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考虑灾害经济学的大连第二输电通道对大连南部电网的影响研究

更新时间:2016-07-05

大连市地处欧亚大陆东岸,位于中国东北辽东半岛最南端,处于东北亚经济区和环渤海经济圈的重要区域,与日本、韩国、朝鲜、俄罗斯远东地区相邻,是重要的港口、贸易、工业、旅游城市。大连市总面积12 574 km2,截至2016年底,常住人口数量为698.4万人。

大连地区电网位于辽宁省电网的最南端,东临丹东电网,北接营口电网,是辽宁省电网的重要组成部分。大连地区电网现通过3通道、6回500 kV线路(瓦渤1号线、瓦渤2号线、瓦海1号线、瓦海2号线、丹海1号线、丹海2号线)和3回220 kV线路(熊松线(目前在57号塔断引)、宫利线、岩庄线)与辽宁主网相连。

目前红沿河核电站1号、2号机组、庄河电厂、华能大连电厂、甘井子热电厂、开发区热电厂、泰山热电厂是大连地区电网的主要电源点,地区电网形成了以南关岭500 kV变电站、金家500 kV变电站、瓦房店500 kV变电站、雁水500kV变电站及黄海500 kV开闭所为支撑点的供电主干网架。

大连南部地区与东北大陆连接处大连湾和金州湾之间地域十分狭窄,最窄处只有4 km左右,线路走廊集中、输送容量较大,在此狭长地带集中了3回500 kV线路和4回220 kV线路,承担着大连市区和旅顺地区的供电任务。由于地域狭窄,受当地气候环境的影响,十分容易发生大面积电网停电事故。2007年3月4日起,辽宁地区普降大到暴雪并伴有9级左右的大风,辽宁电网多条输电线路故障跳闸[1]。其中大连电网受事故影响较大,与主网联系的2条500 kV线路(王石-南关岭双线)和3条220 kV线路相继跳闸,地区电网孤网运行。事故期间大连地区共有14座220 kV变电站全停(全地区共21座),损失电力约1 000 MW,持续时间达17 h,其中大连南部电网与主网解列3 h15 min。电网大面积供电事故[2-5]对当地工业生产和人民生活产生严重影响,造成严重的社会影响和重大的经济损失。

自体输血主要包括贮存式自体输血、稀释式自体输血和回收式自体输血3种方式。对于含有高频抗原抗体的稀有血型患者来说,自体输血有助于手术的进行。

开辟大连南部地区与东北大陆第二输电通道对保证大连南部电网的供电可靠性具有非常重要的作用,但是开辟的第二输电通道与原有输电通道在地理位置上并不是非常遥远,同时出现自然灾害的概率非常大,即第二输电通道在出现自然灾害仍能发挥较大作用的前提是第二输电通道要比现有输电通道具有更大、更强的抗灾能力,否则第二通道的输电能力在出现较大自然灾害的情况下根本发生不了作用,所以在研究第二输电通道时必须考虑抗灾能力的配合问题。

1 大连电网十三五规划及饱和期负荷预测

1.1 辽宁电网2020年底500 kV及以上电网规划

为了满足大连地区经济增长和社会发展需要,2017—2020年,大连地区新建输变电项目2项,包括铁营、文体2个新建输变电工程;扩建工程7项,分别为华昌、闫店、中华路、花园口、淮河、复州城和凌水220 kV变电站扩建工程,2017—2020年,大连地区220 kV新增变电容量246万kVA,到2020年底,220 kV变电容量将达到1 298.7万kVA,220 kV容载比1.95,容载比满足导则要求,能够满足地方负荷发展要求。

1.2 大连地区饱和期负荷预测

大连作为中国北方的一个重要工业城市,2014年国务院批复大连金普新区成立,2017年大连自贸区正式挂牌成立,电力需求一直保持着快速发展的势头。参考全球各地区大城市的用电负荷,预计大连市将在2040年进入负荷增长饱和期,到2040年底,大连地区负荷将达到1 147万kW。大连地区负荷预测结果如表1所示。

表1 大连负荷预测

项目2020年负荷/MW2030年负荷/MW2040年负荷/MW“十三五”增长率/%2021—2030增长率/%2031—2040增长率/%全社会5 3408 01711 4714.604.103.60网供3 9925 0866 3102.602.502.20南部2 0612 6263 2572.602.402.20北部3 2795 3928 2146.005.104.30

2 大连电网第二输电通道方案

由表3可以看出,到2040年,大连南部电源规划容量和需要的安全电源容量已基本上匹配,出现电网大面积停电事故的概率已大为降低,电源规划能有效保障南部负荷可靠供电。

学生从题干出发,多从运输距离和运输重量来分析运费成本进行分析,而图中没有具体运输重量,难以计算。最终根据运输距离推断,O点到原料M1、M2产地和市场距离距离相等,这说明M1、M2这两种原料对工厂的影响相等,即原料指数相等。当M1、M2和产品的重量都为1个单位时,将工厂建在这三者的中间,使之到三地的距离相等,这时的运输费用会最低,据此可推断选项D正确。这样讲解学生对原料和产品重量没有直观的认识,理解存在一定困难。

对于单相短路电流超标问题,可采取在变压器加装中性点小电抗的方式。安装10 Ω小电抗后,金家变220 kV母线单相短路电流下降至41.6 kA,南关岭变220 kV母线单相短路电流下降至48.8 kA。南关岭变220 kV母线单相短路电流水平仍较高,需在实际运行中合理控制运行方式。

大连电网第二输电通道[6-10]就是利用建设中跨海大桥采取桥隧敷设方式建设大连南部电网和北部电网的第二输电通道,综合多种因素,采用交流电缆的方式较为可行,目前,技术成熟的220 kV电缆最大截面为1 600 mm2,输电容量约为420 MW(功率因数0.95),考虑电缆基本不具备过载能力的特点以及充电功率对载流量的影响,采用220 kV电缆输电最少应出线2回。此外,建设220 kV联络线将造成500 kV金家变与雁水变220 kV间重新形成电磁环网,这与大连电网解环运行的要求相悖。而采用500 kV电缆,虽然其输电能力较高,单回线路即可满足要求;但线路充电功率较大,需配置大量无功补偿装置,工程投资过大,且正常运行方式线路潮流较轻,设备利用率较低,输电电压等级按220 kV考虑。

3 第二输电通道对大连南部电网的影响研究

我也于参加工作不久开始担任专业负责人的工作,通过这几年的工作我觉得,大多数工科毕业的同事在沟通意识上和技巧上存在一些问题,特别是在项目压力较大时,在本科室对其他科室的电话沟通中,经常会发生激烈争吵的情况,甚至产生冲突。这种发生在各科室之间的冲突和争吵已经发展为一个较为普遍的现象。这种长期普遍发生的现象反映了一个问题,单位各部门之间的员工对其他部门的工作产生了一定程度的误解,存在着一种部门之间相互不信任的情况,以致于部门之间的沟通往往是低效的,并且充斥着不信任的、推卸责任的情绪。

3.1 对分区供电的影响

为降低南关岭变和金家变220 kV短路电流水平,现状电网采取吴屯变220 kV母线分裂运行的措施,大连南北部电网220 kV电磁环网解环,大连电网南北部第二输电通道投产后,由于实施的交流电缆联网,大连南北部电网重新存在220 kV电磁环网,地区短路电流水平存在超标现象,需采取措施降低短路电流水平。2020年底第二输电通道投产后大连地区短路电流水平见表2。在大连南北部220 kV电磁环网解环后部分500 kV变电站220 kV侧短路电流因第二通道投产重新超标。

有些睡不着的晚上,我们会一起在床上聊天。我们寝室可是绝好的寝室:寝室关系和睦,大家作息习惯基本一致,没人沉迷网游,而且大家都是光棍——因故不会有半夜给女朋友打电话打得一屋子人睡不着的情况。为了保持优良的风气,寝室长柳哥甚至还追加了三条睡前聊天三不谈:不谈姑娘,不谈网游,不谈国是。

表2 第二输电通道投产后短路电流

变电站母线电压等级/kV三相短路电流/kA单相短路电流/kA50033.430.8金家变22049.455.350029.427.5南关岭22045.753.950022.620.5雁水变22040.845.3瓦房店50048.243.422040.846.8

生物学是研究生命现象和生命活动规律的科学。虽然通过学生直接开展实验活动可以更好认识生命活动规律,但是有许多的生命活动现象与规律往往隐含在细微的难以观察的生命活动中,利用不同媒体的功能优势可以将教材静态的图像转变成动态的生命现象,将微观的生命现象转变成可视化的直观现象,有效达成优良的效果。

对于三相短路电流,可通过改变电网接线形式达到抑制短路电流的目的。普兰店热电厂未投运时,金家变220 kV母线三相短路电流水平尚可接受(短路电流约45.2 kA)。普兰店热电厂投运后,金家变220 kV母线三相短路电流水平提高到48.0 kA,金家变220 kV母线三相短路电流水平将下降至45.8 kA。

化学类实验室包括无机化学、有机化学、物理化学、分析化学、药物化学、药物分析、天然药物化学、中药分析、生物化学等实验室,其中有机试剂、有毒有害有腐蚀性物品、易燃易爆物品等是安全环保防控点。

3.2 大连南部电网安全电源容量分析

所谓安全电源容量,本文指某地区单一受电通道或多个受电通道或全部受电通道发生故障时仍能安全运行而不损失负荷的电源容量;安全电源容量主要应用于易孤网运行的地区。

本文计算采用中国电力科学研究院电力系统分析计算软件BPA,以2020年为计算水平年,开机方式:正常方式火电机组按25%备用考虑;负荷水平:选择地区负荷较重的冬大方式进行分析。

由于大连南部地区特殊的地理环境,向大连南部地区建设更多的输电通道将非常困难,除对现有薄弱断面实施差异化改造以提高抗灾能力之外,应将大连南部地区电源规划纳入抗灾型电源规划,合理弱化大连南北部输电断面在保大连南部负荷方面的功能,根据远景年饱和期负荷预测科学合理确定外受电比例,促使电网差异化改造和电源规划结合起来共同抗灾。

项目全长约25.05 km,采用南隧北桥(A2线位)的总体建设方案,其中包括海中特大桥1座长9.83 km;人工岛1处长1.14 km;海底隧道1座长5.14 km。两岸接线工程中包括隧道3座长5.53 km;接线大桥4座长2.135 km。设置中南路、东港、人工岛、北接线(复合式)互通式立交4处;同步建设相应的交通工程和沿线设施。工程总投资约297亿元。

(2)江西省五河中上游河谷平原及主要矿集区地下水监测站(网)建设项目。2018年5月,江西省国土资源厅在结合江西省五河中上游河谷平原区及主要矿集区监测点密度较低,控制精度不高的现状,结合现有国家级和省级地下水监测网,委托江西省地质环境监测总站牵头在江西省赣江、抚河、信江、修水、饶河等五河中上游流域及重点矿山开采区,建立各县(市、区)交界区及重点矿山开采区监测断面(点),投入资金2 000万元,建设监测点285个,建立五河中上游河谷平原及水质考核断面133条,区内地下水监测点数增至456个,点密度达0.40个/100 km2。项目将建立五河中上游流域及重点矿山开采区地下水水质水量监测网。

灾害经济学的补偿准则要求为减灾而建设的项目所产生的效益能充分补偿工程的全部投资,即满足:

大连南部电网从大连北部有4条受电通道,受电通道一(交流岛变-南关岭变500 kV同塔双回线)、受电通道二(金家至雁水500 kV线路)、受电通道三(金家至南关岭500 kV线路)、受电通道四(海上随桥敷设的双回220 kV线路),受电通道一、二、三全通过陆路4 km最窄处,本文从受电通道故障规模逐步增大来计算安全电源容量,负荷备用按3%处理。表3为各种事故情况下南部地区的安全电源容量。

表3 大连南部地区2040年安全电源容量 MW

项别通道一故障通道一、二故障通道一、二、三故障通道一、二、三、四故障2040年负荷3 2573 2573 2573 2572040年底装机31 703 1703 1703 1702040年底装机容量受阻及空闲容量3173173173172040年底装机容量可用出力2 8532 8532 8532 8532017年底装机容量2 2702 2702 2702 270安全电源容量5007582 6353 3552017年装机容量与安全电源容量差值1 5431 285-592-1 3122040年装机容量与安全电源容量差值2 3532 095218-502

为了改善交通状况,缩短主城区与新市区的距离,集聚优势资源,共享城市要素,大连市政府于2009年启动了大连湾跨海交通工程建设,大连湾跨海交通工程起点在大连湾南岸解放路,与规划解放路立交桥衔接,在东港商务区海之韵公园进入海底隧道后,通过人工转换岛建设跨海大桥穿越大连湾,在金普新区西海屯登陆,终点位于中港路。

4 第二输电通道灾害经济学重要准则验证

对普通的输电方案一般进行技术经济比选,方案选择较多,而为抗灾而产生的输电方案受限于多种条件限制,方案单一,在抗灾工程投产后仍不能完全解决问题的情况下很难进行技术经济比选;由于输电通道的稀缺性和某种现实程度的唯一性,对输电方案进行灾害经济学比选相当困难,因此对第二输电通道输电方案的灾害经济学重要准则验证就成为评价总结抗灾型输电通道输电方案的现实选择,为后续抗灾输电工程的规划建设提供建议和参考。由自然灾害造成的大面积停电事故不同于一般的事故,关联较为复杂。由于特殊的地理环境,建设抗灾型输电通道进行灾害经济学的最小代价准则验证是非常困难的。

4.1 补偿准则验证

新疆电石、新疆托克逊等工程设有暖风器疏水箱和泵,暖风器布置在一次风机和送风机入口,属于高位布置。暖风器疏水能自流到暖风器疏水箱,疏水泵在充分考虑满足泵汽蚀的情况,水质合格后要排至除氧器,疏水还是很顺畅的。

Lmax-f(I)≥I

(1)

式中:Lmax表示某种自然灾害情况下无相关减灾措施而产生的灾害损失最大值;f(I)表示灾害损失与抗灾投资I的函数;I表示投资。大连第二输电通道建成后正常方式潮流偏小,投资回收期偏长,需和相关部门沟通合理安排机组开机方式、梳理220 kV网架结构增加第二通道线路潮流,缩短投资回收期。

4.2 投资效益比准则验证

在灾害经济学中,应用最为广泛的是效益投资比准则,它要求抗灾工程产生的效益与抗灾工程投资之比达到最大值:

F=[Lmax-f(I)]/I

(2)

若要达到最大值,这就要求f(I)达到最小值,在建设一项抗灾工程就能根本解决问题的情况下,F容易达到最大值,即投资效益比最大值为Lmax/I。大连南北部电网之间比较狭窄,利用桥梁敷设大连南北部之间的第二通道因为现有电缆技术、桥梁可用空间、送受端环境等限制并不能从根本上解决大连南部电网孤网运行的风险,只是有限度降低孤网运行风险,通过BPA软件计算也已验证这种结果,需进一步深入实施电网差异化改造论证,在重点地区、重要断面,逐步提升线路通道的抗灾标准[11],与易孤网运行地区的电源优化合力解决孤网运行问题,降低孤网运行风险[12]

5 结论与建议

a. 易孤网运行地区应根据饱和期负荷预测、电力电量平衡、外送电比例等情况合理确定该地区最优电源容量,当该地区无法满足最优电源容量布局时,实施启动抗灾型输电通道方案论证,合理确定抗灾型输电通道的输送容量,科学布局,因地施策,以积极措施降低孤网运行的发生。

b. 主动型的抗灾型输电工程对提高易孤网运行地区的供电可靠性具有非常重要的意义,建设抗灾型输电线路也是电网企业承担社会责任的具体体现,但建设抗灾型输电线路具有投资规模大、走廊资源稀缺、投资回收期[13]长等特点,建议政府相关部门在线路走廊资源、输配电价等方面给予大力支持[14],实现投资顺利回收,共同为经济社会发展提供安全的电力保障。

c. 建立导致电网重大事故的气象特征集,启动大连南部电网机组出力应急反应机制,当天气情况出现气象特征集里超过50%以上的特征,即启动大连南部电网机组出力应急反应机制,提高大连南部地区机组出力,大幅压低大连南北部500 kV断面潮流,降低可能出现的由于孤网运行而造成的负荷损失。

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李常信,张明理,史喆
《东北电力技术》 2018年第03期
《东北电力技术》2018年第03期文献

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