广东电源优化研究

第34卷第9期中国电力Vol.34. No.92001年9月ELECTRIC POWERSep .2001发电技术广东电源优化研究A Research on Power Source Optimization in Guangdong陈志刚，郑忠信了,黄仕云了,邓雪原4(1.广东省电力设计研究院，广东广州510600:2.广东省电力集团公司，广东广州510600;3.1“东抽水蓄能联营公司。广东广州510630;4.广 东水电设计研究院.广东广州510170)摘要:分析广东电源存在的主要问题，结合广东电源优化工作,在充分分析广东能源特点、电力需求特点及各类电源技术经济性能的基础上,利用电力系统电源优化软件(GESP),对广东电源建没需要规模及结构调整方向进行较详细的研究和分析。并结合当前“西电乐送"和二峡送电广东的新形势，对广东未来电源发展方向进行初步研究,关键词:电源优化;研究;规划Abstract: The main problem existed in Guangdong eletrie power source is analyzed in this paper. Based on theenengy characteristics, electrie puwer demand and the technology performances in Guangdong, the research onCuangdong eletrie powcr source optimization, and its scale and structure is studied and analyzed in detail byusing software- generation eletrie syslem planning (CESP). The future development of Guangdong eetrieunder the new situation of "Power from West to East” is studied as well.Key words: power soure optimization; research: planning中图分类号: F407.61文献标识码: B文章编号: 1004 9649(2001)09-0015-05MW)具有较好的调峰能力外(最小技术出力系数叮1广 东电源的主要问题分析低于35%),其他机组调峰能力均很低(最小技术出力系数介于60%~80%);"东水电厂中.除新丰江水改革开放以米,东省装机容量由1980 年的电站(294MW)具有较好的调峰能力外,其余电站大2810MW增长到1999 年的30 330 MW.年均增加部分为径流小水电.基本上不可调峰;油电在广东占装机容量1 450MW.然而.电源的结构性矛店也相桕当比例(达32.4%).+要是柴油机和小型燃机,虽当突出，广东电源结构的不合埋性主要表现在:(1)然它们具有较好的调峰能力，但这些机组绝大部分小火电比例太大、截止1999年底，全省30 330 MW通过110kV电网接人系统,受管理制度及经济运行装机中,单机容最50MW及以下的火电机组11 030等多方血因素的影响，在系统调峰过程中作用也有MW.占36.3%。这些电源经济效益差、污染严重、布限;核电因安全运行和燃料费的要求，也不参与调局分散、难以调度。特别是常规燃煤电厂利常规燃汕峰。出然广州蓄能电站一.一.期投产后(小东容生电厂能耗大，对于广东这样个-次能源严重不足.I800MW),对系统调峰状况有所改萍,但对快速发的省份.是不合适的。(2)燃油电厂比例偏人。截止展的广东系统,这种改善也只是短期的.随着柴油机1999年底，全省有燃油发电机组9840MW,占等调峰性能较好的机组逐步退役或淘汰、从发展趋32.4%.这些电厂.以油作为燃料.运行费用大.生产势看,广东系统调峰形势将H趋严峻、成本高.经济效益差,生产稳定性较差。2000 年,由广东电源发展到今天，出现如上.所述结构不合于油价居高不下.这些电1“少发或停发.敛使仝省出理局面。虽然其原因是多方面的.但其中-一个重要原现较大电力缺口(1 500MW左右).充分反映了广东囚在于电源建设缺少科学研究作为指导，电源建设省电源存在结构脆弱.抗风险能力差的问题。(3)电基本上建立在满足电力需求这- -系统发展基本要求源调峰能力有限，在广乐电源中煤电占41% .这些的基础上，没有针刘广乐资源特点和系统特点深人机组除沙角B电厂(700MW)、沙角C电厂(1 980开展电源中国煤化工设具有较大TYHCNMHG收稿日期: 2001-04-28; 修回日期: 2001 .06. 14作者简介:陈志刚(1968-).男,湖南新邵入，I程师,从事电力系统规划设计工作。15)2001年第9期.中国电力第34卷发电技术的主观性和随意性、资源的使用与其开采和运输直接柑关影响。鉴于这些情况，结合广东省计委对全省能源煤炭平衡的研2研究目的、基本思路及技术手段究成果2，对用于发电的各类资源考虑如下:(1)水力.风力资源:水力、风力资源为可再生进行广东电源优化研究日的在于探讨广东电源资源,从其能源转换对环境的影响石,它又是清沽电发展方向，为实现)东电源结构的优化调整提供依源.这2点都符合叫持续发展省要.从供应的稳定性据，为广东电源建设项目决策提供依据.基于这一- 研看,这类电源囚生产很大程度上受气候的影响,具有究日的.首先通过比较确定研究手段,然后根据)东较大的随机性。从调节能力看.其反应迅速.这些特资源及能源供应状况制定基本研究条件，研究广东点决定了在电源优化研究时应优先发展水电、风电电源优化结构，然后钊对不同条件变化近行敏感性资源:从广东省内来看.水电开发率已达68%.另有分析,以研究优化的电源结构的适宜性.并力求发现600MW的叮开发容量位于东江和西江干流上(京.般规律山电站和西江电站).淹没氧大.不宜开发,所以研究本次工作采用国家电力公川动力经济研究中心考虑水电规模840MW,2010年开发完成.届时开发开发的电力系统扩展优化软件包CESP进行，它采率达 80%。风电因开发成本高,大规模商业化利用用混介整数规划的方法。将投资决策与生产运行模还很不成熟.所以不考虑。省外方面,主要考虑西南拟任同一级模型中进行整体优化，原埋上可保i证电水电资源,具体来讲,考虑了天生桥电站.尼滩电站、力系统屯源扩展方案最优，电源优化的H标是使扩小湾电站等西南大型水电站。展的电源方案总费用(投资+运行费)最少。该模型(2)煤炭资源:煤炭属十消耗型资源.利用煤炭可考虑包括火电、水电(及其补偿调节)和抽水戴能发电具有燃料贮藏量大、价格便宜和供应相对稳定电站在内的各种类型的电源类型。它既叮用于解决及煤电厂的建设工期短等优点，土要不足是煤的燃单区域的电源优化问题、还可用于分析多区域的电烧会产生大敏的粉尘.伏尘.C02.SO2.NOx,对环境源优化问题。模型可对包括系统备用.电源建设的施影响较大。就广东来说发展煤电除受环保容量制约T.能力、机组检修要求.火电机组的调峰能力与煤耗外，述要受燃料运输能力的约束。本研究中省内煤炭特性、燃料用量与燃料质量、抽水着能电站的库容.每年可供应发电用煤按300万l考虑(标准煤价按水电站投产次序与动能等在内的影响电源扩展的各273元/t计);省外煤炭方面,主要考虑邻省供煤和种因索进行综合考虑。其正确性和科学性已在三峡“二西"(山西陕西、蒙西)的米煤.邻省供煤按500工程电源优化论证等国家重点T程得到广泛验证.万/a考虑(标准煤价按273元/t计)，"三西"米煤并得到世界银行认同:方面.按遂年增加考虑,参照国家有关研究,2010年供广东发电用煤按5200万l/a计(标准煤价按3983基本条件元/计),2015年供广东发电用煤按7 700万t/a计。另外,作为比较方案,还考虑了广东使用进口煤3.1 能源供应炭的可能性(标准煤价按470元/t计)。广东是一个能源资源严重短缺的省份。全省煤(3)天然气资源:利用天然气发电的优点在十炭保有储最5.97亿t.折合标准煤4.26亿1，质量清沽、建设T.期短、投资少、效率高,不足之处在于其差.开采困难大.1999年产量仪487万今后将燃料价格昂贵。本研究结合广东天然气电厂前期工逐年减少;油页岩资源较丰富.贮量居仝国第2位，作的开展情况考虑了管道天然气和液化天然气可T业开采贮最41亿t,折合标准煤8.74亿1,由丁(LNG)2种天然气形式.其中管道天然气用量按满热值低.利用技术不成熟,短期难以规摸利用;水力足2GW机组发电需要考虑(标准煤价按886元/t资源可开发容量6650MW ,年发电量242亿kW.h,计),LNG用量按400万l/a考虑(标准煤价按1 134至1999年已开发4500MW.开发率达68%;南海油元/t计)。气田储量前景好，目前年产量在1400万t左右.但(4)其他能源:考虑到油的价格高.供应不稳定广东无权支配;风力资源可开发容最约6GW,开发而且对环境污染也严重，建设油电不符合广东能源成本高.H前尚未大规模商业化利用。广东的能源白政策.所以研究时不考虑规划新的油电,用的油龟按给率呈逐年下降趋势.到1999年全省能源自给率仅芮片毕料的使用日前还是10.3%(不计南海油田产量和核电送香港电量)。能中国煤化工用最术作限制。源缺口由省外提供,形式主要表现为电能.煤炭.天3.2HCNMHG然气资源等，其中省外电力则在规模上要受开发能进行本次研究的电力需求是建立在广东省电力力和输送能力约束,煤炭要受运输能力约束,天然气工业局1999年4月编制的《广东省电力需求预测和曲第34卷广东电源优化研究2001年第9期发电扶术电源规划》的基础F.,基本条件的电力需求预测采用值范围见表1。中方案数据,即预计2005.2010.2015年,广东省全表1发电机组主要技术参数社会用电量将达到1 605 .2304.3 157化kW.h.年均增长率分别为7.7%.7.6%.7.1%.相应全社会用电最大负伺达29 180 .42 080.57 650 MW,年均增长率项日检修寿命工期 出力系数阳系数/da' /g+(kW.h)!分别为7.5% .7.5% .7.0%。3.3 负荷特性小爆电、182”- 1 0’ 0-20广东全年最高负简出现在夏季，一般在6~9中、大型月.峰谷差大是广东电力负荷的显著特点,夏天最小煤电35--50 340-390 25 4~5 30-80-日负荷率β值为0.55,冬天仪0.49,最大负荷利用中、大塑小时数在5600h左右.并呈下降趋势。本次研究对油电293-450 25 一: 4广东负荷特性的考虑采用广东省电力设计研兖院大然气0361997年编制出版的《广东电网负荷曲线和负荷特性》的研究成果。模电:40、7主103.4 备选电源(1)水电:乐吕峡(120 MW).蒙里(52 MW)、单广东小25 I竹(34 MW)、蓬辣滩(32 MW)、木京(37.5MW).下矶角(70 MW).横圳(34.8 MW).兰口(32 MW).稔坑广东中量25.、4-7(36 MW)。(2)西电:龙滩水电站(4200 MW)、小湾电站(4 200 MW)(3)煤电:汕头扩建(2x300 MW)、妈湾扩建(2x300 MW).韶关扩建(300 MW);台山电厂系统备用:按12%考虑,均考虑为旋转备用。社(2x660+6x600 MW)珠海扩建(2x600 MW) .其他备会贴现率:按10%考虑。施工约束:煤电机组按4~5选煤电仅考虑单机600MW机组，并按设备是否进a,气电机组按3a,抽水咎能机组按68、核电机组按口和燃料是否进口分为4人类:即国产600MW机7a.小型水电站按1~4a, 大型水电站按8-11a。水组燃“三西"煤电厂.国产600 MW机组燃进口煤电电站群补偿调节:考虑了龙滩电站对大生桥电站的厂.进口600MW机组燃“二西”煤电1、进口600补偿调节a水电站的动能数据:广东小水电根据统计MW机组燃进口煤电厂。(4)天 然气电厂:前湾LNC得来.其他水电站采用设计典型数据。电厂、惠州LNG电,其他大然气电厂按单套容量330 MW的联合循环机组考虑。(5)核电:备选核电4基本条件 下的研究成果按与大北湾同类型电厂考虑。(6)抽水备能电站:惠州抽水蓄能电站(2400MW).阳江抽水蓄能电站.从计算结果看:负荷需求快速增长要求加快广(2 400MW)。东电源建设步伐。“|五”、“十一五”。“十二五”广东3.5 发电机组技术经济参数術年均净增装机容量分别为1360、2980.3750研究考虑的技术经济参数有:检修时间(根据检MW.2010年,广东电源装机容量需达到53850MW修规定和运行调查确定)、煤耗特性<以线性形式描(含省外容量).广东的资源特点决定了广东电力建述)、投资费用(参照设计文件取工程静态造价)、渊设必须走多兀化道路,在未米相当长的时间内,优化峰能力(根据同类机组运行实际确定)、运行费用(包的电源结构应是:.个以煤电为主,水电(含西电),油括固定运行费和叮变运行费，参考同类机组的运行电.核电、气电.抽水蓄能电站多种电源形式并存的实际及设计参数得到)。对于备选煤电,都考虑了脱电源体系。与以进口煤为燃料的煤电或进口机组的硫设备建设费和脱硫设备运行费。龙滩和小湾电站煤电相比,发展核电更具优势。系统检修备用系数在由于输送距离远，所以在考虑投资时计及相应的输7%左右较介适。变电投资,龙滩造价按5008元/kW考虑.小湾造价优化过程也就是电源结构逐步调整的过程.分按7182元/kW考虑。水电的大坝寿命按50a考虑。析各类电源在系统中的比例变化趋势可发现:尽管哲能的转换效率按0.75考虑。小油电、小煤电及气考虑脱硫费四慌出仍日有很强的启角力,制约煤电电均按可开停运行考虑(i计及起停费)故其最小技术发展规模的中国煤化工油机及小出力为0,核电由于具有定期换料的特点,其燃料消油电的逐CNMHG幅下降。由耗实际上.是固定的,纳人固定运行费处理较为合理,于系统调峰形势日趋严峻，作为一种经济的调峰手不再另计燃料费用。研究采用的主要技术参数的取.段，广东的抽水蓄能电站因其建站条件良好而有2001年第9期中国电力第34卷定的发展空间，许应在系统中占一定比例。核电在系进口煤.作为经济的调峰手段,抽水蓄能电站应在广统中比例上.升主要足由广东一次能源不足次定的，东得到进- -步发展，管道天然气电厂由于燃料价格气电从无到有.不仅反映I东对调峰电源的需求.也相对便宜,加上.能源利用效率高,竞争力较强.在资是广东能源不足的需要,2015年.在优化的系统中，源允许的情况下,可加大开发力度,核电和LNG电煤电、核电、气电.西电、蓄能、油电、水电在系统理想)的发展规模受外界条件影响较大.应港慎对待。比例为:46.9%、12.9% .10.2% .7.6% .9.1% .5.9%、各敏感条件下,优化的广东目标电源结构(20157.3%。.若本条件下,优化的广东电源结构见表2。可年)与基本条件下,优化的广东电源结构对照情况见见，各类电源理想的工作位置是:煤电、核电、无调节表3.能力的水电宜带基荷，而系统调峰任务主要依靠耆表3敏感性条件下优化的广东结构对照M1能、气电、水电、西电和油电来完成。项月西电抽水蓄能煤电气电该电水电油电表2优化后的广 东电源结构基本条件55146600 34075 7400 9380 5324 4298。2000年” 200年1809 2010年2015 华敏感条件1 5514 1800 38 1847400 10517 5324 4298项目规模比例规模比例规横比例規模比例敏感条件2 1734 6600 35793 7400 11704 5324 4298敏感条件3 8454 660033210 7218 7228 5324 4 298敏感条件4 5sI4 6600 31586 5294 3800 5324 4298合计32106 100.0 38934 100.0 53857 100.0 72591 100.0敏感条件5 5514 6600 39530 7400 3800 5324 4298 .煤电12688 39.5 17387 44.7 23363 43.4 34075 46.9敏感条件6 5514 6600 34081 7400 9375 5324 4298气电0 0.0 636 1.6 5485 10.2 74000 10.2敏感条件7 5514 6600 39530 7400 3800 5324 4298筷电1800 5.6 3800 9.8 6800 12.6 9380 12.9敏感条件8 5514 660039532 7400 3800 5324 4298水电4435 13.8 4689 12.0 5144 9.6 5324 7.锨感条件9 5514 6600 31972 7166 11800 5324 4298西电1734.4 174.5 2994 5.6 5514 7.6敏感条件10 5514 6600 34022 7400 9434 5324 4298抽水蓄能15004.7 1 8004.6 4981 9.2 6600 9.1猶电9949 31.0 8888 22.8 5090 9s 4298 596新形势下的广东电源优化6.1广 东电力需求形势5敏感性分析广东自1999年4季度开始出现电力供需偏紧的局面,进入2000年,这.局面 更加严重,进入65.1敏感性分 析的考虑月，一度出现仝省20个市拉闸限电的情况(6月5为更好地研究广东电源发展方向，通过变化部日)，全省统调负倘最高已达15350MW (9 月29分基础条件进行敏感性分析，变化的条件包括:备选日)nJ乐出现当前电力供应紧张局面的原内是多方电源、负荷水平、燃料价格、机组造价、外部电力可送面的:第.经济已摆脱业洲金融危机的影响.发展加规模、人民币汇率水平、社会贴现率等。低T.作中,进快供电量人增;第二.连续高温天气的出现.降温负荷行了几十个敏感性分析研究，这里仅就有代表性的刷增,第四,油价上涨.油电机组内发电成本高而少发10个结果进行分析说明,具体如下:(1)规划电源中或停发;第h,高温天气下,小火电出力明显不足。不考虑蓄能电站;(2)西电送广东仅考虑天生桥屯根据H前广东经济发展念势，广东省计委预测，站;(3)小湾按90%.龙滩按70%容最送广东参与优“1h”.“1一h." .u" 1二五”期间.广东国内生产总化;(4)负倚水平采用低方案;(5)煤价上.调10%.= .值年均增长分别为9% .8% .7%。到2010年,珠江三西煤用量不加限制:(6)气价下调10%;(7)核 电机角洲率先实现现代化,2015年，广东伞省基本实现组造价上.调10%;(8)社会贴现率按12%考虑;(9)现代化。通过实施“外向带动"、”科教兴粤”和“可持社会贴现率按8%考虑;(10)核电造价上调10%,社.续发展”三大战略,增创“体制创新”、“扩大开放"、会贴现率按8%考虑。“产业升级"、.”科技创新"4大优势,在稳步发展第一5.2主要结论产业的基础上.调整优化第二产业.加快发展第三产敏感性条件计算结果表明;以龙滩、小湾为代表业,实现广东产业结构的调整。在综合分析各种因素的西南水电具有强大的竞争力，广乐电网对于西电对电力需求影响的基础上，广东省电力集团公司对具有较强的消纳能力,不同的敏感性条件优化的广葡计2005、2010、2015乐系统都要求有西电的全额参与。煤电作为最具竞中国煤化工到17 950.24 660.争力的电源之,系统对其需求具有相当的稳定性，32YHCN M H G7% .6.6% .5.6%.相从建设形式上看,国产札组供应充裕的情况下,不宜应全社会用电最大负荷达32630.45030.59140考虑煤电机组进口,"三西“煤供应充足时,不应考虑MW.分别比原基本条件的预测值高3450、2950和第34眷广东电源优化研究2001年第9期发电技术21 490 MW .偏差在5%左右。元化道路,在术束相当长的时间内,优化的电源结构6.2广东能源供应形势应是一个以煤电为+,水电(含西电) .油电.核电气为落实党中央、国务院提出的西部大开发战略.电、抽水蓄能电站多种电源形式并存的电源体系:在国务院提出“+五”期间增加向广东送电10CW.日新的电力需求形势下.外电向广东送电力度加大后，前.作为西部大开发的标志性工程.西电东送主体T.2015年,在优化的系统中.煤电.核电.气电.西电、程已启动:根据国家电力公司的规划.到“十五"期末抽水蓄能、油电、水电在系统理想比例为:45.2%.省外区广东送电可达9.8GW(云南I.1CW、贵州46.4% .8.5%、18.0% .9.0% .5.8% .7.2%。CW .三峡3G;W、天生桥电站1.68CW)。加上“十五"西电(尤其是其中水电)強大的竞争力决定了优后龙滩1.26GW和小湾2.1 GW ,2015年前外区向广化的广东电源必然有它的参与，作为响应国务院提东送电可达1.326GW.由此看出,广东能源供应形出的西部大开发战略，广乐应大力支持和配合西电势已发生较大空化。东送T.程的实施,以加快西电东送少伐.争取更多的6.3新形势 下的广东电源优化省外优质电力尽快服务于广东电刀系统，服务于广在新的电力需求和能源供应形势下，广东是否东经济。这既是缓解)东能源供需矛盾的需要.更是还有必要发展本省电源，其电源结构义沿什么方向国家资源优化配置的需要。进行调整，这实际上是电源优化滚动调整的研究内即使考虑脱硫费用，煤电仍是最具竞争力的电容,其内容相当卡富。这里仅结合当前形势作粗略的源之一,煤电在广东的发展受外界因素影响较少。在研究和分析、研究结果见表4。优先考虑西电及三峡电力之外，广东还有必要根据煤炭供应和环保要求适当发展煤电.煤电的发展主表4新形势下广东电源优化结构要考虑国产600MW机组燃“三西“煤的建设模式，可优先考虑汕头扩建、齠关扩建、珠海扩建.台山等项日规模比例规模比例规模比例建设条件较好的电)建设。广东建设抽水击能电站条件优越，使得蒿能电.100.0 54667 100.0 73519 100.0站造价低(约为600MW煤电机组造价的60%).也电14538 33.4 22 83041.8 33204 45.2决定了1乐建设抽水蒿能电站是解决广东H趋严峻0 0.0 4840.9 6227 8.538008.7 3 8007.0 4679.4的调峰形势的最经济的手段n作为优化的电源结构,88889.4298 5.8东述需继续适当发展抽水蓄能电站、争取惠州抽电4648 10.7 5 103外电9868 22.7 1217822.3 13 22818.0水蓄能电站尽早投产。抽水蓄能18004.1 518295 6600 9.0天然气电厂燃料价格昂贵会很大程度上制约其发展,管道天然气价格相对较低,竞争力较强.在资从计算结果来看,在新的能源供应形势下,广乐源允许的条件下,可加大发展力度,LNC价格昂贵，电源优化结构有一定的变化。从规模上来看,虽然加竞争力相对较差.其发展受外部因素的影响很大,应大外区送电广东的力度，但并不能完全解决广东的电力供应问题.由于电力需求增长旺盛.从国家能源核电造价高将制约其发展，但相对于进口机组优化配省的角度出发，在优先接收质量优良的外区的煤电或燃进口煤的煤电，核电还是具有定竞争电力的前提下,广东仍有必要建设省内电源，从电源力的。即在一般情况下 ,广东不应舍弃核电去发展进组成来讲，经济上.要求优先考虑发展煤电(考虑脱口设备或进口燃料的煤电，但考虑到影响核电发展硫).广东用电特性的特殊性加上其抽水萏能电站建不确定内素较多，广东宜从长期能源战略角度考愿站条件的优越性决定了东仍有必要继续发展定核电发展,速度不宜太快.近期可考虑岭澳扩~建。规模的抽水蓄能电站。省外电力送广东刀度加大后，气电(主要指LNG电厂)和核电在广东的发展将受参考文献:到较大影响.究其原因,主要在于核电造价高、建设上期长.气电(特别是LNG电厂)的燃料费用高。这[1」曾乐民.广东能源发展状况及展毕[C].广东省能源研究学合研同时也反映了少东对气电和核电这2种电源形式需讨会论文集[A:200.求的不稳定性.2)广东省中国煤化工顾酬研究报告[R..1997结论TYHCNMHG广乐的资源特点决定广东电力建设必须走多(责任编辑张重实)曲