上海电源结构优化研究

第38卷第10期羊柬電力Vol.38 No. 102010年10月East Ghina Electric Power)ct. 2010。上海电源结构优化研究葛佳男',高远',翟海青”,叶 春'(1..上海交通大学机械与动力工程学院，上海200240;2. 上海市电力公司调度通信中心,上海200122)摘要:通过分析 上海市电力现状、电源结构,对比国外部分国家和城市电源结构，从资源条件、系统优化、综合利用和环境保护角度,提出少建煤电机组,增加E型燃机份额以及尽快制定两部制气价的建议,以建立与上海经济增长和城市发展相适应的、具有上海特点的、多元化的、安全灵活的能源结构体系。关键词:电网;电源结构;优化作者简介:葛佳男( 1987-) ,女,硕士,从事电力市场和电网规划研究。中圈分类号:TK01文献标志码:A文章编 号:1001 -9529(2010) 10-1582-04Preliminary Exploration of Optimizing Energy Structure of Power Generation of Shanghaiin New PeriodGE Jia-nan' , GAO Yuan2 , ZHAI Hai-qing' , YE CHun'(1. Shanghai Jiatong University , Shanghai 200240, China;2. Dispalching and Communcation Center of Shanghai Electric Power Company, Shanghai 200122, China)Abstract: By analyzing the electric power status and power structure in shanghai and the situation in some countriesand cities abroad , from the views of resource conditions, system optimization , comprehensive utilization and environ-mental protection, we put forward the optimization of the power structure in shanghai to establish the pluralistic, safeand flexible energy structure system which is ft with the economic growth and city development in shanghai.Key words:power grid; energy structure; optimization自20世纪90年代以来上海装机容量得到了建 设发电机组,装机容量快速增长,平均增长速度飞速发展,电力容量对国民经济发展的制约因素为10. 8%。2007年,为响应节能减排,实行“上大基本消除,但又出现从电源性缺电局面转变为电压小”政策,以新建大容量机组来取代小容量机网性缺电局面,同时外来电力虽然增加，现阶段仅组,所以装机容量略有下降。从2008年开始,装提供较低的调峰能力,导致电网调峰愈加困难,产机容 量稳步增长。生了燃煤机组降负荷低效益运行、电力系统安全1.2用电量高位增长可靠性差、相关能源产业发展滞后和环境污染等“十--五”期间,受上海宏观经济结构调整以诸多问题。因此科学合理、审时度势、因地制宜地及社会发展的影响,上海电力需求的外部环境发生优化上海市发电能源结构,是新时期上海电力系了较大变化。第二产业的用电量比重有所降低,增统亟待研究和解决的问题。速放缓,同时由于居民生活水平的提高和家用电器的普及,第三产业和居民生活用电量比重增加。1.上海电力现状与挑战随着上海国内生产总值的持续走高,用电量1.1装机容量稳步增长也是呈现高位增长的趋势。但是随着上海产业结据统计,上海电网内共有发电厂28座,总装构的进一步调整,对高能耗、低附加值的企业实行机容量17284MW,100MW以上的容量共计关停和取消优惠电价,大力引进高科技、高附加15900MW,占总装机容量的92%,其中900MW值、中国煤化工和节能力度,单及以上的机组4台,600 MW的机组4台,300 MW位G现出良好的经济的机组18台,100 ~200 MW的机组24台。2002发展THCNMHG年~ 2006年,为满足高速增长的用电需求,大量1.3峰谷差8益增大葛佳男,等上海电源结 构优化研究1583城市建设和居民生活水平的提高,不但使上随着上海新的能源政策的实施，上海天然气供海电网负荷以较高的速度增长,也使用电峰谷差应日益充足和稳定,目前气源包括东海天然气、西日趋增大。上海市用电负荷特征已向现代化国际气东输天然气和进口液化天然气,年供应能力达到大都市用电类型转变,全年用电高峰由原来夏季76亿m' ,用于发电的天然气大大增加(2。天然气-个高峰,向夏季和冬季两个高峰发展。日用电发电具有投资低、建设周期短、能源利用效率高、机负荷曲线也发生明显变化,从原早晚2个峰的组调峰性能好.对环境污染少等优点,成为国际上“驼峰”形状转变为两峰之间负荷趋向平坦,日高电力发展的主流。峰负荷持续时间延长。因此为优化上海电网结构,提高调峰能力,改气候因索对电力负荷曲线变化的影响越发明善环境质量,上海电网已相继建设3座燃机电厂,显,电力需求温度敏感性增强,最高负荷中商业、共4台E级燃气机组,5台F级燃气机组。E级与工业以及居民生活中的夏季降温负荷已占到最高F级燃机均有调峰性能好,启动快等优点,但又有负荷的40%~45%,这部分负荷的持续增长造成其自身特点。F级燃气轮机为单轴布置,即一台燃了峰谷差的日益增大。气轮机与一台容量匹配的汽轮机共同带动- -台发此外市外来电容量逐年增大,但其调节能力电机,而且它们组装在一根主轴上,同步启停。而较差,因此上海电网整体调峰形势较为严峻。E级燃气轮机为多轴布置,每台燃气轮机和每台汽轮机驱动各自发电机,且2台燃气轮机合带1台汽2上海电 源结构现状分析轮机。这种连接方式可以只启动燃气轮机,稍后再电源结构的合理与否将直接影响该电网电力启动汽轮机,对调峰和启停非常有利。供给的安全性、可靠性经济性和持续发展性。受3国外部分国家和城市电源结构分析上海一次能源供应,社会经济发展,电力生产建设的经济性,以及日益严格的环保要求等诸多因素3.1英国的综合影响,上海电源装机结构如表1所示。英国发电能源以火力为主,2001年煤电发电表1上海电源装机结构配比量占总发电量的37% ,其次为天然气,占发电量1999年2005年2008年的28%。根据英国政府最新公布的《能源白皮发电能力构成比例发电能力构成比例发电能力构成比例书》,以煤为燃料的发电厂将逐渐被淘汰,政府将/MW1%/MW /%/%煤电8406 97.712391 67.2 14 059 58.9计划从阿尔及利亚、伊朗和俄罗斯等国进口天然气电0.0784 4.3 2660 1.1气用于发电,加快发展燃气发电,取代燃煤发电和网外来电2.35269 28.6 7 16030.016个寿命达30年即将停止运行的核电厂。同由表1可知,上海煤电、气电、网外来电总量时,政府鼓励发展可再生能源,并在近海拟建数千呈逐年上升的趋势。煤电- - 直占据上海电网发电座风力发电机组,力争在2010年能够向英国1/6的主体地位,但煤电所占比例逐年下降;气电近年的家庭供电。来增速较快,2008年,气电容量已达2 660 MW,图1所示为英国未来10年发电结构预测。占上海发电能力的11.1%;由于上海本地资源有由该预测数据可知天然气将成为英国主要的限,外来调峰能力较差的电力容量逐年增加,加重发电能源,煤电的比例将显著下降。了上海电网的调峰难度。油电的比重在过去几十年中持续下降,预计将虽然上海煤电装机容量稳步增加,2008年达在英国未来的发电能源构成中保持很小的比例。到14059MW,占上海总发电能力的58.9%,明显核电目前占英国电力供应的23%,由于没有低于我国煤电比例70%以上的全国平均水平。但新增核电容量,加上退役核反应堆停运,预计到是由于燃煤机组的调峰能力差,而电网低谷时需要2025年核电容量将减少8 879 MW。降负荷甚至调停-部分燃煤机组,直接影响运行经“中国煤化士较大比重,其天济性"];另外煤炭资源属于不可再生能源,燃煤机然气三熟,值得.上海借组的环境污染以及电煤运输困难等问题,将会使煤鉴。[HCNM HG送距离约为920电比例在整个上海电源结构中持续降低。km,由于天然气不能立即到达需求量增加的地方,1584羊柬電力2010 ,38( 10)100一传统电力__抽 水幕能80(Pondage模式)so峰街日负荷曲线发电油电20腰荷20102012201420162018煤■可再生能源■其它图1英国未来 10年发电结构预测核电传统电力所以天然气传输系统必须不断地保持平衡。英国....Rnofrvr模式) ....通过建设气罐,以及与用户签订同意在高峰时段提0 3691215182124h供储存的天然气给国家气网( NGG) ,同时把自己使图2东京电力供应方式用的天然气量保持在最低水平的LNG存储协议，这样气网在整个用气用电高峰时段都有足够的天表2东京发电装机容构成MW然气可供使用,保证了管内天然气保持最佳的平衡2002017(规划)容量比例/%容量比例/%状态。为了鼓励这种行为,用户在低谷时储存的常规水电4067 54131LNG将能获得打折后的气价优惠,它也反映了在管水电抽水薪能10533 1411 0033道建设中所节省的投资田。合计14600 115 13412338 161194643.2 东京煤电42746400东京电力公司(TEPCO),是- -家集发电(含火气电24 616 ,3327 444电、核电、水电、和风力发电)、输电、供电为- -体的火电地热30其他1 6131 238区域性电力集团公司,是日本十大区域电力公司之42 84555- ,主要经营范围为东京地区,发电及售电量占日18188 2422 79527本全国的35%。新能源190总计75 6331084 98000截止到2007年,东京电力公司拥有190座发电厂,总装机容量为75 63 3MW。其中,核电厂3座,装机容量18 188 MW;火力发电厂26座(含燃4建议机电厂),装机容量42 845 MW;水力发电厂1604.1 减少煤电机组比例座,装机容量14 600 MW;风力发电厂1座,装机容.与英国、日本等城市相比,燃煤机组在上海电量1 MW。并且在未来10年计划里,水电和火电所源结构中所占比例还是偏大，且考虑到煤电调峰性占比例略微降低,新能源和核电都有所增加,天然能差、环境污染大、电煤运输困难等因素,建议今后气发电在近十年中都会占主导位置。少建燃煤机组,即使新建的燃煤机组调峰能力需达图2反映了东京电力供应方式。其中水电、核到60% ,此外,在必要时应考虑让300 MW机组参电、煤电较为稳定,作为基荷。气电由于其效率高、与两班制运行。清洁等特性,作为腰荷来供应。油电因其能快速响4.2增加E级燃机份额应负荷变化,所以作为良好的调峰能源。抽水蓄能与东京相比，上海电网油电容量较少,所以气发电具有较好的负荷追踪性能和电储能功能，而且电将作为一种优质的调峰能源增加气电在上海电它对环境的影响较小,所以也作为一-种经济可靠的源结构中的比例,可以提高上海电网的调峰能力。调峰能源[4]。E级燃气轮机与F级级燃气轮机相比,虽然负荷容表2为东京电力公司2007年和预计2017年量小效率相对较低(比燃煤机组仍高很多),但由发电装机容量构成明细。于其独中国煤工频繁启停的运上海作为与东京相似的大都市,也可以借鉴其行方二义上海在之后的合理的电源发展模式,建设与经济发展、城市建设然气IYH. CN M H G气机组的比例，相协调的电源结构。提高电网的调峰能力和灵活性。葛佳男,等上海电源结构优化研究15854.3制定鼓励燃机电厂 参与气电联调的气价优惠且电网峰谷差日益增大以及对可靠性和稳定性体系的要求不断提高,使得上海电网面临严峻挑战。随着上海LNG项目的落实，将有大量天然气为实现新时期上海电力的跨越式发展,以及适用于发电,届时燃机电厂将参与气网与电网的双调应即将制定的“十二五发展规划”,调整完善.上峰。由英国天然气调峰经验可知,电厂用户也可以海电源结构成为时代要求。上海市电源结构的建设小气罐,在晚间用气低谷时储气,用于白天电调整优化既是一项改进设备、提升技术、完善管网调峰发电。这样既可以保证电网的峰负荷容量,理的工程项目,更是一项涉及能源安全、环境保又可以调节气网夜间限制的管道设备。但考虑到护产业发展的公共政策,对上海长远健康发展燃机电厂的经济性,建议气网公司实施两部制或更具有基础性的作用。多等级的气价,如部分国外发电气价与居民用户的参考文献:气价价格之比如表3所示[5] ,发电用气的价格普遍低于工业用气和居民用气的价格,普遍仅为民用气[1]诸纪新,翟海青,叶春,等引进型300 MW机组参与辆班制运行的可行性[J].华东电力,2004 ,32(2) :68.价的50%以下。[2]东方网.多城市“气荒”上海不会限气[ EB/OL]. [2009.表3国外部分国家发 电气价与居民用户气价比值11-21 ]. htp://why. eastday. com/q/2091121/ul a658912.工业发电民用html.美国0.510.40[3]WINSER N. Cas Transporation Ten Year Statement 2008日本0.360.16[R]. National Grid,2008.德国0.460.38[4]英国0.29lectric power company[ EB/OL]. htp://ww. tepco. co. jp/荷兰0.37en/orinf/overview/pdrf4/34.e. pdl.5结语[5]严铭卿,廉乐明.天然气输配工程[ M].北京:中国建筑工业出版社,005.上海市社会经济的高位快速发展,促使电网收稿日期:2010.08.09建设规模不断扩大和用电需求的高速增长,并本文编辑:杨林青电力情识OPPC光纤通信视频测温导线挂网带电运行OPPC( Optical Phase Conductor)光纤通信视频测温导线在华北电网张家口地区的220 kV白龙山变电站至鹿原变电站220 kV白鹿线上挂网带电运行成功,线路总长度为26.193 km,铁塔69基。OPPC是电力通信系统的一种新型特种光缆,其在传统的相线结构中将光纤单元复合在导线中,充分利用电力系统自身的线路资源,特别是电力配网系统,避免在频率资源、路由协调、电磁兼容等方面与外界的矛盾使之具有传输电能及通信的双重功能。华北电网公司将此种导线应用于220 kV输电线路的设计、施工与运行,还在线路中间铁塔上进行了光纤T接抽取工作,将视频信号等参数用OP-PC导线中的光纤及时传回,将视频遥控监控功能在远端展现,解决了在线路上偏远地区无通信信号传输问题,改变了以往传统的导线只有单- -送电功能;该导线同时还具有传输电能、通信远程视频监控及对导线运行温度在线监测的多重功能为实现变电站无人值守、输电线路远程监控和智能电网及多网融合建设提供了新的技术手段。世界首台特高压(双柱)自耦变压器研制成功由中国西电自主设计、自主制造的国际首台1 000 kV 1 000 MVA双柱结构、单柱容量500 MVA特高压自耦变压器通过全部例行试验和型式试验,打破了国际上特高压变压器单柱最大容量334 MVA的世界纪录。该变压器采用了两柱并联结构,主变和调变分箱布置,在局放量控制、降低振动、减小噪音和消除局部过热等方面采用了多项先进技术。试验结果表明,该产品各项性能指标满足和优中国煤化工受能力和局部放电、温升及噪声等关键指标均达到国际领先水平,较同容量三柱式特JHCNMHG”通过特高压工程建设提升国内输变电制造技术达到国际领先水平的目标,为进一步研.ww.i型特高压变压器打下了良好的基础。(本刊讯)