利用光伏電源緩解藏中電網(wǎng)缺電問題研究

摘要：藏中電網(wǎng)是西藏自治區(qū)的骨干電網(wǎng)，承擔(dān)著西藏核心區(qū)域的供電任務(wù)。隨著西藏經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，對(duì)電力供應(yīng)的數(shù)量和質(zhì)量的需要逐年增加。因地理?xiàng)l件的限制，開發(fā)新電源的任務(wù)困難而緊急。西藏地區(qū)豐富的太陽能資源具有就地取材的現(xiàn)實(shí)意義和長期開發(fā)的價(jià)值，不僅開發(fā)了新的電源，而且能夠極大地保護(hù)西藏脆弱的生態(tài)環(huán)境。

關(guān)鍵詞：藏中電網(wǎng)；缺電問題；光伏電源；骨干電網(wǎng)；電力供應(yīng) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM615 文章編號(hào)：1009-2374（2016）07-0013-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.07.007

1 西藏自治區(qū)藏中電網(wǎng)現(xiàn)狀

西藏自治區(qū)土地面積122.84平方公里，近占中國國土面積的1/8，2014年末總?cè)丝?23.36萬人。有3個(gè)地級(jí)市和4個(gè)地區(qū)，分別為拉薩市、林芝市、日喀則市、山南地區(qū)、昌都地區(qū)、那曲地區(qū)、阿里地區(qū)。目前西藏電網(wǎng)形成了西藏中部電網(wǎng)（拉薩、日喀則、山南、那曲、林芝）、昌都電網(wǎng)、阿里電網(wǎng)“一大二小”的網(wǎng)絡(luò)格局。其中藏中電網(wǎng)覆蓋拉薩、日喀則、山南、那曲和林芝等地區(qū)，是西藏電網(wǎng)的主要負(fù)荷中心；昌都、阿里為孤立電網(wǎng)。目前，藏中電網(wǎng)通過一回±400kV直流線路與西北電網(wǎng)相連，聯(lián)網(wǎng)通道兩段落點(diǎn)分別位于青海格爾木換流站和西藏朗塘換流站。近年來，藏中電網(wǎng)結(jié)構(gòu)得到進(jìn)一步加強(qiáng)和優(yōu)化，主網(wǎng)架正逐步向220kV電壓等級(jí)過渡，總體運(yùn)行狀況良好，但仍存在以下問題：

1.1 電源方式單一

西藏電網(wǎng)電源裝機(jī)主要以水電為主，電源結(jié)構(gòu)相對(duì)單一。西藏地區(qū)受地理位置、氣候環(huán)境的影響，最大負(fù)荷出現(xiàn)在冬季枯水期，直接影響了對(duì)用戶的供電。同時(shí)西藏自然環(huán)境薄弱，生態(tài)自我恢復(fù)能力差，西藏政府拒絕批復(fù)火力發(fā)電等帶有污染性的項(xiàng)目。

1.2 電源建設(shè)遲滯

西藏地處偏遠(yuǎn)，可供選擇的電源點(diǎn)裝機(jī)規(guī)模小，建設(shè)難度大，建設(shè)進(jìn)度滯后。阿里電網(wǎng)的電源僅有阿里熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目和阿青水電站，其建設(shè)進(jìn)度遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)?shù)刎?fù)荷發(fā)展需要。

1.3 電網(wǎng)覆蓋面小，部分地區(qū)電壓等級(jí)低，結(jié)構(gòu)薄弱

2014年西藏供電面積3935.55平方公里，供電人口211.67萬人，全社會(huì)用電量33.98億千瓦時(shí)。10kV線路大部分分散在縣級(jí)供電區(qū)，用戶多為農(nóng)、牧民，用電性質(zhì)多為生活用電。在阿里地區(qū)，僅形成了以獅泉河35kV變電站為中心的輻射型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，用電人口不足地區(qū)人口的20%。電網(wǎng)規(guī)模小、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱、供電質(zhì)量較差，經(jīng)常出現(xiàn)拉閘限電的情況。

1.4 經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)電量的需求逐年增大

1.4.1 礦產(chǎn)開發(fā)與加工的影響。西藏有著較為豐富的礦產(chǎn)資源，隨著運(yùn)輸條件的改變，西藏礦產(chǎn)開采和加工均成為可能。礦產(chǎn)業(yè)的電力需求量將呈現(xiàn)超常規(guī)增長，并成為電力消費(fèi)的大戶?！笆濉逼陂g，將有巨龍銅礦（最終最大負(fù)荷420MW）、玉龍銅礦（最終最大負(fù)荷約112MW）等一大批企業(yè)投產(chǎn)。

1.4.2 鐵路通車對(duì)電力需求的影響。目前青藏鐵路和拉薩至日喀則鐵路均已通車，拉薩至林芝電氣化鐵路計(jì)劃2020年左右通車，初期最大負(fù)荷約為120MW，2030年最大負(fù)荷達(dá)290MW。鐵路通車后，西藏將形成新一輪建設(shè)高潮，這將對(duì)電力需求產(chǎn)生重大影響。

長期以來，西藏尤其是藏中地區(qū)電源嚴(yán)重缺乏，限制了電力負(fù)荷的增長。因此，必須加快開發(fā)新的電源，西藏長期缺電的局面才會(huì)得到改善。

2 西藏可利用能源的特點(diǎn)及解決方案

2.1 風(fēng)力資源

西藏風(fēng)能資源豐富，境內(nèi)有兩條主風(fēng)帶。一條位于藏北高原地區(qū)，大致沿那曲～阿里公路一線；另一條在喜馬拉雅山脈與崗底斯山脈之間的山谷地帶東段。初步測算年風(fēng)能儲(chǔ)量930億千瓦時(shí)，居全國第七位。

優(yōu)勢：沒有公害，取之不盡，用之不竭。

劣勢：（1）風(fēng)速變化和風(fēng)機(jī)固有特性均會(huì)使風(fēng)電場的輸出功率波動(dòng)，會(huì)引起電壓波動(dòng)、畸變率和電壓閃變；（2）電網(wǎng)電壓波動(dòng)引起的風(fēng)力發(fā)電機(jī)端電壓降落很容易導(dǎo)致切機(jī)，反復(fù)切機(jī)將會(huì)縮短風(fēng)機(jī)壽命。

2.2 水力資源

西藏的水能資源理論蘊(yùn)藏量為2.01億千瓦，居全國第一位，特別是雅魯藏布江的峽谷地形很多適合建筑水壩，攔洪蓄水。

優(yōu)勢：水資源豐富，取之不盡，用之不竭，不污染環(huán)境。

劣勢：（1）西藏高寒缺氧，環(huán)境惡劣，施工難度大；（2）建設(shè)周期長，費(fèi)用巨大。

2.3 地?zé)豳Y源

西藏是中國地?zé)峄顒?dòng)最強(qiáng)烈的地區(qū)，地?zé)崽N(yùn)藏量居中國首位，全區(qū)共有地?zé)?00多處。

優(yōu)勢：地?zé)岚l(fā)電不消耗燃料，運(yùn)行成本較低。

劣勢：（1）地?zé)岚l(fā)電的熱效率很低；（2）地下熱水和蒸汽中大都含有硫化氫、氨、砷等有害物質(zhì)，會(huì)污染環(huán)境。

2.4 太陽能資源

青藏高原由于海拔高，透明度好，晴天多，大氣對(duì)太陽輻射削弱作用小，成為我國太陽輻射能最豐富的地區(qū)。全年平均日照時(shí)數(shù)為3300～3600小時(shí)。

優(yōu)勢：西藏的太陽能資源居全國首位，全區(qū)大部分地區(qū)太陽能輻射年均達(dá)6000～8000兆焦耳/平方米，超過同緯度平原地區(qū)一倍左右。

劣勢：（1）光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的直流電經(jīng)逆變后轉(zhuǎn)換為交流電并入電網(wǎng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生諧波；（2）太陽能戶用電源主要分布于交通不便的偏遠(yuǎn)地區(qū)，相關(guān)服務(wù)與維修得不到有效保障。

2.5 對(duì)策及解決方案

從西藏自治區(qū)氣象局發(fā)布的《西藏自治區(qū)太陽能資源區(qū)劃》中，該報(bào)告采用西藏38個(gè)氣象站點(diǎn)1980～2014年近34年逐月日照百分率資料。阿里地區(qū)、日喀則市日照百分率在70%以上。那曲地區(qū)、拉薩市、山南地區(qū)日照百分率為61%～70%。這充分說明了西藏廣大地區(qū)有著豐富的太陽能資源。

從其特殊的自然條件來看，太陽能是西藏新能源利用最理想、最有效和最直接的途徑，也是實(shí)現(xiàn)西藏能源利用結(jié)構(gòu)調(diào)整的有力推手。同時(shí)太陽能具有安全可靠、無噪聲、無污染、制約少、故障率低、維護(hù)簡便等優(yōu)點(diǎn)，在西藏廣袤嚴(yán)寒、地形多樣和居住分散的現(xiàn)實(shí)條件下，有著非常獨(dú)特的作用。

因此，發(fā)展以太陽能為代表的綠色、低碳、節(jié)能的新能源利用模式是西藏必然的選擇。

3 西藏光伏發(fā)電的現(xiàn)狀

截至2014年年底，西藏電網(wǎng)已經(jīng)投產(chǎn)的并網(wǎng)光伏電站合計(jì)195MWp，其分布及接入電網(wǎng)方案如下：

3.1 山南地區(qū)60MWp并網(wǎng)光伏電站

中電投山南20MWp、中廣核山南20MWp、保利協(xié)鑫10MWp、尚德10MWp光伏電站。四座光伏電站分別以1回35kV線路接入赤康110kV變電站；赤康110kV變電站則開斷接入澤當(dāng)～墨竹工卡110kV線路。

3.2 拉薩地區(qū)羊八井一期20MWp、二期25MWp光伏電站

羊八井一期光伏電站，以1回35kV線路接入羊八井110kV變電站；羊八井二期光伏電站，以1回110kV線路接入羊八井110kV變電站。

3.3 日喀則地區(qū)55MWp光伏電站

力諾日喀則一期20MWp、國策20MWp、龍?jiān)醇?5MWp光伏電站。其中龍?jiān)醇ü夥娬疽?回35kV線路接入110kV吉定變；國策光伏電站以1回35kV線路接入力諾光伏電站；力諾光伏電站以1回35kV線路接入35kV城區(qū)變。

3.4 阿里35MWp光伏電站

阿里光伏電站總裝機(jī)容量為35MWp。截至2014年底，已投產(chǎn)并網(wǎng)發(fā)電10MWp。最終以兩回35kV線路接入獅泉河35kV變電站。

4 西藏光伏發(fā)電的常用方案

根據(jù)《西藏自治區(qū)“十三五”主電網(wǎng)規(guī)劃報(bào)告》，西藏計(jì)劃新建電源容量為1093MW，其中光伏電站943MWp、光熱電站50MW、風(fēng)電場100MW。2014年底投產(chǎn)的西藏山南瓊結(jié)縣下水鄉(xiāng)孜拉光伏并網(wǎng)發(fā)電工程，在工程選址、氣候條件、施工標(biāo)準(zhǔn)等方面極具代表性。在此將以該工程為例，展開敘述。

4.1 工程基本情況

該工程位于西藏自治區(qū)山南地區(qū)瓊結(jié)縣下水鄉(xiāng)，光伏電站地面高程在3750m左右。規(guī)劃建設(shè)規(guī)模為20MWp，本期建設(shè)規(guī)模為10MWp，建設(shè)用地約42.32公頃。本期場地呈矩形布置，短邊長約468m，長邊長約910m。

4.2 光伏電站電氣連接概況

光伏電站以1MW為一個(gè)光伏方陣發(fā)電單元，每個(gè)獨(dú)立1MW發(fā)電單元由4160塊光伏電池組件（240W）組成，并設(shè)16個(gè)匯流箱；每個(gè)匯流箱可連接6/14個(gè)支路，其中每個(gè)支路又由10個(gè)電池組件（240W）串聯(lián)而成。每個(gè)1MW單元有208個(gè)支路。每個(gè)單元經(jīng)匯流箱匯集后由逆變器整流逆變后輸出270V三相交流電，再通過一臺(tái)1000kVA變壓器升壓后與站內(nèi)10kV集電線路相連。

4.3 光伏電站在藏中電網(wǎng)中的作用

本光伏電站建成后，可為電網(wǎng)提供一定的電量，可降低藏中電網(wǎng)火電的利用小時(shí)數(shù)及青藏直流送入的電量。同時(shí)光伏電站也可與羊湖抽水蓄能電站及當(dāng)?shù)氐奈挚ㄒ患?jí)電站等調(diào)節(jié)性能較好的水電站配合運(yùn)行，充分利用其水庫庫容進(jìn)行蓄水，從而優(yōu)化水電站的出力特性。

5 結(jié)語

隨著全球氣候變暖和能源的緊缺，太陽能的利用已經(jīng)進(jìn)入全球共同行動(dòng)計(jì)劃之中，讓西藏豐富的太陽能資源得到充分的利用，造福西藏，使社會(huì)及人類進(jìn)入一個(gè)節(jié)約能源減少污染的時(shí)代，這是西藏新能源從業(yè)者奮斗的目標(biāo)，也是我們工作不竭的動(dòng)力源泉，更是我們不懈的幸福追求。

作者簡介：王志偉（1983-），男，國網(wǎng)寧夏電力公司銀川供電公司技師，工程師，碩士。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）