电力系统调峰:湖南省电网中长期调峰现状、技术及应用
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1.1 湖南省电力产业发展概述、运行动态分析和存在的问题

1.1.1 湖南省电力产业发展概述

1.1.1.1 湖南产业电力发展回顾

1)电源现状

全省口径,截至2020年年底,湖南省电网装机规模为4915万千瓦,其中水电装机规模为1580.64万千瓦(含抽水蓄能电站装机规模为120万千瓦),火电装机规模为2268.72万千瓦,风电装机规模为669.09万千瓦,光伏装机规模为390.67万千瓦,其他装机规模为5.9万千瓦。2015—2020年湖南省电网新增装机规模为1026万千瓦,新增水电装机规模为46.6万千瓦,煤电装机规模为82.0万千瓦,风电及光伏、生物质等其他发电装机规模为897.3万千瓦。全省水电、火电、风电、光伏发电装机规模比例由2015年的39.4%、56.2%、3.9%、0.4%调整为2020年的32.2%、46.2%、13.6%、7.9%,水电、火电装机规模比例下降。

湖南省电网口径,截至2020年年底,湖南省电网装机规模为4984.29万千瓦,其中水电装机规模为1709.91万千瓦、火电装机规模为2208.72万千瓦,风电装机规模为669.09万千瓦、光伏发电装机规模为390.67万千瓦,分别占总装机规模的34.3%、44.3%、13.4%、7.8%。2015—2020年湖南省电网新增装机规模为1020.2万千瓦,新增水电装机规模为40.9万千瓦、煤电装机规模为82万千瓦、风电及光伏、生物质等其他发电装机规模为897.3万千瓦。湖南省电网水电、火电、风电、光伏发电装机规模比例由2015年的42.1%、53.6%、3.8%、0.4%调整为2020年的34.3%、44.3%、13.4%、7.8%,水电、火电装机规模比例下降,风电和光伏发电装机规模年均增速34.6%、87.3%。

全省口径,2020年湖南全省发电量为1552.1亿千瓦时,其中水电为573.7亿千瓦时、火电为849.1亿千瓦时、风电为98.9亿千瓦时、光伏发电为30.0亿千瓦时,分别占总发电量的37.0%、54.7%、6.4%、1.9%。2015—2020年湖南省水电、火电、风光、光伏发电分别较2015年提高了53.2亿千瓦时、139.2亿千瓦时、76.6亿千瓦时、29.1亿千瓦时。湖南省电网口径,2020年湖南省电网发电量为1570.3亿千瓦时,其中水电为623.9亿千瓦时、火电为817.0亿千瓦时、风电为98.9亿千瓦时、光伏发电为30.0亿千瓦时,分别占总发电量的39.7%、52.0%、6.3%、1.9%。2015—2020年湖南省电网水电、火电、风光、光伏发电量分别较2015年提高55.2亿千瓦时、155.1亿千瓦时、76.6亿千瓦时、29.1亿千瓦时。2015年和2020年湖南省电网装机情况见表1-2。

表1-2 2015年和2020年湖南省电网装机情况

2)电网现状

(1)对外联络。湖南省电力系统是华中电力系统的重要组成部分,处于华中电力系统的南部,经葛换—岗市、孱陵—澧州双回等三回500kV联络线与湖北省电网联系。2017年6月祁韶特高压直流(祁韶直流)投运,与甘肃省电网形成点对点联络。

(2)省内网架。目前,全网分为湘东(长沙、株洲、湘潭)、湘南(衡阳、郴州、永州)、湘北(岳阳)、湘西北(常德、益阳、张家界)、湘中(娄底、邵阳)、湘西(怀化、自治州)等6个区域、14个供电区。其中,湘西北、湘西为两大主要的电源送端地区,湘东、湘南为两大主要的负荷中心受端地区。省内网架已形成覆盖全省主要负荷中心和电源基地,西电东送、北电南送的供电格局。省内已建成岗市—五强溪—民丰—长阳铺—宗元—紫霞、澧州—复兴—艾家冲—鹤岭—韶山换—船山—苏耽、沙坪—鼎功—星城—古亭—雁城等3条南北向500kV输电通道,以及五强溪—岗市—复兴—沙坪、五强溪—民丰—南岸—鹤岭—韶山换—云田、牌楼—长阳铺—船山—雁城、艳山红—宗元—紫霞—苏耽等4条东西向500kV输电通道,交织形成了湘东不完全双环网和湘南单环网。

(3)供用电格局。湖南省内电源集中在西部和北部(装机规模占比达63%),负荷中心位于东部和南部(负荷占比超过60%),湖南省主电网担负着“西电东送、北电南送”的供电保障任务。此外,湖南省水电装机规模比重大,且80%以上的调节性能较差,丰枯季节性特征明显。

(4)主电网规模。截至2020年年底,国网公司在湘资产中拥有500kV变电站23座(不含艳山红开关站),主变48组(144台),容量为4325万千瓦;220kV变电站179座(不含康田、黄秧坪、唐家坪开关站),主变340台,容量为5685万千瓦。国网公司在湘资产拥有500kV交流线路73条,长度为4944km(含葛岗线在湖南境内的91km和孱澧I、Ⅱ线在湖南境内的89km);220kV线路587条,长度为16284km。

3)跨区跨省送受电情况

2020年,祁韶直流和鄂湘联络线实际输入电量为314.3亿千瓦时,同比增长28.6%。

(1)祁韶直流方面。祁韶特高压直流工程于2017年6月投运,通过加装调相机、优化运行方式、挖掘电网潜力等措施,祁韶直流最大送电能力由投运时的140万千瓦提升到550万千瓦,送入电量从2017年的63.5亿千瓦时提升至目前的215.2亿千瓦时,2020年省内高峰负荷时刻,祁韶直流出力433万千瓦,占全省出力的13.0%。为全力消纳低价外电,加大省外购电力度,优化祁韶交易计划和送电曲线、统筹安排跨省跨区通道检修和省内开机方式,支撑祁韶直流、鄂湘联络线电量消纳,2020年祁韶直流输送电力和日电量分别首次突破500万千瓦、1亿千瓦时,创历史新高。

(2)鄂湘联络线方面。2020年省内高峰负荷时刻,鄂湘联络线出力135万千瓦,占全省出力的4.1%。2020年鄂湘联络线实际输入电量99.1亿千瓦时,“十三五”期间年均减少6.9%。为统筹祁韶直流和鄂湘联络线运行方式,充分利用外来电受入容量,需提前消纳和置换消纳三峡、葛洲坝电力电量,尽量扩大外来电消纳规模。

1.1.1.2 湖南省电力需求分析

1)“十三五”期间湖南省用电量分析

2020年湖南省全社会用电量为1929.3亿千瓦时,2015—2020年期间年均增速为5.9%。进入“十三五”以来,供给侧结构性改革成效开始显现,随着稳增长等政策的实施,全社会用电开始反弹回升,2015—2019年增速恢复至6.5%。2020年因受疫情影响,全社会用电量增速下滑至3.5%,2015—2020年湖南省全社会用电量增长情况见图1-2。

图1-2 2015—2020年湖南省全社会用电量增长情况

2)用电结构分析

2015—2020年湖南省全社会用电量构成情况见表1-3。第一产业用电量的增长对全社会用电量增长贡献率较低。“十二五”以来,随着国家宏观调控和全球经济波动影响,全省第二产业用电量增速大幅下降。2016年第二产业因高耗能用电持续下滑,用电量下降4.4%;2017年随着经济形势的好转,第二产业用电量有所回升;2020年在高基数的基础上,第二产业小幅增长4.3%;第三产业用电量保持了快速增长的发展趋势,2020年,第三产业受疫情冲击影响最大,首次出现近十年以来的负增长,较上年降低0.5%;居民生活用电量在2015—2020年期间的增速为10.1%,居民生活用电量的增长已经成为湖南省全社会用电量增长的重要来源。

表1-3 2015—2020年湖南省全社会用电量构成情况

在湖南省全社会用电结构中,第一产业因统计口径调整,其用电量在全社会用电中所占比重已下降至0.91%;第二产业的用电量所占比重呈下降趋势,但所占比重仍然最高;第三产业的用电量所占比重由2015年的14.88%上升至2020年的18.09%,呈逐年上升趋势。居民生活用电量所占比重由2015年的22.7%上升至2020年的27.60%,呈逐年上升趋势。全社会用电量结构趋势变化与近年来三次产业结构调整趋势保持一致,第三产业对湖南省经济增长贡献不断提升,第二产业比重逐渐下降。同时居民生活水平的不断提升及电网的不断发展,使居民生活用电量比重逐年提升,如图1-3所示。

图1-3 2015、2020年全社会用电量结构对比