國內(nèi)外電力流向及規(guī)模優(yōu)化研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析

宋福龍，張琳，孫珂，孫英云，肖筍

(1.國網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，北京市100052;2.華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，北京市102206)

0 引言

我國能源資源的分布和消費(fèi)在地理分布上存在突出的矛盾，76%的煤炭資源分布在北部和西北部、80%的水能資源分布在西南部、絕大部分陸地風(fēng)能和太陽能資源分布在東北、華北和西北(“三北”)地區(qū)［1］，而負(fù)荷中心主要分布在中東部地區(qū)，2010年中東部16省用電量占全國用電總量的69%［2］。我國能源資源的稟賦決定了能源資源需要進(jìn)行大范圍的優(yōu)化配置，能源基地的電力將大規(guī)模送往華北、華中和華東(“三華”)負(fù)荷中心。隨著我國能源梯次開發(fā)向西部和北部轉(zhuǎn)移速度加快，能源產(chǎn)地和能源消費(fèi)地之間的輸送距離越來越遠(yuǎn)、能源輸送的規(guī)模越來越大。

我國智能電網(wǎng)建設(shè)的步伐不斷推進(jìn)，“堅(jiān)強(qiáng)”和“新能源接入”是智能電網(wǎng)的重要內(nèi)容［3-5］，一方面源自電力系統(tǒng)事故的慘痛教訓(xùn)，另一方面源自化石能源的日益枯竭。堅(jiān)強(qiáng)的電網(wǎng)要求具備事故緊急功率支援的能力，這將會(huì)產(chǎn)生大規(guī)模的電力流動(dòng);同時(shí)新能源的接入也會(huì)使得電力流動(dòng)更加靈活。

1 國外電力流向發(fā)展規(guī)模和趨勢

1.1 美國電力流向分析

1.1.1 美國能源分布整體情況

美國能源分布相對均衡，煤炭、水力資源在美國大陸東西部均有分布，相應(yīng)的電源也主要集中在東部和西部地區(qū)，中部地區(qū)電廠密度相對較小，這與美國負(fù)荷分布一致，如圖1所示。

美國的可再生能源分布相對集中，尤其是太陽能資源，可開發(fā)資源多集中在西南部地區(qū)。對于天然氣和石油資源來說，美國目前已有較為完善的石油和天然氣管網(wǎng)(如圖2、3所示)，運(yùn)輸成本不高［6-7］。

根據(jù)美國能源信息管理中心公布信息，2009年美國凈發(fā)電量為3.95×1012kW·h，售電量約為3.60×1012kW·h。2009年三大主要發(fā)電能源(煤、天然氣和核電)占發(fā)電量的88%，石油相關(guān)能源占1%，水電占7%，其他再生能源占4%［8-9］。

1.1.2 美國負(fù)荷分布及發(fā)展情況

美國各地存在著負(fù)荷不平衡現(xiàn)象，總體來講，東西部沿海地區(qū)人口密度較大，負(fù)荷密度也較大，而中部地區(qū)，尤其是中北部地區(qū)人員稀少，負(fù)荷密度相對低一些［8-9］。美國各州年電力負(fù)荷分布如圖4所示。

1.1.3 美國電力流向分析及發(fā)展趨勢

目前，美國尚未出現(xiàn)全國范圍內(nèi)的大規(guī)模電力流動(dòng)，主要原因有:

(1)美國一次能源(煤炭、水力)分布相對較為合理，發(fā)電廠和負(fù)荷的分布也較為匹配，能源資源在很大程度上可實(shí)現(xiàn)就地平衡，無需大規(guī)模的電力流動(dòng)。

圖4 2009年美國各州年電力負(fù)荷分布Fig.4 Power load distribution in the American states in 2009

(2)美國天然氣發(fā)電比例占總發(fā)電量的23%，而目前已有成熟的天然氣和石油管網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)能源資源的優(yōu)化配置，新建大規(guī)模輸電線路來取代原有的輸氣方式的必要性不強(qiáng)。

(3)歷史原因。美國電網(wǎng)最初是電力公司根據(jù)當(dāng)?shù)刎?fù)荷和電源情況建設(shè)的孤立電網(wǎng)，發(fā)電和用電一般在本地平衡。雖然電網(wǎng)規(guī)模在逐漸擴(kuò)大，但電網(wǎng)公司仍屬私人所有，考慮到輸電網(wǎng)建設(shè)成本巨大，這些私營電網(wǎng)公司對大容量、長距離電能傳輸?shù)男枨蟛淮螅?0］。

雖然美國目前尚未出現(xiàn)全國范圍內(nèi)的大規(guī)模電力流動(dòng)，但由于各地能源的特點(diǎn)不同以及不同能源方式的互補(bǔ)要求，美國各個(gè)電網(wǎng)內(nèi)部也存在著一些典型的電能流動(dòng)方式，主要包括加拿大“水電南送”、PJM電網(wǎng)“西電東送”以及加利福尼亞獨(dú)立系統(tǒng)(CAISO)“北電南送”等［11］。

經(jīng)過多次大停電事故后，美國政府和電力工業(yè)界逐漸發(fā)現(xiàn)輸電設(shè)備老化、區(qū)域交換能力不足等問題制約了美國電網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展，因此在Grid 2030中提出了建設(shè)全國范圍內(nèi)的聯(lián)合電網(wǎng)的展望。但考慮到美國煤炭、天然氣等資源分布較為均衡，天然氣管網(wǎng)等資源配置設(shè)施非常完善，在可以預(yù)見的將來，與我國大范圍、大規(guī)模的資源優(yōu)化配置不同的是，美國電網(wǎng)的大規(guī)模電力流動(dòng)將側(cè)重于:(1)事故情況下的緊急支援;(2)可再生能源的接入。圖5展示了美國太陽能資源開發(fā)可能對美國電力流向的影響。當(dāng)美國太陽能發(fā)電開發(fā)到一定程度之后，將出現(xiàn)從美國西南地區(qū)(太陽能資源豐富地區(qū))到負(fù)荷中心(西部沿海為主)的電力流向。

1.2 歐盟電力流向分析

1.2.1 歐盟能源分布整體情況

歐盟地區(qū)能源資源，尤其是化石能源資源相對較少。歐盟委員會(huì)調(diào)查顯示，歐盟煤炭儲(chǔ)量占世界總量的3.5%，天然氣儲(chǔ)量和鈾儲(chǔ)量均不到世界的2%，石油儲(chǔ)量不到世界的1%(如圖6所示)。歐盟本地化石能源相對有限，是世界上一次能源的最大進(jìn)口地區(qū)。據(jù)研究，在2030年之前，歐盟對外能源依存度將達(dá)到70%，其中天然氣進(jìn)口(如圖7(a)所示)將由40%增加到70%，石油進(jìn)口(如圖7(b)所示)可能由76%增長到90%，煤炭進(jìn)口(如圖7(c)所示)將由50%增加到70%［8-9］。

圖5 太陽能資源開發(fā)可能對美國電力流向的影響Fig.5 Impact of solar energy resource development on electricity flows in USA

圖6 歐盟能源資源分布Fig.6 Energy resource distribution in EU

歐盟水力資源較為豐富，可開發(fā)水力資源電量約為1.8×1012kW·h，占世界可開發(fā)水力資源的18%，但其分布并不均衡，主要集中在北歐地區(qū)和南歐的瑞士、意大利等國。

1.2.2 歐盟負(fù)荷分布及發(fā)展情況

歐盟各國電力負(fù)荷發(fā)展不均衡，總體來講，經(jīng)濟(jì)和人口大國的用電負(fù)荷較高，如德國、法國、英國、意大利等，如圖8所示。

目前，歐盟電力結(jié)構(gòu)中，可再生能源占比22%，為世界最高。同時(shí)，天然氣發(fā)電比重為18.7%，傳統(tǒng)火電為25%，核電為28.1%(主要集中在法國、德國等負(fù)荷密集地區(qū))，歐盟發(fā)電站分布情況如圖9所示。

1.2.3 歐盟電力流向分析及發(fā)展趨勢

歐盟電力流向和美國有類似之處。由于能源資源的分布與負(fù)荷分布較為匹配，目前并未出現(xiàn)大規(guī)模電力流動(dòng)情況，但石油、天然氣等一次能源流動(dòng)現(xiàn)象較為明顯，這也在一定程度上抑制了電力流的產(chǎn)生。在北歐等地區(qū)出現(xiàn)了內(nèi)部的典型電力流，這主要是由于北歐水電資源豐富，占比超過50%，主要位于西北部，而負(fù)荷中心主要位于北歐的南部。為滿足負(fù)荷中心的用電需要，電力流向整體呈現(xiàn)由西北向東南的格局［12-13］。

隨著歐盟電網(wǎng)建設(shè)的逐步加強(qiáng)，以及北歐水電資源、風(fēng)電資源和南歐太陽能資源的進(jìn)一步開發(fā)，未來歐盟電力流向?qū)⒅饕尸F(xiàn)從南、北方向向中央負(fù)荷中心(德、法、意大利等國)匯集的特征［14］，主要包括北歐水電和北海海上風(fēng)電南下，南歐包括撒哈拉地區(qū)的太陽能發(fā)電南上等。歐盟現(xiàn)在和預(yù)計(jì)的未來能源組成如圖10所示。

1.3 俄羅斯電力流向分析

1.3.1 俄羅斯能源分布整體情況

俄羅斯是世界上煤炭、石油、天然氣、核燃料以及經(jīng)濟(jì)水能資源蘊(yùn)藏最豐富、生產(chǎn)能力最大的國家之一［15-16］。俄羅斯是世界第二大產(chǎn)油國，其原油主要蘊(yùn)藏在東部和北部地區(qū)，其中西西伯利亞和伏爾加—烏拉爾地區(qū)的原油儲(chǔ)量占全俄原油總儲(chǔ)量的3/4。俄羅斯天然氣的探明儲(chǔ)量占世界的1/3以上，主要分布于西西伯利亞地區(qū)，其探明儲(chǔ)量占全俄總儲(chǔ)量的4/5左右。南西伯利亞地區(qū)是俄羅斯的主要產(chǎn)煤區(qū)，產(chǎn)量約占全俄的1/3以上。俄羅斯的電力工業(yè)主要分布在西部地區(qū)，烏拉爾及其以西的發(fā)電量占全俄的70%左右［17-20］。

俄羅斯的能源分布很不平衡，大致可分為:(1)具有全俄意義的能源基地，包括西西伯利亞、東西伯利亞和北方區(qū)這3個(gè)區(qū);(2)能源基本有保障的地區(qū)，主要是伏爾加河流域、北高加索和遠(yuǎn)東地區(qū);(3)能源嚴(yán)重不足地區(qū)，主要包括中央?yún)^(qū)、西北區(qū)和伏爾加—維亞卡特區(qū)。

1.3.2 俄羅斯負(fù)荷分布及發(fā)展情況

俄羅斯的電力結(jié)構(gòu)以火力發(fā)電為主，據(jù)2009年的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，火電裝機(jī)容量約占62%，水電為21%，核電為17%。俄羅斯政府正在大力發(fā)展水電和核電以提高化石能源的出口量。

俄羅斯大致可分為:歐盟區(qū)、西伯利亞區(qū)、遠(yuǎn)東區(qū)。其中，歐盟區(qū)裝機(jī)容量占俄羅斯電力工業(yè)裝機(jī)容量的72%，主要是火電和核電以及伏爾加河上的梯級(jí)水電站;西伯利亞區(qū)裝機(jī)容量占總裝機(jī)容量的21%，以水電為主，約占49.2%;遠(yuǎn)東區(qū)的電力裝機(jī)較少，僅占整個(gè)俄羅斯裝機(jī)比重的7%，只有幾個(gè)小的火電廠。

俄羅斯的核電集中在西北、中部和中伏爾加3個(gè)聯(lián)合電網(wǎng)中;火電則集中在中部、烏拉爾、西北、西伯利亞和遠(yuǎn)東聯(lián)合電網(wǎng);歐盟部分和烏拉爾地區(qū)主要采用燃油發(fā)電，而在西伯利亞和遠(yuǎn)東地區(qū)則全部是采用煤炭作燃料;在北方和遠(yuǎn)東地區(qū)，由于居民生活采暖的需求，熱電廠占當(dāng)大的比重，為全國提供了30%以上的供熱量。

在用電構(gòu)成中，工業(yè)(包括建筑)用電和交通運(yùn)輸用電比重呈下降趨勢，農(nóng)業(yè)用電比重和包括生活、商業(yè)用電以及發(fā)電廠廠用電和輸配電損耗在內(nèi)的其他用電比重呈增長趨勢。

從地理分布的角度看，俄羅斯75%的電力負(fù)荷位于西部，尤其是俄羅斯的歐盟地區(qū)。

1.3.3 俄羅斯電力流向分析

目前，俄羅斯電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線輸送能力較弱，一般區(qū)域電網(wǎng)間交易電量僅占區(qū)域發(fā)電量的5%～10%，如圖11所示［21］。

圖11 俄羅斯區(qū)域電網(wǎng)間交易電量Fig.11 Electricity trade between the Russian regional power grid

根據(jù)俄羅斯國家發(fā)展方向，在未來相當(dāng)長的一段時(shí)期內(nèi)，俄羅斯仍將是世界最大的能源出口國之一，目前以石油、天然氣、煤炭等一次能源為主要出口商品。隨著俄羅斯電網(wǎng)的不斷加強(qiáng)以及周邊國家用電需求的提升，中國、日本、韓國以及歐盟部分國家已有進(jìn)口俄羅斯電力的打算。因此，俄羅斯將來的電力流將由能源富集區(qū)向周邊國家輸送。在西伯利亞部分，豐富的水電資源將會(huì)從西向東南方向輸送，即向中國、韓國和日本輸送，形成東北亞互聯(lián)電網(wǎng)。在歐盟部分，由于波羅的海3國等前蘇聯(lián)加盟共和國的存在，另外考慮到歐盟對能源安全的擔(dān)心，在俄羅斯東部形成跨國的電力流動(dòng)難度較大，電力流多集中在俄羅斯歐盟地區(qū)與前蘇聯(lián)加盟共和國之間的內(nèi)部流動(dòng)。

1.4 巴西電力流向分析

1.4.1 巴西能源分布整體情況

巴西水能資源豐富，截至2009年末，巴西總裝機(jī)容量為1.04×108kW，其中水電裝機(jī)容量0.74× 108kW，約占總裝機(jī)容量的72%。此外，巴西還有部分天然氣、燃油、燃煤、核電、風(fēng)電和生物質(zhì)能機(jī)組［8，22］。

未來10年，巴西將優(yōu)先考慮包括水電、生物質(zhì)能、風(fēng)能在內(nèi)的可再生能源發(fā)電?？稍偕茉吹拈_發(fā)以水電為主，重點(diǎn)開發(fā)潛力較大的西北部地區(qū)水電資源，由2009年的0.104×108kW增長到2019年的0.392×108kW，平均年凈增0.029×108kW。預(yù)計(jì)至2019年末，巴西發(fā)電總裝機(jī)將由目前的 1.04× 108kW增加至1.67×108kW，其中46%分布在東南、中西部地區(qū)，24%分布在北部地區(qū)，16%分布在東北部地區(qū)，14%分布在南部地區(qū)。

1.4.2 巴西負(fù)荷分布及發(fā)展情況

巴西負(fù)荷分布是由其自然條件所決定的。巴西北部地區(qū)為亞馬遜熱帶雨林地區(qū)，人口密度低，工業(yè)不發(fā)達(dá)，負(fù)荷極低;而東部沿海和東南部地區(qū)，自然條件較為優(yōu)越，工業(yè)也很發(fā)達(dá)，集中了全國近80%的負(fù)荷。因此，巴西負(fù)荷呈現(xiàn)明顯的不均衡現(xiàn)象，東南地區(qū)和南部地區(qū)要遠(yuǎn)高于北部地區(qū)，東部沿海地區(qū)尤為密集，如圖12所示。

1.4.3 巴西電力流向分析及發(fā)展趨勢

巴西地域遼闊，負(fù)荷分布較為集中，目前形成了從北部電網(wǎng)向東南部送電的電力流。但由于環(huán)境等方面的原因，目前北部地區(qū)水力資源尚未大量開發(fā)，這種態(tài)勢仍不太明顯。隨著未來西北部地區(qū)水電資源的大力開發(fā)，西北向東南的電力流規(guī)模將逐步加大。在風(fēng)電方面，隨著北部沿海地區(qū)風(fēng)電資源的進(jìn)一步開發(fā)，巴西電網(wǎng)也將形成風(fēng)電“北電南送”的格局。

圖12 巴西負(fù)荷分布Fig.12 Load distribution in Brazil

1.5 國外電力流向特征分析

綜合上述4個(gè)國家和地區(qū)電力流向現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，可以總結(jié)出影響電力流向發(fā)展的幾個(gè)關(guān)鍵因素:

(1)無替代運(yùn)輸方式的一次能源(如水力資源)向負(fù)荷集中地區(qū)的大規(guī)模電力流動(dòng)。傳統(tǒng)能源中的水力資源難以采用替代方式運(yùn)輸，而水能集中地區(qū)又由于地形、地勢的限制，通常負(fù)荷密度較低。水力資源與用電需求的逆向分布往往會(huì)產(chǎn)生大規(guī)模電力流動(dòng)。

(2)可再生能源的發(fā)展與接入會(huì)促進(jìn)電力流動(dòng)。以風(fēng)能和太陽能為代表的可再生能源具有一個(gè)顯著的特征，即發(fā)電的不可控性。同時(shí)，由于自然條件的限制，這些能源豐富的地區(qū)通常人煙稀少，負(fù)荷較低。在化石能源日益枯竭的今天，世界各國對可再生能源發(fā)展都傾注了極大的熱情，由于這些資源的不可控性和地理分布上的特性，必然會(huì)產(chǎn)生電力流動(dòng)的需求，將可再生能源接入主網(wǎng)并利用主網(wǎng)上大量可控發(fā)電對其進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到有效利用可再生能源的目的。目前，歐盟、美國的電網(wǎng)規(guī)劃中已經(jīng)考慮了這一需求，將出現(xiàn)由于可再生能源接入所帶來的大規(guī)模電力流動(dòng)。

(3)電網(wǎng)緊急功率支援需要堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)的支持，進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生大規(guī)模電力流動(dòng)的需求。電網(wǎng)如果發(fā)生事故而導(dǎo)致功率缺口，就需要其他地區(qū)電網(wǎng)的功率緊急支援，這時(shí)就會(huì)產(chǎn)生大規(guī)模電力流動(dòng)，并要求電網(wǎng)具備大規(guī)模電力流動(dòng)的能力。美國電力事故多發(fā)，尤其是“8·14大停電”給美國社會(huì)帶來了巨大的損失，這方面的需求格外突出，提出要構(gòu)建全國范圍內(nèi)的互聯(lián)電網(wǎng)也是出于此考慮。

(4)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展直接影響電力流向。影響電力流向的另外一個(gè)因素是該地區(qū)的電網(wǎng)發(fā)展歷史和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。俄羅斯和巴西在進(jìn)行電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)，根據(jù)本國的能源分布特性考慮了大規(guī)模電力流動(dòng)的需求，目前已出現(xiàn)了大規(guī)模電力流動(dòng)的情況;歐盟和美國電網(wǎng)聯(lián)系薄弱，尚未出現(xiàn)大規(guī)模的電力流動(dòng)，但根據(jù)美國和歐盟的電網(wǎng)規(guī)劃，隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)，電力流規(guī)模也將逐漸增大。

2 未來我國電力流向分析

“十二五”至“十三五”期間，我國將在西北部地區(qū)建設(shè)大型煤電、風(fēng)電、水電基地，裝機(jī)開發(fā)規(guī)模超過4×108kW。大型電源基地大多位于經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，裝機(jī)開發(fā)能力本地?zé)o法消納，需將電力送往“三華”負(fù)荷中心?？紤]能源基地的地理位置、開發(fā)能力、裝機(jī)結(jié)構(gòu)及距離負(fù)荷中心的距離等因素，不同能源基地送電方向分析如下。

2.1 煤電基地送電方向

我國煤炭資源主要分布在西部和北部地區(qū)，在全國煤炭資源排名前6位的省份中，除貴州外，山西、內(nèi)蒙古、陜西、新疆、寧夏等5省(自治區(qū))都位于這一地區(qū)。從煤炭開發(fā)方面看，我國將建設(shè)神東、晉北、蒙東、寧東、陜北等13個(gè)大型煤炭基地，形成若干個(gè)億噸級(jí)生產(chǎn)能力的大型煤炭基地。這些大型煤炭基地的儲(chǔ)量占全國煤炭儲(chǔ)量的70%以上，其煤炭產(chǎn)量的一半以上將用于發(fā)電。從國際經(jīng)驗(yàn)看，同煤炭經(jīng)長距離運(yùn)輸后再用于發(fā)電相比，煤電就地轉(zhuǎn)化是一種高效、清潔的利用方式。就我國情況看，受運(yùn)力、運(yùn)輸損失、運(yùn)輸成本、東部地區(qū)環(huán)境容量限制等因素影響，在煤炭基地就地建設(shè)大型煤電基地，實(shí)現(xiàn)煤電一體化發(fā)展，提高煤電就地轉(zhuǎn)化比例，通過電網(wǎng)送到中東部負(fù)荷中心，是一條高效率、低成本的煤炭開發(fā)利用途徑。

西北地區(qū)的大型能源基地距離“三華”負(fù)荷中心較遠(yuǎn)，其向負(fù)荷中心的送電方向?qū)⑿纬晌覈娏α飨虻拇筝喞?。其他距離負(fù)荷中心較近的能源基地遵循就近消納及避免路徑交叉等原則，與西北電力外送方向相協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)本地電源送出。

西北地區(qū)的蒙陜甘寧地區(qū)規(guī)劃有大量裝機(jī)，而本地負(fù)荷需求有限，在滿足本地電網(wǎng)用電要求下，其余電力考慮外送消納。其中，鄂爾多斯能源基地電源主要在準(zhǔn)格爾和上海廟地區(qū)，準(zhǔn)格爾煤電基地已通過500 kV線路協(xié)議向京津唐地區(qū)送電。陜北地區(qū)神木錦界電廠一期部分機(jī)組已經(jīng)順利投產(chǎn)發(fā)電，以“點(diǎn)對網(wǎng)”的方式通過500 kV交流線路送至河北南網(wǎng)。寧東煤電基地已在“十一五”期間建設(shè)寧東—山東±660 kV直流輸電工程，將4 GW電力送往華北、山東地區(qū)消納。

鄂爾多斯、陜北、寧東以及隴東煤電基地距離“三華”負(fù)荷中心約600～1 600 km，按電源的就近接入消納原則，上述煤電基地近期考慮向京、津、冀、魯、華中東部4省地區(qū)輸送電力，并參與華東的電力市場競爭。考慮各煤電基地之間的位置關(guān)系，為避免線路走廊交錯(cuò)，優(yōu)化送電方向，鄂爾多斯、陜北、寧東煤電基地主要送電京、津、冀、魯、華中東部4省，隴東煤電基地主要送電華中東部4省地區(qū)。同時(shí)，隨著外送電力的逐步加大，考慮送端裝機(jī)規(guī)模以及受端市場空間情況，“十二五”末期和“十三五”期間，準(zhǔn)格爾、寧東煤電基地進(jìn)一步考慮向華東負(fù)荷中心送電，參與“三華”受端電力市場競爭。

2.2 水電基地送電方向

我國水能資源主要分布在四川、云南、西藏等西部地區(qū)，當(dāng)?shù)刎?fù)荷水平有限，水電大規(guī)模開發(fā)必須遠(yuǎn)距離送到“三華”負(fù)荷中心消納。另一方面，四川、云南、西藏等西部水電基地在我國的地理位置偏南，若將電力送至華北負(fù)荷中心，不僅在整體送電格局上會(huì)造成送電路徑的大量交叉，還會(huì)造成部分電力通過南北輸電通道再次向南輸送，形成電力迂回，在經(jīng)濟(jì)上和電網(wǎng)運(yùn)行安全性上都是不合理的。因此，四川、云南、西藏等西部水電基地的電力應(yīng)依據(jù)水火互濟(jì)和整體電力流向合理的原則，通過交、直流通道送至華中、華東地區(qū)電源結(jié)構(gòu)以火電為主的省份，滿足中東部負(fù)荷中心電力需求的同時(shí)，提高電網(wǎng)運(yùn)營效益和資源優(yōu)化利用。

2.3 風(fēng)電基地送電方向

我國風(fēng)電資源主要分布在“三北”地區(qū)，規(guī)劃的8個(gè)千萬千瓦級(jí)風(fēng)電基地(甘肅、哈密、蒙西、蒙東、河北、東北、江蘇、山東中7個(gè)集中在“三北”地區(qū)，基地規(guī)模大、集中度高，所在地區(qū)電力負(fù)荷小，電源以火電為主。

從地理分布上來看，大型風(fēng)電基地可分為位于北部和位于東部負(fù)荷中心2類。位于北部地區(qū)的風(fēng)電基地以甘肅、哈密、蒙西、蒙東、河北、東北等為代表，此類地區(qū)電力需求相對較小，需要通過大容量輸電通道實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的外送。位于負(fù)荷中心的風(fēng)電基地以江蘇、山東為代表，此類地區(qū)處于“三華”負(fù)荷中心的重要受端，電力需求較大，大型風(fēng)電基地的集中接入一方面可以滿足當(dāng)?shù)鼐薮蟮挠秒娦枰?，另一方面可作為受端支撐電源提高?dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的安全穩(wěn)定水平，剩余電力仍可外送。

考慮到受市場空間和系統(tǒng)調(diào)峰能力限制，風(fēng)電消納能力十分有限，必須走“大規(guī)模、高集中開發(fā)，遠(yuǎn)距離、高電壓輸送”的道路，在全國更大范圍內(nèi)消納。規(guī)劃的8個(gè)千萬千瓦級(jí)風(fēng)電基地電力需通過集中外送方式，與火電打捆后送往“三華”負(fù)荷中心，其送電方向與其周邊煤電基地的送電方向具有相通性。

綜上所述，未來我國主要在西部、北部能源資源豐富地區(qū)建設(shè)大型煤電基地、水電基地、風(fēng)電基地，送電中東部負(fù)荷中心，形成“西電東送”、“北電南送”的基本電力流向，如圖13所示。

圖13 我國未來電力流向Fig.13 Future trends of power flow in China

3 結(jié)語

我國能源資源的分布和消費(fèi)在地理分布上存在突出的矛盾。能源資源大部分集中在西部地區(qū)，而這些地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對落后，能源需求量不大，而占全國總負(fù)荷近七成的中東部地區(qū)能源資源卻十分稀少。加之我國不具備其他完善的能源資源輸送通道，而且有些一次能源(如水能、風(fēng)能等)無除電力輸送以外的傳輸方式。這一突出矛盾導(dǎo)致我國電力出現(xiàn)“西電東送”、“南電北送”的大規(guī)模電力流向。同時(shí)，可再生能源的應(yīng)用也會(huì)導(dǎo)致大規(guī)模電力流向的產(chǎn)生，電力流向也更為靈活。

［1］冉永平，姚雷.特高壓:破解電網(wǎng)瓶頸的鑰匙［N］.人民日報(bào)，2011-02-28(19).

［2］國家統(tǒng)計(jì)局.中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒2010［M］.北京:中國統(tǒng)計(jì)出版社，2011:91.

［3］肖世杰.構(gòu)建中國智能電網(wǎng)技術(shù)思考［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2009，33(9):1-4.

［4］何光宇，孫英云，梅生偉，等.多指標(biāo)自趨優(yōu)的智能電網(wǎng)［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2009，33(17):1-5.

［5］余貽鑫，欒文鵬.智能電網(wǎng)［J］.電網(wǎng)與清潔能源，2009，25(1): 7-11.

［6］Edison Electric Institute.Transforming America’s power industry:the investment challenge 2010～2030［R］.Washington D C:Brattle Group，2008:1-13.

［7］Edison Electric Institute.Meeting U.S.transmission needs［R］.Washington D C:Energy Security Analysis Inc，2005:3-9.

［8］IEA.能源技術(shù)展望2010(ETP)［EB/OL］.［2010-02］.http:// www.iea.org/techno/etp/etp10/Chinese_Executive_Summary.pdf.

［9］IEA.2010 key world energy statistics［EB/OL］.［2010－12］.http://www.iea.org/textbase/nppdf/free/2010/key_stats_2010.pdf.

［10］Edison Electric Institute.Transmission projects:at a glance［R］.Washington D C:Edison Electric Institute，2010:35-39.

［11］國網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院.美國加拿大考察報(bào)告［R］.北京:國網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，2010.

［12］國家電網(wǎng)公司.歐盟電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)考察報(bào)告［R］.北京:國家電網(wǎng)公司，2007.

［13］宋衛(wèi)東.世界跨國互聯(lián)電網(wǎng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.電力技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2009，21(5):62-67.

［14］European Commission.Energy 2020:A strategy for competitive，sustainable and secure energy［EB/OL］.［2010-10-11］.https:// maiserxx. esss. lu. se/press/documents/energyevent/henrik _ bindslev.pdf.

［15］IEA.Russia electricity reforms-emergency and opportunities［R］.Paris:Doug Cooke，2005.

［16］國際電力網(wǎng).俄羅斯電力現(xiàn)狀及展望［EB/OL］.［2008-02-26］.http://www.in-en.com/power/html/power－1407140745165525.html.

［17］中國煤網(wǎng).俄羅斯煤炭儲(chǔ)量及地區(qū)分布［EB/OL］.［2010-10-22］.http://www.mtw001.com/bencandy.php?＆fid=663＆id= 65311＆NeedCheck=1.

［18］中國鉆井網(wǎng).俄羅斯石油狀況簡介［EB/OL］.［2007-11-26］.http://news.cctv.com/world/20071126/100085.shtml.

［19］The Asia-Pacific journal.Russia，iran and eurasian energy politics［EB/OL］.［2007-03-04］.http://www.japanfocus.org/-M_KBhadrakumar/2613.

［20］王升.俄羅斯的水電現(xiàn)狀和發(fā)展前景［EB/OL］.［2008-02-01］.http://www.hwcc.com.cn/pub/hwcc/ztxx/10004/els/sljsfz/ 200802/t20080201_188465.html.

［21］傅霞飛.俄羅斯電力工業(yè)的當(dāng)前情況與問題［J］.電力建設(shè)，2002，23(2):1-4，8.

［22］國家電網(wǎng)公司.國家電網(wǎng)公司赴巴西特高壓技術(shù)交流工作報(bào)告［R］.北京:國家電網(wǎng)公司，2010.