华东电网技术创新和发展展望

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，在近图2:1978-2004年华东电网年用电量及增长情况050010001500200025003000350040004500500078年79年83年84年87年90年93年96年00年03年04年亿千瓦时0510152025%年用电量增长率图129000万千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。7550.8万千瓦（81.42%）1217.8万千瓦（13.13%）198万千瓦（2.14%）306.8万千瓦（3.31%）华东电网统调装机容量（统计到2005年7月）图33二、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4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15％～20％，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。5（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15％～20%。（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6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（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