福建宁德核电站输电系统规划简介.doc

福建宁德核电站输电系统规划简介华东电力设计院随着我国经济的发展，生活水平的提高，我国的能源供应逐渐吃紧，对煤、石油、天然气等不可再生资源的消耗日益增加，积极发展大型核电已成为我国能源发展的重要战略。目前核电的发展与我国电力发展水平不相适应，因此国家有关部门规划到2020年全国400万kW级的核电厂发展到10个，核电装机容量达到4000万千瓦，核电在全国总装机中的比重占4左右。1. 宁德核电工程概况本工程前期工作开始于2004年初，由大唐国际发电有限公司投资建设。综合各种条件，最终确定以备湾厂址开展电厂可研工作。2005年5月31日，大唐国际发电公司与中国广东核电总公司（简称中广核）签署电厂协议，一期工程中广核参股51，大唐国际参股49，建设2台百万级核电机组，二期工程中参股比例调整为中广核参股49，大唐国际参股51，电厂最终规模6台百万千瓦级。一期工程投资约为240亿元，注册资本金为工程建成价的20，按资本金收益率8测算，本工程平均上网电价356元/MWH。根据委托函中的工程设想，宁德核电厂规划容量6X1000MW，一次规划布置，分期实施；一期工程建设2台1000MW级压水堆核电机组，设想2008年初开工，首台机组建设工期为60个月，两台机组间隔9个月，第一台机组于2012年年底投产，第二台机组于2013年9月投产。机组选型满足安全性、经济性、成熟性、国产化等的要求，主要技术参数和经济指标满足第三代核电机组要求，二期、三期机组在20152020年间投产。2.本工程在电力系统中的作用和定位首先，发展核电是福建能源供应可持续发展的长远大计。发展核电是能源供应多元化战略的重要组成部分，有利于缓解福建一次能源供应的紧张状况、减轻运输压力，推进福建电源结构多元化的进程，有利于提高能源供应安全性，为福建能源供应的可持续发展打下良好基础。其次，发展核电是环境保护的要求。福建省东、南面临海，西、北部多高山，大气扩散条件差，地区大气环境容量较小。近两年许多污染物排放量已接近国家“十五”总量控制指标，环境容量已十分有限。核电是清洁能源，发展核电是减少大气污染排放的有效途经。再次，发展核电可优化电源结构。华东地区作为全国经济最发达的地区之一，目前核电装机容量仅占总装机容量的3%，远远低于世界平均水平。因此，华东电网发展核电还有较大的空间。目前，福建电网没有核电机组，径流水电比重较高，在福建沿海发展核电，可以改善福建电源结构，提高供电可靠性。第四，核电机组上网电价具有竞争性。随着我国核电工业的发展，核电规模的扩大，核电机组将逐步采用国产化设备，造价将大大降低，与燃煤机组相比，国产核电机组的上网电价将具有较强的竞争性。根据本工程初可研究报告，本工程平均发电成本在0.209元/kWh，含税上网电价为0.341元/kWh。根据福建省规划设想，至2020年福建核电将占福建装机容量的13，在福建电网中起到重要作用，并且在电网运行中承担基本负荷，本工程建成后，将成为福建主力电厂，年利用小时为7000小时。通过对福建能源资源情况和全国资源分布情况的分析，认为福建核电的定位应是满足福建电力负荷增长的要求，根据福建各区域的电力盈亏分析，本电厂的主要送电方向是三明南平地区和厦门泉州地区并兼顾福州地区。3. 宁德核电的输电方向，总体输电方案核电厂规模容量大，利用小时数高，宜接入地区后备电源较少，电力缺额持续扩大的地区或接入特高压电网参与大电网的电力分配、调剂。宁德核电厂位于宁德的最北地区，按福建“十一五”规划的电网结构，西部三明、南平地区将新建500kV变电所，电网形成宁德南平三明水口福州宁德的单环网结构，宁德、福州地区向西送电约1100MW。由于西部地区电源建设条件相对较差，水电开发潜力也有限，因此两地区受进电力有逐年增加的趋势，与沿海地区的联系应进一步加强。根据福建省各地区的电力盈亏情况和全国特高压规划，宁德核电的输电方向主要在南平三明地区和厦门泉州地区。方案一：按照电厂建设方对本工程的进度安排，2012年一期工程2X1000MW投产，此时全国特高压网未进入福建电网，因此首先考虑以500kV电压将电力送往南平三明地区，建设宁德核电南平的2回线路，线路长度约220km，电厂第三回线路接宁德变，线路长度约90km，宁德东根据地区负荷发展情况建设，届时开断接入宁德核电宁德线路。二、三期投产时，福建电网已形成特高压电网，机组升压至1000kV电压，以2回150km特高压线路接入福州特高压站，经福州特高压泉州特高压线路与厦泉电网连接，核电根据地区负荷发展和装机情况在特高压电网中调配。最终，宁德核电厂出3回500kV线路，2回1000kV线路。接入系统方案一见图3.1。方案二：如果特高压进入福建电网迟于宁德核电二期投产时间，考虑二期机组仍接入500kV电网，为满足4X1000MW机组容量的送出，在一期基础上增加宁德核电宁德的第二回线路，三期以2回特高压线路送福州特高压站，最终电厂送出形成4回500kV线路，2回特高压线路的规模。接入系统方案二见图3.2。方案三：宁德核电全部以特高压送出，可能的情况是宁德核电一期推迟至特高压建成后或为配合宁德核电一期送出，福建网内形成特高压网，之后再与全国特高压网接口。三明南平所需的电力通过福州特高压降压后转送，东西之间的500kV电网需要适当加强。本方案宁德核电出2回特高压线路，送电6X1000MW。接入系统方案三见图3.3。图3.1 宁德核电接入系统方案一（2020年） 图3.2 宁德核电接入系统方案二（2020年） 图3.3 宁德核电接入系统方案三（2020年）2015年过渡方案：考虑结合2020年的规划电网提高2015年福建南北方向的输电能力。以下主要分析两种情况： 20122015年全国特高压电网未进入福建，但福建电网南北方向需要加强，因此考虑在福建省内先期建设宁德泉州的特高压降压运行线路，相应原来由特高压送入福建的2000MW电力，通过福建电网内新增装机补偿，从电网方面看这部分装机宜配置在福建南部地区以减轻电网输电压力；潮流计算中为校核电网的输电能力也考虑了补偿装机全部在福建北部电网的装机方案。2015年特高压升压运行，此时特高压受进北方电力2000MW。4. 电气计算及方案推荐a潮流计算潮流计算的目的是对宁德核电厂输电方案进行潮流分布的分析，对方案作出评价，校验方案对装机不确定性的适应能力，主要运行方式包括高峰、低谷、主要线路N-1、多重故障和核电厂全停等。由潮流计算可知，方案二由4回500kV线路送出5000MW，潮流分布情况较好，而方案一由特高压送出4000MW、方案三需要送出核电厂的全部容量6000MW，发生故障对电网冲击较大。从2020年潮流情况看，方案二（4X1000MW接入500kV, 2X1000MW接入特高压）由于有福州特高压在沿海500kV通道中的缓冲作用，通过500kV沿海的潮流增量对电源变化不敏感，特高压通道和500kV通道中的潮流分配较好，特高压福州变降压容量要求不高，特别是可以避免浙江福建两个电压等级联网线路的潮流迂回问题，特高压线路的受电能力能充分利用。2020年通过交流特高压受进区外电力4000MW，地区装机2000MW接入特高压电网，因此本地电源支撑应已足够。与2020年相比，2015年福建电网有如下几个主要的变化：金沙江特高压直流未落点泉州地区；赣州泉州的特高压线路未投产；温州福州泉州特高压建成后计划送电福建2000MW，西部水电直流已落点上海南汇、苏州、金华地区，其中分电福建约2000MW，合计浙江福建电网断面需要受进4000MW。以上变化对福建电网北电南送的压力很大，校核的目的是研究过渡方案的适应能力。20122015年宁德福州特高压泉州特高压线路降压运行，如全国特高压电网进入福州推迟至2015年后，则原计划通过特高压输送的北方煤电2000MW将不能送到福建，福建电网需要在网内新增相当容量的装机，如这些装机安排在福建北部，特高压降压运行线路转移了约1200MW的潮流，西部三明龙岩通道南送约1000MW电力，主要转送宁德核电的电力，莆田泉州北断面的潮流达到了2X1240MW左右，其中一回线路发生故障，另一回线路的潮流达到2230MW，已到了线路的极限输电能力，因此需要在电源布局上作合理调整，如安排一定量的电源在漳州、泉州等南部地区。如果三明地区投产CFB电厂2X300MW替代福建北部沿海电厂，潮流格局没有大的变化，宁德核电南平线路潮流仍达到1500MW左右。2015年特高压升压运行后，特高压福州泉州线路的潮流可提高到约2000MW，可明显减轻沿海500kV通道的输电压力。福州泉州特高压故障退出后，莆田泉州北每回线路的潮流可达到1800MW，在线路热稳定能力范围之内；若2015年三明地区有600MW的新增火电装机，对福建潮流格局无大的影响，宁德核电南平两回线路送电1300MW左右。b短路计算和暂态计算不同的输电方案主要对福建北部电网的短路电流水平有影响，三个方案中对北部500kV电网短路电流的影响程度与接入500kV机组数量直接相关，由大到小的排列次序为方案二、方案一、方案三，北部地区短路电流较大的变电所有宁德、福州、连江变，宁德变短路电流为4753kA,目前宁德变电所选用63kA断路器，因此有较大裕度。福州变短路电流已接近其50kA的断路器开断能力，方案三最小，为48.1kA,不同方案级差约0.6kA。连江为规划中的变电所，2020年短路电流为4648 kA 左右，建议选用63kA断路器。福建电网其他变电所短路电流能满足要求。从短路电流计算结果看，不同方案对短路电流影响较小，非决定因素。暂态计算表明，各方案N-1、N-2故障方式或电网主要线路发生共因多重故障，系统均能保持稳定，核电厂电压恢复情况较好。对方案二即使发生同方向的两回线路同时发生故障，4台机组仍能保证稳定送出。C方案技术经济比较宁德核电位于海边，盐雾对高压配电装置影响较大，为提高电厂运行可靠性，比较中高压配电装置按GIS设备考虑，采用3/2开关接线，各方案的接线见图111113，目的是为了估算各方案中主要设备的投资差别，确定推荐方案。由于方案三中6台核电机组全部接入特高压，电厂只出一个电压等级，送出通道利用较充分，虽然考虑了电网由于接入特高压容量增多而需要多配置特高压降压容量和500kV输电线路的因素，综合费用仍最少。方案二由于500kV线路输电能力利用较充分，费用其次。方案一投资最大，但按差价占总投资的百分比计，三个方案的投资差别也仅为4左右。 d. 方案推荐 综合比较以上结论，本报告推荐方案二，即电厂一二期4X1000MW通过4回500kV线路、三期2X1000MW通过2回特高压线路送出。500kV 线路2回接南平（2X220km）、2回接宁德(2X90km)，特高压线路2回接福州特高压站（2X150km）。通过核电厂安全运行所必须的安全电源要求的分析，认为只要保持电网有两路相互独立的优先电源，配合电厂自备保安电源，在电气方面即能满足核电厂安全运行的要求，因此核电厂的送出线路可只出2回，特高压设备较昂贵，按此原则；对于接入500kV的机组，一期时按N-2原则建设通道，提高送电可靠性，并为二期扩建创造条件，从本电厂的推荐方案看，二期接入后电厂仍能满足N-2的要求。5. 核电站输电系统走廊初步规划宁德核电一二期接入的宁德和南平2个500kV变电所，均已列入福建“十一五”规划，其中宁德变电所位于宁德八都镇，计划2006年投产。南平变位于南平地区建瓯市南约10km，计划2008年左右投产。三期接入的福州特高压站站址尚未确定，预计应在福州地区西部，进入福州地区后的走廊情况需在站址确定后进一步落实。宁德电厂三条出线走廊沿线均为山区，路径初步选线以避让大中城镇、过于密集的村庄以及过高过陡的山脉为主要原则。至宁德变线路自电厂向西出线，从牙城镇北侧经过，避开霞浦县（松城镇），向西从溪尾镇、湾坞乡旁经过，自八都镇南侧进宁德变，线路长度约90km。至南平变线路较长，约220km，自电厂向西约60km均在山区走线，自福安市南面经过，后约150公里也均为山区，从周宁县南、屏南县北穿过，向西进南平变。由于沿线均为山区，所以线路曲折系数较低，但须注意沿线的压覆矿藏情况。至福州特高压站线路自宁德电厂偏北侧间隔出线，由于福州特高压站址在福州地区西部，故至福州站线路须跨越宁德至南平的线路。为避免线路过于绕远，在电厂出口附近即挑选一合适位置跨越宁德至南平线路，后可平行于宁德至宁德变线路北侧向西走线，绕开宁德变电所后向南转向，从宁德市西面经过，