近年來,我國(guó)部分經濟發達地區的負(fù)荷密(mì)度呈逐年上升趨勢,有(yǒu)些城市的(de)負荷密度甚至超過了巴黎、悉尼等世界經濟發達的地區,對電力(lì)運行(háng)與發展帶來較大(dà)影響。電力空間負荷(hé)密度(下稱負荷密度)是表征單位(wèi)供電麵積負荷大小(xiǎo)的參數,能直觀反映地(dì)區負荷(hé)分布(bù)密集程度(dù),通常用來(lái)衡量、預測地區電(diàn)力負荷發展水平及前景,指導城市電網規劃與建設,對地區經濟產業布局及優化也有指導作用。
本文對珠三角(jiǎo)地區主(zhǔ)要城(chéng)市負荷(hé)密度的現狀(zhuàng)及發展趨勢(shì)進行了調查,對高負荷密度(dù)可能引發(fā)的電力發展及運行方麵(miàn)的問題進行了研究,並從城市和電網規劃以及政策導向等方麵提出了有(yǒu)關建議。
一、珠三角與世界主要城市負荷與人口密度對比負荷密度與地區能源構成(chéng)、經濟發展水平、居(jū)民生活水平、產業類型、用地性質和土地開發強(qiáng)度等因素相關,目前無統一計算方法,通常采用城市年大供電負荷或(huò)年平均(jun1)供電負荷除以城市供電麵積得出。本文采用年大供電負荷(hé)計算。
珠江三角洲地區包括廣州、深圳、珠海、佛(fó)山、東莞、江門、惠州、肇慶、中山等九市,是我(wǒ)國(guó)發達的經濟區之一。“十一五”期(qī)間,珠三角地區負荷密度以年(nián)均9.2%的速度增長(zhǎng),至2010年,達0.98兆瓦/平方千米,已接近北京市(shì),是世界負荷密度大的地區之一。廣州、深圳、佛山、東莞等(děng)珠(zhū)三角核心(xīn)區域的負荷密度達(dá)到2.57兆(zhào)瓦/平方千米,高於北(běi)京、悉尼等城市。局部區域,如深圳(zhèn)、東莞的負荷密度分別高達6.18和4.28兆瓦/平方千米,已接近世界負荷密度大的紐約、香港、東京等城市。珠三角主(zhǔ)要城市與世界主要城市負荷密度和人口密(mì)度對比情(qíng)況(kuàng)如下圖(部分數據來(lái)自新聞報道和當地(dì)電(diàn)力公司發布的統計數據)。
近年來,珠三(sān)角地區電力需求仍保持年均9%以上的高速增長態勢,而(ér)同期紐約、東京、香港等城市電力需求年均增幅均低於1%,甚至負增長。預計珠(zhū)三角地(dì)區2015年負荷密(mì)度將(jiāng)達1.07兆瓦/平方千米,而區內電源裝機僅能滿足51%的負(fù)荷需(xū)求。
負荷密度的快速增(zēng)長加大了供電壓力,並帶(dài)來了一係列安全風險。
一是增加了負荷中(zhōng)心區(qū)電力供應的壓力。珠三角地區屬典型的受端電網,變電容量占全省的78.9%,負荷約占全省負荷的80%,電源裝機僅能滿足區內57%的負荷需求,需從西(xī)部、粵(yuè)東、粵北遠距離、大容量送入電(diàn)力。隨著負荷密度的增加,加上珠三角地區環境容量不足,珠三角地區對外部電能的依(yī)賴性越來越(yuè)強,保障(zhàng)珠三角電力(lì)供應的壓力將越來越大。預計今年迎峰度夏期間,珠三角地區(qū)大電力缺口(kǒu)將達600萬千瓦。同時,廣州中部、深(shēn)圳、東莞等局部地區,由於變配電能力不足,即使在電源充足的情況下,部分時(shí)段仍需限製(zhì)用電。
二是電網建設難度及建設成本不斷提高。高負荷密度需要高電壓等級、大容量的輸變電設施提高供電(diàn)能力,如東(dōng)莞地區已建成4個500千伏變電站。而珠三角負荷中心區域的(de)土地開發利用率已經很高,征地難、地價(jià)高是電力(lì)建設中的突出問題,很難找到(dào)合適地塊(kuài)和通道建設變電(diàn)設施及接入線路,如廣州220千伏永福變電站(zhàn)建設受阻五年,500千伏獅桂線中山段建設受阻一年。半地下、地下(xià)變電站以及地下電(diàn)纜方式(shì)可在一定程度上緩解征地難的問題,但需要增大(dà)2-3倍電網建設成本。2010年珠三角地(dì)區單位電量(liàng)電網投資0.11元/千瓦時,較2005年提高83%,“十一五”年均增速12.9%,單位電量投資增速明顯高於電量年均9%的增速。
三(sān)是電力安全運行風險不斷增加。負荷高度集中(zhōng)導致珠三角變電站布點密集,電網結構緊湊,一基鐵塔撐著(zhe)多回線路(lù)、幾百萬(wàn)千瓦的電力,安全風險較大。加之區外(wài)長距離、大功率電源送入珠三角(jiǎo),一旦發生電網事故,很可能迅速(sù)擴大,加大大麵積停電的風(fēng)險。美(měi)國紐約(yuē)電網負荷(hé)密度高、受電特性明顯,與珠三角電(diàn)網特性類似(sì),於(yú)1977年和(hé)2003年分別發生了(le)因電壓崩潰引起的大麵積停電事故,值得反思和借鑒。近年來,珠三角地區500千伏短路(lù)電流持續升高,2008年(nián)為(wéi)56千安,2011年達66千安。已有部分500千伏站點故障(zhàng)時短路電流超過設備設計極限(63千安),存在係統故障後設備(bèi)損壞並擴大事故的嚴重風險。同時,由(yóu)於珠三角負荷密(mì)度大的中心城區未配備足夠的動態無功(gōng)補償容量以(yǐ)及事故應急電源和(hé)黑啟動電源,當係統(tǒng)發生嚴重故障時,極易引(yǐn)發(fā)電壓崩潰導致係統瓦解和大(dà)麵積停電,且難以快速恢(huī)複(fù)。
三、有關建議紐約、東京等城市早在上世紀80年代(dài)就開始研究應對高負荷密度的措施,尤其是紐約大(dà)停電之後,進一步加大了研究、監測(cè)和控製力(lì)度(dù)。近(jìn)幾年,國外部分發達城市的負荷密度已呈緩(huǎn)慢增長態勢,借鑒他們的經驗,結合我(wǒ)國(guó)實際,要合理解決高負荷密度引發的電力安全供應方麵的問題,在完善(shàn)技術手段的(de)同時,更需在電力與(yǔ)城(chéng)市協調發展、電力與產業協調發展等方麵加大力度。
(一)加強(qiáng)電網分層分區(qū)管(guǎn)理,通過技術手(shǒu)段降低(dī)電網(wǎng)運行(háng)風險在現有係統條件(jiàn)下,通過加強電網分層分區管理,優化(huà)電(diàn)網結構和電源配置可有效緩解高負荷密度(dù)引發(fā)的電力安全運(yùn)行風險。廣(guǎng)東電網公(gōng)司采(cǎi)取500千伏電(diàn)網解環、220千伏電網分區運(yùn)行及變電站(zhàn)開關增加小電抗等措施降低短路電流(liú),有(yǒu)顯著的效果。但也對係統的運行特性(xìng)、可(kě)靠性和(hé)網損帶來一些影響,需(xū)要更(gèng)深入(rù)的研究(jiū),管理層麵(miàn)和技術(shù)層麵要妥善應對。
(二)建立綜合能源規(guī)劃機製,優化電網結構(gòu)與電源配置(zhì)開展綜合能源規劃,統籌協調電網、電源規劃與建設。推動在負(fù)荷中心區,特別是現代化中心城區發展分布式清潔、高效支撐電源及事故應急電源(yuán),提高電力(lì)長期保障能力和城市電力安全應(yīng)急能力。在負荷(hé)密度大的區域建設分布式動態無功補償裝置,滿足係統動態(tài)無功補償的需要。將電網規劃納入地方城市發展規劃,以(yǐ)法定形式予以確(què)認,解決電力建設征(zhēng)地難問題。
(三)引導產業升級與轉移,促進電力與產業布局(jú)的協調發展既強調電力服務於經濟發展、滿足生產需(xū)求,又把電力作為產業發展的(de)約束條件,利用(yòng)行政手段、市(shì)場機製和價(jià)格杠(gàng)杆促進產業合理布局,梯度轉移。在電源相(xiàng)對集中、負荷密度較低的地區,優先發展(zhǎn)工業(yè)項(xiàng)目,一方(fāng)麵促進該地(dì)區經濟發展,增加電力消納能力,減少外送,緩解輸電通道緊張等壓力,另一方麵,有利於(yú)促進(jìn)區域協調發展(zhǎn),同時緩解負荷密度(dù)較大的地區短路電流繼續增大、安(ān)全風險大等問題(tí)。統籌規劃,協調發展,提高資源配置的總(zǒng)體效率及保障能力,乃長遠解決之道。