上海電源結構優(yōu)化研究

第38卷第10期羊柬電力Vol.38 No. 102010年10月East Ghina Electric Power)ct. 2010。上海電源結構優(yōu)化研究葛佳男',高遠',翟海青”,葉 春'(1..上海交通大學(xué)機械與動(dòng)力工程學(xué)院，上海200240;2. 上海市電力公司調度通信中心,上海200122)摘要:通過(guò)分析 上海市電力現狀、電源結構,對比國外部分國家和城市電源結構，從資源條件、系統優(yōu)化、綜合利用和環(huán)境保護角度,提出少建煤電機組,增加E型燃機份額以及盡快制定兩部制氣價(jià)的建議,以建立與上海經(jīng)濟增長(cháng)和城市發(fā)展相適應的、具有上海特點(diǎn)的、多元化的、安全靈活的能源結構體系。關(guān)鍵詞:電網(wǎng);電源結構;優(yōu)化作者簡(jiǎn)介:葛佳男( 1987-) ,女,碩士,從事電力市場(chǎng)和電網(wǎng)規劃研究。中圈分類(lèi)號:TK01文獻標志碼:A文章編 號:1001 -9529(2010) 10-1582-04Preliminary Exploration of Optimizing Energy Structure of Power Generation of Shanghaiin New PeriodGE Jia-nan' , GAO Yuan2 , ZHAI Hai-qing' , YE CHun'(1. Shanghai Jiatong University , Shanghai 200240, China;2. Dispalching and Communcation Center of Shanghai Electric Power Company, Shanghai 200122, China)Abstract: By analyzing the electric power status and power structure in shanghai and the situation in some countriesand cities abroad , from the views of resource conditions, system optimization , comprehensive utilization and environ-mental protection, we put forward the optimization of the power structure in shanghai to establish the pluralistic, safeand flexible energy structure system which is ft with the economic growth and city development in shanghai.Key words:power grid; energy structure; optimization自20世紀90年代以來(lái)上海裝機容量得到了建 設發(fā)電機組,裝機容量快速增長(cháng),平均增長(cháng)速度飛速發(fā)展,電力容量對國民經(jīng)濟發(fā)展的制約因素為10. 8%。2007年,為響應節能減排,實(shí)行“上大基本消除,但又出現從電源性缺電局面轉變?yōu)殡妷盒　闭?以新建大容量機組來(lái)取代小容量機網(wǎng)性缺電局面,同時(shí)外來(lái)電力雖然增加，現階段僅組,所以裝機容量略有下降。從2008年開(kāi)始,裝提供較低的調峰能力,導致電網(wǎng)調峰愈加困難,產(chǎn)機容 量穩步增長(cháng)。生了燃煤機組降負荷低效益運行、電力系統安全1.2用電量高位增長(cháng)可靠性差、相關(guān)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展滯后和環(huán)境污染等“十--五”期間,受上海宏觀(guān)經(jīng)濟結構調整以諸多問(wèn)題。因此科學(xué)合理、審時(shí)度勢、因地制宜地及社會(huì )發(fā)展的影響,上海電力需求的外部環(huán)境發(fā)生優(yōu)化上海市發(fā)電能源結構,是新時(shí)期上海電力系了較大變化。第二產(chǎn)業(yè)的用電量比重有所降低,增統亟待研究和解決的問(wèn)題。速放緩,同時(shí)由于居民生活水平的提高和家用電器的普及,第三產(chǎn)業(yè)和居民生活用電量比重增加。1.上海電力現狀與挑戰隨著(zhù)上海國內生產(chǎn)總值的持續走高,用電量1.1裝機容量穩步增長(cháng)也是呈現高位增長(cháng)的趨勢。但是隨著(zhù)上海產(chǎn)業(yè)結據統計,上海電網(wǎng)內共有發(fā)電廠(chǎng)28座,總裝構的進(jìn)一步調整,對高能耗、低附加值的企業(yè)實(shí)行機容量17284MW,100MW以上的容量共計關(guān)停和取消優(yōu)惠電價(jià),大力引進(jìn)高科技、高附加15900MW,占總裝機容量的92%,其中900MW值、中國煤化工和節能力度,單及以上的機組4臺,600 MW的機組4臺,300 MW位G現出良好的經(jīng)濟的機組18臺,100 ~200 MW的機組24臺。2002發(fā)展THCNMHG年~ 2006年,為滿(mǎn)足高速增長(cháng)的用電需求,大量1.3峰谷差8益增大葛佳男,等上海電源結 構優(yōu)化研究1583城市建設和居民生活水平的提高,不但使上隨著(zhù)上海新的能源政策的實(shí)施，上海天然氣供海電網(wǎng)負荷以較高的速度增長(cháng),也使用電峰谷差應日益充足和穩定,目前氣源包括東海天然氣、西日趨增大。上海市用電負荷特征已向現代化國際氣東輸天然氣和進(jìn)口液化天然氣,年供應能力達到大都市用電類(lèi)型轉變,全年用電高峰由原來(lái)夏季76億m' ,用于發(fā)電的天然氣大大增加(2。天然氣-個(gè)高峰,向夏季和冬季兩個(gè)高峰發(fā)展。日用電發(fā)電具有投資低、建設周期短、能源利用效率高、機負荷曲線(xiàn)也發(fā)生明顯變化,從原早晚2個(gè)峰的組調峰性能好.對環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn),成為國際上“駝峰”形狀轉變?yōu)閮煞逯g負荷趨向平坦,日高電力發(fā)展的主流。峰負荷持續時(shí)間延長(cháng)。因此為優(yōu)化上海電網(wǎng)結構,提高調峰能力,改氣候因索對電力負荷曲線(xiàn)變化的影響越發(fā)明善環(huán)境質(zhì)量,上海電網(wǎng)已相繼建設3座燃機電廠(chǎng),顯,電力需求溫度敏感性增強,最高負荷中商業(yè)、共4臺E級燃氣機組,5臺F級燃氣機組。E級與工業(yè)以及居民生活中的夏季降溫負荷已占到最高F級燃機均有調峰性能好,啟動(dòng)快等優(yōu)點(diǎn),但又有負荷的40%~45%,這部分負荷的持續增長(cháng)造成其自身特點(diǎn)。F級燃氣輪機為單軸布置,即一臺燃了峰谷差的日益增大。氣輪機與一臺容量匹配的汽輪機共同帶動(dòng)- -臺發(fā)此外市外來(lái)電容量逐年增大,但其調節能力電機,而且它們組裝在一根主軸上,同步啟停。而較差,因此上海電網(wǎng)整體調峰形勢較為嚴峻。E級燃氣輪機為多軸布置,每臺燃氣輪機和每臺汽輪機驅動(dòng)各自發(fā)電機,且2臺燃氣輪機合帶1臺汽2上海電 源結構現狀分析輪機。這種連接方式可以只啟動(dòng)燃氣輪機,稍后再電源結構的合理與否將直接影響該電網(wǎng)電力啟動(dòng)汽輪機,對調峰和啟停非常有利。供給的安全性、可靠性經(jīng)濟性和持續發(fā)展性。受3國外部分國家和城市電源結構分析上海一次能源供應,社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展,電力生產(chǎn)建設的經(jīng)濟性,以及日益嚴格的環(huán)保要求等諸多因素3.1英國的綜合影響,上海電源裝機結構如表1所示。英國發(fā)電能源以火力為主,2001年煤電發(fā)電表1上海電源裝機結構配比量占總發(fā)電量的37% ,其次為天然氣,占發(fā)電量1999年2005年2008年的28%。根據英國政府最新公布的《能源白皮發(fā)電能力構成比例發(fā)電能力構成比例發(fā)電能力構成比例書(shū)》,以煤為燃料的發(fā)電廠(chǎng)將逐漸被淘汰,政府將/MW1%/MW /%/%煤電8406 97.712391 67.2 14 059 58.9計劃從阿爾及利亞、伊朗和俄羅斯等國進(jìn)口天然氣電0.0784 4.3 2660 1.1氣用于發(fā)電,加快發(fā)展燃氣發(fā)電,取代燃煤發(fā)電和網(wǎng)外來(lái)電2.35269 28.6 7 16030.016個(gè)壽命達30年即將停止運行的核電廠(chǎng)。同由表1可知,上海煤電、氣電、網(wǎng)外來(lái)電總量時(shí),政府鼓勵發(fā)展可再生能源,并在近海擬建數千呈逐年上升的趨勢。煤電- - 直占據上海電網(wǎng)發(fā)電座風(fēng)力發(fā)電機組,力爭在2010年能夠向英國1/6的主體地位,但煤電所占比例逐年下降;氣電近年的家庭供電。來(lái)增速較快,2008年,氣電容量已達2 660 MW,圖1所示為英國未來(lái)10年發(fā)電結構預測。占上海發(fā)電能力的11.1%;由于上海本地資源有由該預測數據可知天然氣將成為英國主要的限,外來(lái)調峰能力較差的電力容量逐年增加,加重發(fā)電能源,煤電的比例將顯著(zhù)下降。了上海電網(wǎng)的調峰難度。油電的比重在過(guò)去幾十年中持續下降,預計將雖然上海煤電裝機容量穩步增加,2008年達在英國未來(lái)的發(fā)電能源構成中保持很小的比例。到14059MW,占上?？偘l(fā)電能力的58.9%,明顯核電目前占英國電力供應的23%,由于沒(méi)有低于我國煤電比例70%以上的全國平均水平。但新增核電容量,加上退役核反應堆停運,預計到是由于燃煤機組的調峰能力差,而電網(wǎng)低谷時(shí)需要2025年核電容量將減少8 879 MW。降負荷甚至調停-部分燃煤機組,直接影響運行經(jīng)“中國煤化士較大比重,其天濟性"];另外煤炭資源屬于不可再生能源,燃煤機然氣三熟,值得.上海借組的環(huán)境污染以及電煤運輸困難等問(wèn)題,將會(huì )使煤鑒。[HCNM HG送距離約為920電比例在整個(gè)上海電源結構中持續降低。km,由于天然氣不能立即到達需求量增加的地方,1584羊柬電力2010 ,38( 10)100一傳統電力__抽 水幕能80(Pondage模式)so峰街日負荷曲線(xiàn)發(fā)電油電20腰荷20102012201420162018煤■可再生能源■其它圖1英國未來(lái) 10年發(fā)電結構預測核電傳統電力所以天然氣傳輸系統必須不斷地保持平衡。英國....Rnofrvr模式) ....通過(guò)建設氣罐,以及與用戶(hù)簽訂同意在高峰時(shí)段提0 3691215182124h供儲存的天然氣給國家氣網(wǎng)( NGG) ,同時(shí)把自己使圖2東京電力供應方式用的天然氣量保持在最低水平的LNG存儲協(xié)議，這樣氣網(wǎng)在整個(gè)用氣用電高峰時(shí)段都有足夠的天表2東京發(fā)電裝機容構成MW然氣可供使用,保證了管內天然氣保持最佳的平衡2002017(規劃)容量比例/%容量比例/%狀態(tài)。為了鼓勵這種行為,用戶(hù)在低谷時(shí)儲存的常規水電4067 54131LNG將能獲得打折后的氣價(jià)優(yōu)惠,它也反映了在管水電抽水薪能10533 1411 0033道建設中所節省的投資田。合計14600 115 13412338 161194643.2 東京煤電42746400東京電力公司(TEPCO),是- -家集發(fā)電(含火氣電24 616 ,3327 444電、核電、水電、和風(fēng)力發(fā)電)、輸電、供電為- -體的火電地熱30其他1 6131 238區域性電力集團公司,是日本十大區域電力公司之42 84555- ,主要經(jīng)營(yíng)范圍為東京地區,發(fā)電及售電量占日18188 2422 79527本全國的35%。新能源190總計75 6331084 98000截止到2007年,東京電力公司擁有190座發(fā)電廠(chǎng),總裝機容量為75 63 3MW。其中,核電廠(chǎng)3座,裝機容量18 188 MW;火力發(fā)電廠(chǎng)26座(含燃4建議機電廠(chǎng)),裝機容量42 845 MW;水力發(fā)電廠(chǎng)1604.1 減少煤電機組比例座,裝機容量14 600 MW;風(fēng)力發(fā)電廠(chǎng)1座,裝機容.與英國、日本等城市相比,燃煤機組在上海電量1 MW。并且在未來(lái)10年計劃里,水電和火電所源結構中所占比例還是偏大，且考慮到煤電調峰性占比例略微降低,新能源和核電都有所增加,天然能差、環(huán)境污染大、電煤運輸困難等因素,建議今后氣發(fā)電在近十年中都會(huì )占主導位置。少建燃煤機組,即使新建的燃煤機組調峰能力需達圖2反映了東京電力供應方式。其中水電、核到60% ,此外,在必要時(shí)應考慮讓300 MW機組參電、煤電較為穩定,作為基荷。氣電由于其效率高、與兩班制運行。清潔等特性,作為腰荷來(lái)供應。油電因其能快速響4.2增加E級燃機份額應負荷變化,所以作為良好的調峰能源。抽水蓄能與東京相比，上海電網(wǎng)油電容量較少,所以氣發(fā)電具有較好的負荷追蹤性能和電儲能功能，而且電將作為一種優(yōu)質(zhì)的調峰能源增加氣電在上海電它對環(huán)境的影響較小,所以也作為一-種經(jīng)濟可靠的源結構中的比例,可以提高上海電網(wǎng)的調峰能力。調峰能源[4]。E級燃氣輪機與F級級燃氣輪機相比,雖然負荷容表2為東京電力公司2007年和預計2017年量小效率相對較低(比燃煤機組仍高很多),但由發(fā)電裝機容量構成明細。于其獨中國煤工頻繁啟停的運上海作為與東京相似的大都市,也可以借鑒其行方二義上海在之后的合理的電源發(fā)展模式,建設與經(jīng)濟發(fā)展、城市建設然氣IYH. CN M H G氣機組的比例，相協(xié)調的電源結構。提高電網(wǎng)的調峰能力和靈活性。葛佳男,等上海電源結構優(yōu)化研究15854.3制定鼓勵燃機電廠(chǎng) 參與氣電聯(lián)調的氣價(jià)優(yōu)惠且電網(wǎng)峰谷差日益增大以及對可靠性和穩定性體系的要求不斷提高,使得上海電網(wǎng)面臨嚴峻挑戰。隨著(zhù)上海LNG項目的落實(shí)，將有大量天然氣為實(shí)現新時(shí)期上海電力的跨越式發(fā)展,以及適用于發(fā)電,屆時(shí)燃機電廠(chǎng)將參與氣網(wǎng)與電網(wǎng)的雙調應即將制定的“十二五發(fā)展規劃”,調整完善.上峰。由英國天然氣調峰經(jīng)驗可知,電廠(chǎng)用戶(hù)也可以海電源結構成為時(shí)代要求。上海市電源結構的建設小氣罐,在晚間用氣低谷時(shí)儲氣,用于白天電調整優(yōu)化既是一項改進(jìn)設備、提升技術(shù)、完善管網(wǎng)調峰發(fā)電。這樣既可以保證電網(wǎng)的峰負荷容量,理的工程項目,更是一項涉及能源安全、環(huán)境保又可以調節氣網(wǎng)夜間限制的管道設備。但考慮到護產(chǎn)業(yè)發(fā)展的公共政策,對上海長(cháng)遠健康發(fā)展燃機電廠(chǎng)的經(jīng)濟性,建議氣網(wǎng)公司實(shí)施兩部制或更具有基礎性的作用。多等級的氣價(jià),如部分國外發(fā)電氣價(jià)與居民用戶(hù)的參考文獻:氣價(jià)價(jià)格之比如表3所示[5] ,發(fā)電用氣的價(jià)格普遍低于工業(yè)用氣和居民用氣的價(jià)格,普遍僅為民用氣[1]諸紀新,翟海青,葉春,等引進(jìn)型300 MW機組參與輛班制運行的可行性[J].華東電力,2004 ,32(2) :68.價(jià)的50%以下。[2]東方網(wǎng).多城市“氣荒”上海不會(huì )限氣[ EB/OL]. [2009.表3國外部分國家發(fā) 電氣價(jià)與居民用戶(hù)氣價(jià)比值11-21 ]. htp://why. eastday. com/q/2091121/ul a658912.工業(yè)發(fā)電民用html.美國0.510.40[3]WINSER N. Cas Transporation Ten Year Statement 2008日本0.360.16[R]. 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