王海云，許方晨，孫  健，張  巖，王存平，張再馳

　　（國網北京市電力公司，北京 100075）

　　摘  要： 隨著國內外特高壓大電網的建設，特高壓滿足遠距離、大容量的輸電的需求，將從遠方來電變成現實。2016年蒙西-天津南1 000 kV特高壓輸變電工程即將投運，北京受端電網將注入特高壓輸送的電力。采用電力系統 BPA軟件搭建北京電網仿真模型，通過研究蒙西送端機組和北京電網、津唐承電網以及山東電網潮流、穩定關系，針對北京電網進行適應性分析，更好地應對特高壓接入后對北京電網的影響。

　　關鍵詞： 特高壓；潮流；功率；穩定

0 引言

　　2016年蒙西—天津南1 000 kV特高壓交流輸變電工程建設的推進，將有力推動京津冀地區對大氣污染的防治，支撐京津冀地區協同發展[1]。北京電網未來將實現特高壓電力的注入和消納，特高壓落點周邊電網運行特性將發生明顯改變，為了更好地應對特高壓接入后對北京電網帶來的影響，本文針對北京外受電比例不變和變化的情況下，調節特高壓輸送功率和華北消納比例，分析北京電網以及華北電網重要省間斷面潮流分配；特高壓下送到京津唐的功率在北京東和天津南之間的分配；北京與外部斷面功率交換變化特點以及內部500 kV潮流變化等方面內容，更好地應對特高壓接入后對北京電網的影響。

1 北京電網結構分析

　　北京電網在華北電網中處于重要的位置，主要電力通過環網500 kV變電站下送，網內機組多為燃氣輪機為主[2]，外受電比例能達到60%～70%，因此北京電網為典型的城市受端電網，2016年北京電網計劃分為8分區運行[3]，分區多采用500 kV變電站主變分裂運行或通過220 kV母線聯絡。

2 仿真計算

　　2.1 模型搭建

　　仿真采用中國電科院的電力系統分析BPA軟件，結合2016年北京電網基改建和網架規劃情況，搭建北京電網500 kV及220 kV網架結構，外網網架采用華北電網2016年規劃數據。網內機組采用恒阻抗靜態負荷模型，計及勵磁系統，調速器和原動機的動態特性[4-5]。

　　2.2 計算邊界

　　根據安全穩定導則對以及安全標準，對發電廠送出線路三相故障、發電廠的直流送出線路單極故障，兩級電壓的電磁環網中單回高壓級電壓線路故障或無故障斷開必要時可以采取切機或快速減低發電機組出力。

　　2.3 方式安排

　　表1是錫盟-北京東暫穩極限省間斷面潮流變化。

　　一是錫盟-北京東特高壓功率在0MW～7 200 MW之間按1 500 MW功率為一檔增長功率，津唐承電網與山東電網按4:6消納特高壓功率；

　　二是錫盟-北京東特高壓功率在0 MW～7 200 MW之間按1 500 MW功率為一檔增長功率，北京電網與山東電網按4:6消納特高壓功率；

　　三是錫盟-北京東特高壓功率從6 000 MW降至4 500 MW，津唐承電網與山東電網分別按2:8、3:7、4:6和5:5的比例分擔特高壓減小功率；

　　四是選取錫盟-北京東特高壓功率輸送6 000 MW的方式，調節北京電網外受電比例，調節區間為55%～85%。

3 仿真結果分析

　　3.1 津唐承-山東變化分析

　　將錫盟-北京東特高壓功率在0 MW～7 200 MW之間按1 500 MW功率為一檔增長功率，津唐承電網與山東電網按4:6消納特高壓增長功率，分析北京電網潮流以及華北電網重要省間斷面潮流變化情況，如表2所示。

　?。?）隨著特高壓輸送增加，每增加1 500 MW，天津南-濟南特高壓輸送增加約510 MW，京津南部斷面中的房山-大同線路潮流減少約35 MW，房山-慈云線路增加75 MW，保北-霸州線路減少70 MW，黃驊-靜海線路增加180 MW。山東受電斷面為辛安-聊城，黃驊-濱州、天津南-濟南，隨著特高壓的增加，每增加1 500 MW， 三個受電斷面的增長比例約為3:4:10。

　?。?）隨著特高壓輸送功率的增大，北京東主變和天津南主變下網功率增加，山東受電逐漸增加，京津南部受電逐漸減少。特高壓每增長1 500 MW，北京東下送增加約620 MW，天津南下送增加約345 MW，山東受電增加865 MW，京津南部受電減少870 MW。

　?。?）隨著特高壓輸送功率的增大，順義至通州潮流基本保持不變；北京東至通州潮流逐漸增大，通州至安定潮流逐漸增大，南蔡至安定潮流逐漸減??；昌平至順義潮流逐漸減小，同樣，張南至昌平潮流逐漸減小，門頭溝至張南潮流也逐漸減小；大同至房山潮流逐漸減小，房山至門頭溝潮流逐漸減小，房山至慈云潮流逐漸增大。整體來看，隨著特高壓從北向南輸送功率的增大，北京環網潮流整體從東部向西部流動。

　?。?）北京環網部分線路包括房山-門頭溝、門頭溝-張南、張南-昌平、昌平-順義、北京東-太平、京津南部斷面黃驊-靜海、山東受電斷面辛安-聊城線路潮流變化范圍在500 MW～700 MW之間；順義-北京東線路在特高壓0功率下順義輸送至北京東705 MW，特高壓功率增加，最終潮流變化700 MW；北京東-通州線路在特高壓0功率下北京東輸送至通州765 MW，特高壓功率增加下潮流增大，最終潮流變化1 180 MW。

　　3.2 北京-山東變化分析

　　將錫盟-北京東特高壓功率在0 MW～7 200 MW之間按1 500 MW功率為一檔增長功率，北京電網與山東電網按4:6消納特高壓增長功率，分析北京電網潮流以及華北電網重要省間斷面潮流變化情況。

　　（1）省間潮流斷面功率變化

　　省間斷面潮流功率變化如表3所示。

　　特高壓功率增長，北京電網消納40%為基礎，外受電比例逐漸增加，變化如表4所示。

　　特高壓功率從0 MW增長至7 200 MW，北京電網消納40%的情況下，北京電網受電比例從61.7%增大至75%。

　?。?）北京電網、山東電網按4:6消納特高壓電力下，錫盟-北京東特高壓功率增長對北京東特高壓站至北京電網500 kV線路、山東受電斷面線路潮流影響最大：特高壓功率每增長1 500 MW，北京東-通州和北京東-順義潮流增加300 MW左右；天津南-濟南特高壓輸送增加約510 MW，靜海-黃驊增加200 MW左右，保北-霸州線路減少140 MW。山東受電斷面為辛安-聊城，黃驊-濱州、天津南-濟南，隨著特高壓的增加，每增加1 500 MW，三個受電斷面的增長比例約為1:2:5.5。

　　（3）隨著特高壓功率的增長，北京東主變和天津南主變下網功率增加，山東受電逐漸增加，京津南部受電逐漸減少。特高壓每增長1 500 MW，北京東下送增加約665 MW，山東受電增加877 MW，京津南部受電減少60 MW。

　?。?）特高壓功率從0 MW增長至7 200 MW，北京電網消納40%的情況下，北京電網受電比例從61.7%增大至75%。

　?。?）隨著特高壓輸送功率的增大，北京東-通州潮流增大，順義-通州潮流逐漸減??；通州-安定潮流逐漸增大，安定-南蔡潮流逐漸減小；昌平-順義潮流逐漸減小，同樣，張南-昌平潮流逐漸減小，門頭溝-張南潮流也逐漸減?。淮笸?房山潮流基本保持不變，房山-門頭溝潮流逐漸減小，房山-慈云潮流逐漸減小。整體來看，隨著特高壓從北向南輸送功率的增大，北京環網潮流整體從東部向西部流動。

　?。?）潮流變化在1 000 MW以上的線路包括昌平-順義、順義-北京東、北京東-通州、靜海-黃驊、黃驊-濱州、天津南-濟南。昌平-順義線路在特高壓0功率下昌平輸送至順義1 320 MW，特高壓功率增加潮流輸送方向轉為順義至昌平，最終潮流變化1 500 MW；順義-北京東線路在特高壓0功率下順義輸送至北京東1 200 MW，特高壓功率增加潮流輸送方向轉為北京東至順義，最終潮流變化1 300 MW；北京東-通州線路輸送方向為北京東至通州，最終潮流變化1 600 MW；靜海-黃驊、黃驊-濱州線路潮流變化1 100 MW；天津南-濟南特高壓潮流變化最大為2 600 MW；

　　3.3 津唐承-山東不同比例變化分析

　　調節特高壓輸送功率（從4 500 MW增至6 000 MW），津唐承與山東消納特高比例定為2:8、3:7、4:6、5:5，省間斷面潮流變化情況如表5所示。

　　調節特高壓輸送功率（從4 500 MW增至6 000 MW），津唐承與山東消納特高比例定為2:8、3:7、4:6、5:5，查看電網潮流的變化,分析不同比例下北京電網潮流以及華北電網重要省間斷面潮流變化情況。

　?。?）隨著北京外受電比例的變化，從2:8～5:5，山東電網受電依次減少90 MW、145 MW、90 MW，總減少量為325 MW，減少比例為3.78%；京津南部受電依次增加128 MW、130 MW、110 MW，增加量大致相同，總增加量為368 MW，增加比例為53.64%；天津南-濟南特高壓輸送減低約160 MW，黃驊-靜海線路潮流減低115 MW。保北-霸州線路潮流變化在50 MW之內。不同分電比對北京電網潮流影響不大，對山東受電斷面潮流有一定影響。

　　（2）隨著津唐承電網分電比例增加，津唐承電網機組出力減小，北京東主變和天津南下網功率略有小幅增加，京津南部受電功率增大；同時山東電網機組出力增大，山東受電功率逐漸減低。消納比例從2:8至5:5北京東主變下送增長量依次為10 MW、20 MW、40 MW, 總增加量為70 MW。天津南主變下送增加量依次為30 MW、20 MW、30 MW，總增加量為80 MW?？梢钥闯?，北京東主變和天津南主變下送總增加量大致相同。

　?。?）北京環網潮流變化較小，昌平-順義、順義-通州、通州-安定、房山-門頭溝、大同-房山、房山-慈云、安定-南蔡潮流基本保持不變。張南-昌平潮流略有增加，隨著津唐承電網消納特高壓比例增大，張南-昌平潮流逐漸減少。

　　3.4  北京電網不同外受電比例變化分析

　　選取錫盟-北京東特高壓功率輸送6 000 MW的方式，調節北京電網外受電比例，調節區間為55%～85%，負荷保持不變，通過京津唐中的天津的機組來平衡，山東機組保持不變，分析不同比例下北京電網潮流以及華北電網重要省間斷面潮流變化情況。

　　錫盟-北京東特高壓功率輸送600 MW時，省間斷面潮流變化情況如表6所示。

　?。?）隨著北京外受電比例的變化，從55%～85%，天津南-濟南特高壓輸送增加約126 MW，靜海-黃驊線路潮流增加448 MW，大同-房山線路潮流增加240 MW，房山-慈云線路潮流減低954 MW，保北-霸州線路潮流減低480 MW。山東受電斷面為辛安-聊城，黃驊-濱州、天津南-濟南，隨著北京電網不同受電比例，受電斷面潮流基本保持不變。

　?。?）隨著北京外受電比例增大，北京東下網功率增加，北京東-天津南輸送功率減小，山東和京津南部受電無明顯變化。北京電網外受電比例增加10%，北京東主變下送增加約300 MW。

　　（3）隨著北京外受電比例的增加，北京環網潮流變化增大，北京東下送順義和通州潮流增大；通州-安定潮流減少，南蔡-安定潮流增大；張南-昌平和順義昌平潮流增大；大同-房山潮流增大，房山-慈云潮流減低，房山-門頭潮流增大；門頭-張南潮流減少。整體潮流通過外受電通道流向北京電網。隨著北京電網外受電比例增加，北京東下送和北京500 kV環網潮流變大，對山東和河北斷面潮流影響較小。

　?。?）隨著外受電比例的不斷增大，北京環網潮流變化較為明顯，特高壓北京東下送增大，下送順義從-639 MW～369 MW，變化1 008 MW；下送通州從1 643 MW～2 162 MW，變化519 MW；500 kV環網昌平～順義變化最大，從696 MW～-778 MW，變化1 475 MW；房山～南蔡從568 MW～-358 MW，變化926 MW。

4 結論

　　隨著特高壓輸送功率的增大，原500 kV環網電力多點注入，西電東送的格局因特高壓大電力流的饋入發生改變。在北京電網負荷和消納安排不變的情況下，天津南下網消納特高壓電力不足，而是在北京東下網通過北京東部500 kV環網南送形成穿越，造成北京電網東部分區500 kV主變負載率分布不均，運行壓力較大，安全穩定裕度降低。通過500 kV電網輸送特高壓下網潮流，網絡損耗變大，電網運行經濟性降低。北京電網東部分區500 kV主變負載率分布不均，運行壓力較大的情況依舊存在。

參考文獻

　　[1]北京市2013-2017年清潔空氣行動計劃[Z].北京市政府，2013年9月13日.

　　[2]王凌等.北京公司2015年迎峰度夏供需形勢分析報告[R].北京市電力公司調度控制中心，2015年5月.

　　[3]董楠,李大志,等.北京電網2015年運行方式報告[R].北京市電力公司調度控制中心，2015年1月.

　　[4]齊以濤,彭慧敏,楊瑩，等.三華電網特高壓交直流輸電系統交互影響及控制策略[J]. 2014,47(7):51-56.

　　[5]陳江瀾,張蓓,蘭強，等.特高壓交直流混合電網協調電壓控制策略及仿真研究[J].電力系統保護與控制，2014,42(11):21-27.