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雅砻江水电开发与电网发展规划
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张运洲   国家电网公司战略规划部 副主任

 

众所周知,今后2030年内是我国水电开发的黄金时代。按照目前的水电发展初步规划,到2020年全国水电装机容量可望达到2.9亿kW,水电装机约占全国发电总装机容量的30%,水电开发程度可能达到70%左右。雅砻江作为金沙江的最大支流,规划装机容量超过2800kW,在全国规划的十二大水电基地中总装机规模排名第四,且水能质量较高,将在我国未来水电开发、西部大开发和西电东送战略中占据重要地位。因此,这次雅砻江流域水电开发高级论坛,邀请老领导、老专家及各界人士共聚一堂,集思广益,建言献策,对于合理开发与利用雅砻江流域梯级水电资源、力求在雅砻江水电开发战略上达成广泛共识、探索水电资源开发新的模式和方法、在更大规模上推进川电东送将起到积极作用。
     
下面,我将从四个方面阐述雅砻江水电开发与电网发展的关系。


   
一、全国联网规划设想
    1
、西电东送电力流向的判断及预测
    
西电东送是我国能源资源分布与用电负荷分布极不均衡的特点所决定的,是电力发展的客观规律使然。作为西部大开发的标志性工程,西电东送规模和范围的扩大将促进我国电网形成和不断加强北、中、南三大输电通道。
    
北通道是指在山西、蒙西、陕北建设煤电基地以及黄河上游水电与宁夏煤电打捆向京津冀鲁送电,并形成相应的输电系统。西电东送规模在2005年约为700kW2010年约为1800kW2020年约为4000kW
    
中通道是指在已经明确的三峡向华东送电720kW的基础上,开发金沙江下游、四川雅砻江、大渡河等其它河流水电向华东、华中及重庆送电,并形成相应的输电系统。西电东送规模2005年约为700kW2010年约为1120kW2020年约为3730kW

    
南通道是指开发云南、贵州的水电和煤电以及开发金沙江中游的水电资源,向广东、广西送电,并形成相应的输电系统。西电东送送电规模在2005年达到750kW的基础上,2010年达到1600kW2020年达到25003000kW
    
根据多年来川电东送研究成果,目前推荐四川电力外送重庆、华中、华东的容量
2005201020152020年分别为2504009501150-1500kW。雅砻江作为四川外送的重要组成部分,包含在四川外送规模之中。

                              2005 ~ 2020年川电东送容量表                 

     

2005

2010

2015

2020

川电东送容量(万kW

250

400

950

1150(1500)

1、送   

150

200

400

600

2、送   

100

200

200

200

3、送   

 

 

350

350700

 

   

 

 

 

 

 

 

    2、全国联网的基本格局
    
根据我国电网的特点和发展趋势,国家电网公司制定了"西电东送、南北互供,全国联网"的发展战略,大力推进跨区输电、跨区联网,其目标是为了促进电力资源在更大范围内的优化配置。
    
近期是以三峡工程为中心,以华中电网为依托,向东西南北四个方向辐射,建设东西南北四个方向的联网和输电线路,同时不断扩大北中南三个主要西电东送通道规模。2005年前后,除新疆、西藏、台湾外,全国互联电网格局初步形成。但是区域电网之间的联系较弱,交换能力有限。
    
中长期结合西南水电基地和"三西"煤电基地大规模开发外送,形成以北中南三大西电东送输电通道为主体、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结构。西电东送以输送能源为主、兼顾发挥联网效益;南北互联互供以输送能源和发挥联网效益并重。届时形成坚强可靠的全国互联电网,将为国家级电力市场的发育和完善奠定良好的物质基础,为进一步提高电力资源的配置效率、降低电力成本构筑统一开放、安全灵活的平台。
    2005
年、2010年、2015年全国联网建设示意图见图123
    
在西电东送三个通道建设方面,北通道主要包括两部分:一是开发华北电网内部蒙西、山西煤电,分别建设相应的交流输电通道向京津冀鲁送电,输电方式采用交流500kV"十一五"期间蒙西将形成8回、山西将形成7500kV交流输电通道到京津冀电网;二是开发陕北煤电、甘青宁水火电,"十一五"期间将建成2回交流500kV、一回直流送电京津冀。
    
中通道金沙江下游溪洛渡、向家坝水电站计划在20052006年开工,20122017年机组陆续投产,目前推荐采用56回直流向华东、华中送电。雅砻江上锦屏一二级水电站向华东送电也推荐采用直流,四川采用交流500kV向重庆送电,华中四省电网与川渝电网维持两回交流500kV联系,丰水期接受四川水电150200kW
    
南通道主要采用500kV交直流混合方式向广东、广西送电。
    
在南北互供、跨区电网互联方面,"十一五"期间,除实施已经明确的三峡右岸至上海直流工程外,规划建设的主要工程有西北至华北直流输电工程,西北与川渝联网工程,华中与华北背靠背联网工程,同时加大山西阳城送电华东的力度并实现华北与华东联网。"十一五"末期,配合三峡地下电站开发,建设向华北送电的直流输电工程,南北之间将形成以三峡为支撑的主干通道。


   
二、雅砻江水电的送电方向与市场定位
    1
、西南水电外送的市场划分
    
我国水能资源丰富,但在地域上分布不均。西部水电资源丰富,其水能资源约占全国水能资源的77%,特别是西南地区云、贵、川、渝、藏水能资源占到60%,但经济欠发达,负荷占全国的比例较小;而用电负荷相对集中的华东、华中、广东地区能源资源相对匮乏,西南水电在满足当地负荷增长需要的前提下具备大规模外送的条件,是西电东送中通道和南通道的主要电源。从另一方面看,西南水电大部分集中在大江大河,也有利于集中开发和实现规模外送。
    
根据2002年完成的《全国联网深化研究报告》以及西南水电开发与外送滚动规划研究结果,金沙江、雅砻江、大渡河、岷江上的梯级水电站及四川其他水电站的开发规模及送电方向基本上是明朗的。金沙江下游的向家坝、溪洛渡、白鹤滩、乌东德四个特大型水电站地处川滇交界,与四川、云南省内其它水电站相比,距离本省负荷中心较远,是最有条件实现外送的组合电源。其电能在华中、华东地区水电替代率高、弃水少、送电路径安排合理,且华东、华中地区能源资源严重不足,市场潜力大,消纳水电的能力较强;而广东在接受云南、贵州水电以及金沙江中游梯级水电的基础上,2020年接受外部来电的比例达到37%左右,远高于华东四省一市约13%(含三峡)和华中四省约18%(不含三峡)的比例,如再考虑从金沙江下游受电,广东电网就会出现水电比例较大、水电替代率低、水电空闲容量大的问题。
    
综上所述,从一次能源平衡、输电距离及资源使用效率等因素综合分析,金沙江下游界河电站主送华中、华东地区,不考虑向广东送电的是合理的。雅砻江、大渡河、岷江等四川省内的水电开发,在满足四川本省负荷发展需求的基础上,富余部分可送往重庆、华东及华中地区。

    2
、雅砻江水电的市场定位
    
四川水电汇入中部西电东送通道向重庆、华东和华中送电,这是从全国能源平衡的需要出发,实现更大范围内资源优化配置的必然选择。
    
四川水电扣除金沙江中、下游界河电站的容量,经济可开发容量尚有约8110kW。四川水电除满足自身用电需要外,还有12501600kW容量可供外送。
    
四川的水电主要集中在四川西部的雅砻江和大渡河上,两条河的经济可开发容量分别为2856万千瓦和2465kW,合计占四川水电经济可开发容量的62%(不计金沙江界河电站容量)。
    
大渡河的特点是距四川主要负荷中心较近,梯级电站在全河段分布较均匀,电站装机规模都不太大,除瀑布沟装机330kW,大岗山装机230kW,长河坝装机220kW外,其余电站都在200kW以下。
    
雅砻江的特点是距主网负荷中心相对较远,梯级电站规模较大,超过300kW的电站有4个,容量最大的电站装机440kW,另一个更重要的特点是梯级电站相对集中,在下游河段的攀西地区,集中了二滩(330kW)、锦屏一级(360kW)、锦屏二级(440kW)、官地(180kW)和桐子林电站(45kW),共计1355kW
    
考虑到上述特点,结合四川电网的实际情况,多年来有关方面对四川水电的开发规模和送电方向进行了滚动规划和论证,基本达成共识。四川省内的水电开发,一方面要满足自身经济发展对电力持续增长的需要,另一方面要实现以大电源为依托较大规模地向重庆、华东、华中送电。由于雅砻江下游的锦屏一二级和官地水电站(980kW)均位于西昌以西100公里的范围内,地理上比较集中,距四川主网负荷中心相对较远,当地负荷又小,是最有条件实现外送的电源汇集地区。而大渡河、岷江及其他河流上水电站(包括雅砻江上中游的梯级电站),由于电站相对分散,装机规模不大,且靠近主网负荷中心,应以满足四川省自身用电为主,并以网对网的方式作为向省外送电的补充电源。
    
根据目前的规划安排,到2020年,四川通过网对网方式送电重庆和华中的容量约800kW,从雅砻江下游西昌地区以直流方式送电华东的容量约350700kW
    3
、锦屏水电站电能的合理消纳研究成果
    3.1
锦屏水电站电能消纳研究的基本思路
    
1)以国家的西电东送战略及规划为指导,充分借鉴全国联网规划研究成果和以往其他专题研究成果,锦屏水电站的合理供电范围确定为四川、重庆和华东。尽管锦屏电站距华中地区比距华东地区近得多,但华中四省电网规模仅为华东区域电网的一半左右,且水电比重大,对四川水电的消纳能力和市场承受力不及华东地区,2015年前后华中电网应主要消纳金沙江一期溪洛渡和向家坝水电站的电能。

  
2)锦屏水电站包括锦屏一级和锦屏二级两个水电站。由于两个电站地理位置靠近,两个电站只有连续建设、联合运行才能取得最大效益。因此应作为一组电源、一个整体,统一对其电力电量消纳进行研究。
    
3)研究向华东送电容量必须与直流输电合理容量相匹配。根据目前的输电技术,锦屏向华东送电采用直流方式从技术和经济两方面看均是合理的。

   
4)锦屏水电站电能消纳研究属于多目标优化问题,要综合考虑各方面因素。比如,送到各网的替代火电容量效益、减少弃水电量、输电成本、电源结构的合理性、市场风险等因素。锦屏是不可多得的优质水电资源,既要考虑送端电网的利益,又要考虑受端电网的利益。以年费用最小为主要指标对各种消纳方案进行评价,提出推荐方案。
    3.2
锦屏水电站电能的合理消纳方案
    
经过筛选,重点对以下三类方案进行了研究。
       A
类方案:送华东两回±600kV直流700kW,送四川(或重庆)100kW

    B
类方案:送华东一回±750kV直流500kW,送四川(或重庆)200kW,送重庆(或四川)100  kW
    C
类方案:送华东一回直流350kW,送四川250kW,送重庆200kW
    
三类方案的火电替代率基本相当,年费用也相差不多,A类方案略高。输电投资C类方案由于锦屏电站大部分电力送川渝,输电距离短,输电总投资最小,约比A类方案少90100亿元。B类方案要采用直流±750kV送电,目前世界上尚无工程经验,特别是攀西地区属高海拔重冰区,工程实施难度很大,近期不宜考虑。从技术上看,A类和C类方案均是可行的方案。
    
从全局出发,考虑到锦屏电站是优质电力资源,具有良好的调节性能,对于改善四川的电源结构,提高四川水电的利用率具有重要作用,留一定份额给四川是必要的。综合各方面因素,推荐向华东送电350万千瓦,向四川送电250kW,向重庆送电200kW作为锦屏一、二级电站的电能消纳方案。
    
锦屏一级电站先于二级电站投产,在过渡期间按照与输电能力相配合的原则,特别是考虑到直流单极运行的输电能力情况,送华东容量可暂定为175kW,送四川100kW,送重庆85kW


   
三、川渝目标网架结构与锦屏水电站输电方案规划
    3.1 2020
年川渝目标网架规划的总体思路
    3.1.1
川渝电网的特点
   
与全国其他电网相比,川渝电网具有如下显著特点:
    
1500kV电网建设起步较晚。川渝电网尽管比云南电网或贵州电网大得多,但500kV电网的建设都比这两个省晚。贵州第一条500kV线路于1992年投运,云南则第一条500kV线路于1993年投运,四川川渝第一条500kV线路则直到1998年才正式投运。由于正处于发展初期,网架薄弱,稳定水平低。
    
2)四川水能资源十分丰富,但大部分水电站都集中在四川的西部,不仅送电距离远,而且都只能向同一方向送电。由于电源偏于一侧,给构建合理的目标网架带来一定难度。
    
3)川渝电网位于西电东送中通道的首端,大量水电要外送,未来在全国互联电网中的地位十分重要。其主网架不仅要适应自身网内西电东送的要求,还要适应川电通过西电东送中通道向华中、华东送电的要求。

     3.1.2
川渝目标网架规划的总体思路
    
1)川渝500kV电网正处于发展初期,要充分借鉴国内外电网发展的经验,特别是汲取美加大停电事故的教训,把建立合理的电网结构、保障电网安全放在第一位。考虑到未来有相当规模的一批大型水电站均必须接入四川主网,送端容量庞大,方向均是自西向东,走廊资源宝贵,情况十分复杂。因此,四川主网架规划应力求结构简单、清晰,避免一个变电站进出线过于集中。网架的各组成部分应做到功能明确,主次分明,网架结构不仅要保证第

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