华东电网公司从2001年起就把大机组励磁建模和参数实测作为提高电网稳定计算水平和输送能力的重要工作来抓，截至2005年3月，已完成大机组励磁系统建模和参数测试工作，并开始用于电网暂态稳定限额的计算。（6）积极推进220kV电网分层分区运行，优化网络结构，提高华东500kV电网输送能力为了充分发挥500kV线路输电能
14、力，华东电网公司积极组织500kV/220kV电磁环网解环和220kV电网分层分区运行。目前，全网大部分地区500/220kV电磁环网已解环运行，使500kV电网输送能力得到大幅提高。目前，上海220kV电网已分为黄渡、杨行、泗泾、南桥、杨高顾路五片运行，江苏220kV苏、锡、常电网和浙江220kV宁绍电网均已实施分区运行。2005年还计划实施上海杨高和顾路分区运行、江苏苏南和苏北分区运行、浙江乔司和王店分区运行等方案。（7）跨越大江、大河输电技术的突破，进一步提高了华东500kV电网输电能力华东电网近年已形成由北向南的送电格局，但是，受跨长江输电能力的限制，苏北、皖北发电厂向江南送电受阻非常
15、严重。江阴大跨越输电工程得成功投运，不仅解决了苏北窝电问题，而且取得了跨越大江、大河输电技术的新突破。该工程线路全长3703米，由2基双回路直线跨越塔和4基单回路耐张塔组成。跨越塔高346.5米，单基总重达4192.3吨，塔高、塔重均居世界同类工程之最。500kV江阴长江大跨越工程是华东电网建设和发展史上重要的里程碑，标志着华东电网输电技术和建设水平又上了一个新的台阶。4、积极开展同塔多回输电技术的研究和应用华东地区负荷密度大，线路走廊匮乏。近年来拆迁难度和经济补偿大幅增加，已严重制约电网发展。华东电网有限公司根据华东地区的具体情况，积极开展同塔多回技术的研究。结合江苏利港电厂三期送出工程，开
16、展500kV同塔四回输电线路建设的关键技术研究，课题内容包括500kV同塔四回线路设备机械、电气特性、导线舞动、操作过电压、防雷、电磁环境、带电作业、继电保护等涉及工程设计、施工、运行等多方面的关键技术，研究成果将直接为500kV 同塔四回输电线路工程的设计、建设、运行的不同阶段服务，以缓解华东土地资源稀缺矛盾，提高线路走廊利用效率，提高华东500kV电网输送能力。此项课题已得到国家电网公司的大力支持和指导。在已取得其它电压等级同塔多回输电技术成果的基础上，将500kV与220kV以及110kV等不同电压等级的同塔多回输电技术的应用纳入华东电网中长期规划，对华东电网现有的输电线路走廊资源进行整
17、合，以缓解电网建设与用地紧张的矛盾。5、通过技术创新解决日益严峻的电网短路电流超标矛盾随着电网发展和大容量电厂集中接入负荷中心网架，华东电网长三角地区枢纽厂站短路电流已经逐渐逼近或超过开关遮断容量。2001年至2002年，上海南桥、黄渡、杨高等、江苏斗山、武南等和浙江瓶窑、兰亭等多个220KV枢纽站母线短路电流超过开关遮断容量。根据分析，20052010年，斗山、黄渡、南桥、武南、王店、兰亭等多个500KV枢纽站母线短路电流将超过开关遮断容量。武南、王店等站短路电流甚至将超过63kA。短路电流超标矛盾已经成为目前和今后相当长时期制约华东电网发展的严重问题之一。近几年来，华东电网公司组织省市电力
18、公司和有关设计科研院所，从优化调整电网结构和加强技术改造入手，深入研究降低电网短路电流的措施，通过合理规划电网，优化调整电网结构，使用高阻抗变压器，中性点加装小电抗等多种手段解决电网短路电流超标问题。(1)实施220kV电网分区运行，解决220kV电网三相和单相短路电流均超标问题分区运行措施主要应用于220kV电网密集的上海、江苏苏南和浙江等地区。如，上海220kV电网已分为5片运行，常锡间分区、苏锡间分区和浙江宁绍间以及杭州与嘉兴之间的分区运行措施，基本解决了220kV母线短路电流超标问题。(2)使用500kV主变中性点小电抗解决220kV母线单相短路电流超标问题由于500kV主变多为自耦变
19、压器，500kV厂站的220kV母线短路电流出现了单相短路电流明显超过三相短路电流的现象。经过缜密分析，深入研究，浙江省电力公司在兰亭500kV三台主变中性点加装了小电抗，将兰亭220kV单相短路电流控制到了45kA以下。截至目前，兰亭主变中性点小电抗运行情况正常。(3)500kV母线分段运行，控制母线短路电流为解决杭州瓶窑变500kV母线短路电流问题，华东电网公司组织有关单位经详细计算分析，优选方案，实施瓶窑500kV母线分段运行技术改造，把该站500kV母线短路电流从55kA降至39kA，与更换开关方案相比，节约资金近亿元。在华东电网规划中，为限制500kV电网短路电流水平，在某些500k
20、V枢纽变电站母线已预留分段位置，以便将来实施分段运行。(4)研究在500kV线路加装串抗等技术手段，为控制短路电流做好技术储备据规划分析，2010年前后华东电网长三角负荷中心部分500kV枢纽变电站短路电流将超过63kA，甚至达到70kA以上，将面临无大容量开关可选的困境。目前华东电网已开始研究应用线路串抗、电厂出线串抗或高阻抗升压变和分裂母线间串联电抗器等控制短路电流新技术的可行性，并选择示范工程予以实施，为解决短路电流超标问题积累经验。6、建立华东500kV电网实时地理信息（GIS）系统，实现输电线路运行实时监控随着华东电网500kV主网架的规模扩展，500kV线路安全运行和维护管理的难度
21、也越来越大，采用高新技术和方法来管理输电线路，提高生产运行和设备管理部门的工作效率已成当务之急。目前，华东电网公司已立项组织开发500kV电网实时地理信息管理系统（GIS），2005年根据线路实时监控的需要，进一步开发华东500kV输电线路GIS系统的实时监控功能，将把污区监视、雷电定位、线路故障定位和线路环温监视等各项功能进行整合，进一步提高GIS系统的应用水平。7、建立华东电网动态安全监控系统，构建新一代调度自动化系统随着华东区域电网规模的发展，使电力系统的动态行为更加复杂，掌握系统各种运行动态，实施先进的保护和控制，对确保电力系统的安全稳定运行将越来越重要。作为承担电网静态监测、分析和控
22、制功能的传统EMS系统已经不能完全满足电网发展和安全运行的要求。例如，在电力系统受到扰动的动态过程中，特别是发生低频振荡等长周期动态过程时，EMS通常无法做出反应。华东电网公司正在开发的动态监视测量分析系统（以下简称WAMAP）则将监控信息从静态扩展到动态，并引入分析、决策、保护、控制功能，这将进一步提高电网安全稳定控制水平，而将其与传统的EMS、电力市场技术支持系统以及实时的电网地理信息系统进行功能上的系统集成，则呈现在我们面前的将是新一代调度自动化系统。三、华东电网技术发展展望随着信息技术、新材料、新工艺的快速发展，电网的输变电技术、安全稳定控制和调度自动化等相关技术也必将日新月异地发展。
23、只有依靠技术进步，才能有效解决华东电网发展过程中遇到的各种问题。1、输变电新技术（1）特高压输电技术国家特高压电网的发展，将是解决华东电网一次能源不足和环保问题的战略举措。在20102020年期间还将建设输送容量达2600万千瓦的特高压直流输电工程向华东送电。根据国家电网公司特高压电网发展规划，位于华东电网的淮南皖南浙北上海的1000kV特高压示范工程也即将启动。根据国家电网公司的统一部署，华东电网公司和有关省市电力公司均已成立了由总经理任组长的特高压电网工程和提高输电能力的领导机构，提出工作目标，制定工作计划，落实责任部门，全力推进这项具有重大意义的工作。华东电网将以国家电网公司特高压电网发
24、展规划为指导，优化调整华东电网规划，为特高压电网发展留出足够的空间。按照已经确定的西电东送直流特高压输电工程和淮浙沪交流特高压示范工程的要求，做好线路走廊和换流站址的优选，并做好接入系统方式的研究和配套工程项目实施。根据确定的换流站和特高压变电站，优化调整华东电网500kV主网架，确保2015年和2020年区外来电4400万千瓦和6800万千瓦受得进，落得下，用得上。根据特高压电网和区外来电发展规划，组织四省一市电力公司做好电力电量平衡规划研究，以引导电源规划建设。（2）提高电网输送能力技术大截面、耐热输电线路将得到普遍应用目前在华东电网规划建设的500kV线路中，已经采用大截面导线技术，如已
25、投入运行和正在建设的政平武南线路和白黄渡线路已采用了4720大截面导线，正在建设中的江苏至上海第三通道采用了4630耐热导线技术。在将来的电网建设中，将会更普遍地采用这些大容量输电技术。在未来五至十年的华东电网输电设备技术改造规划中，将把目前4400导线更新为大截面或耐热导线，相应的变电设备也要更换为容量大、占地省、运行可靠得GIS或HGIS设备。（3）在输变电规划建设中将更注重节约土地资源在500kV变电站的规划建设中，占有土地少、容量大、可靠性高开关设备、光电型CT设备将会普遍得到应用，特别是100万千伏安及以上的大容量变压器也将获得普遍应用。不同电压等级的同塔多回路技术将在输电线路的规划
26、建设中得到普遍应用，在没有新的输电走廊可用的前提下，将对已运行的输电走廊统筹规划，优化利用，改造成为同塔多回输电线路走廊。（4）灵活交流输电（FACTS）技术FACTS技术是基于电力电子技术和控制技术对交流输电系统的阻抗、电压、相位实施灵活快速调节的一种交流输电技术，可以达到大幅度提高线路输送能力的目的。在华东电网发展建设中将研究采用可控串联电抗器(TCR)、可控制动电阻器(TCBR)、可控串联电容补偿器（TCSC）、可控移相器(TCPR)、短路电流限制器（SCCL）、静止无功补偿器（SVC）、静止同步补偿器（STATCOM）、统一潮流控制器（UPFC）等。上海电网正在黄渡分区实施50MVar
27、 STATCOM示范工程，项目采用了世界上最先进的基于IGCT技术的链接结构，这是我国自行设计制造的最大容量的STATCOM成套设备。华东电网也先后完成了可控串补（TCSC）和静止无功补偿（SVC）的应用研究和具体工程方案研究以及华东电网FACTS的规划研究，开展了的应用可行性研究。这些研究工作为FACTS技术的工程应用提供了决策依据。2、发电技术（1）超临界1000MW大型燃煤发电技术从华东地区建厂资源趋于紧张的情况来看，将来华东电网常规电源建设中，1000MW及以上的大容量超临界、超超临界机组将成为发展趋势。上海外高桥第二发电有限公司已建成投运的两台900MW超临界机组运行实际表明，不仅其
28、性能指标先进，而且其可靠性也高于300MW和600MW机组。可以预期，华东地区超超临界机组的建设将进入快速发展阶段。位于浙江省的华能玉环的1000MW超超临界机组已经开工。外高桥三期1000MW超超临界机组主设备合同已经完成。（2）核能发电技术电煤、石油、天然气等一次能源将随着不断开发利用而逐渐枯竭，风能、太阳能、地热能、潮汐能、生物质能等可再生能源很难在短期内实现大规模的工业生产和应用，目前只有核能是一种可以大规模使用的工业能源。目前华东电网已投运的核电机组有，秦山核电站1310MW、秦山二厂2670MW压水堆核电机组、秦山第三核电站2728MW以及田湾核电站一期1000MW 1号机机组。其
29、中秦山第三核电站（重水堆）核电站工程是我国首座商用重水堆核电站工程。这些核电机组安全可靠运行的实际表明，核能发电技术在华东电网将有很大的发展潜力。在华东网区规划建设的核电项目有，田湾核电站一期1000 MW 2号机、田湾核电站二期21000 MW、连云港核电一期21000MW、三门核电一期21000MW、惠安核电11000MW以及秦山二期扩建工程2650MW等。（3）抽水蓄能发电技术近年来，电力需求持续增长，电力需求的峰谷差逐步加大，常规发电机组不能满足电网调峰需求。抽水蓄能电站所具有电网调峰、事故备用和保障电网安全的作用在以火电为主的华东电网运行中将越来越重要。华东电网的抽水蓄能电站发展已有
30、相当的规模，目前已投运的有，位于浙江省北部安吉的6300MW天荒坪抽水蓄能电站、位于浙江宁波的240MW溪口抽水蓄能电站、位于江苏天目湖的250 MW沙河抽水蓄能电站以及位于安徽省金寨县的240MW响洪甸抽水蓄能电站。在建的抽水蓄能电站有，4300MW桐柏抽水蓄能电站、4250MW宜兴抽水蓄能电站、4250MW响水涧抽水蓄能电站、2400MW天荒坪抽水蓄能电站等。这些抽水蓄能机组投入运行后将显著改善电网运行经济性和安全性，是确保电网安全、经济和优质运行不可或缺的主要电源。四、结束语近年来，华东电网公司加大技术创新力度，依靠科技进步和采用新技术，为解决影响电网安全运行和制约电网发展建设的突出问题做了有益的探索，也积累了一定的经验。随着国家特高压电网建设和新的输变电技术、发电技术的发展，华东电网发展和建设过程中遇到的各种问题将会得到妥善解决，整体装备和技术水平将会跃上一个新的台阶，为网区内国民经济可持续发展和构建和谐社会做出更大的贡献！14
