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德宝直流16年,彰显跨区通道价值

德宝直流将继续发挥其在西北与西南区域间的互济作用,并在持续优化网架结构的基础上,提高“陕送川”电量中的绿电占比。

2009年投运的±500千伏德阳—宝鸡直流输电工程(以下简称“德宝直流”)是国家电网有限公司为支援汶川地震恢复重建、促进四川经济社会发展而建设的重点工程,也是我国第一个实现远距离、大功率直流输电自主设计、制造、建设、调试、运行的100%国产化创新项目。

项目从四川德阳换流站起,至陕西宝鸡换流站止,线路长度294千米,双向额定功率均为300万千瓦。作为我国西北至西南的重要电力互济通道,德宝直流投运后长期采用丰水期川送陕、枯水期陕送川方式运行,对陕西、四川的保供和清洁能源消纳均发挥了重要作用。

近年来,随着四川省电力缺口日益明显,德宝直流大部分时间以“陕送川”的方式运行。据国网陕西电力的统计,“十四五”以来,德宝直流累计外送电量达到684.5亿千瓦时,累计受入电量162.5亿千瓦时,年平均利用小时数达到5646小时。

(文章来源 微信公众号:能源评论•首席能源观 作者:王康)

01 主打“陕送川”,支撑西南电力需求

根据最初的设计思路,德宝直流根据陕西、四川两省的需求双向互济。在陕西侧,直流通过宝鸡换流站接入陕西330千伏电网,四川向陕西送电时,其潮流一方面经宝鸡换流站交流主变压器升压,上送至750千伏骨干电网疏散电力至陕西乃至西北全网,另一方面经宝鸡地区330千伏电网在本供电区内进行疏散;从陕西向四川送电时,则从750千伏骨干网架经宝鸡换流站主变压器,并汇集本地区330千伏潮流后送出。

“十四五”以来,德宝直流的送电特性发生了深刻变化,由原本的“冬春送出、夏秋受入、电量结零”模式变化为“全年高峰时段送出,夏秋日内反转”模式。

从电量情况看,2020年,德宝直流交换电量中,外送电量达到103.5亿千瓦时,占比58%。2022年,德宝直流全年基本维持“陕西送四川”的模式,仅在个别时段(如后半夜)才将四川多余的水电送往陕西。到2025年,德宝直流交换电量中陕送川电量大幅上涨至171亿千瓦时,占比94%。尤其是迎峰度夏期间,德宝直流由2020年的陕川零送出转变为2025年以陕送川为主(送出占比89%),有力地满足了西南地区的用电需要,服务了全国保供大局。

综合来看,德宝直流的利用率已达到预期设想,且稳定运行,但存在短路电流超标问题。自2021年起,宝鸡供电区为控制短路电流,采取拉停线路、调整电厂运行方式等措施,导致网架削弱,供电形势紧张。宝鸡变电站短路电流超标一直是陕西主网关键风险点,五年来多次采取措施控制,削弱了关中西部主网,影响多地供电能力。

2025年度夏期间,邻近供电区满载,但宝鸡供电区因限制短路电流,电网供电能力受限,不具备转供能力。2025年底,短路电流水平达61.9千安,2026年三通道投运后将达63.8千安。若限开机组,将影响夏季保供。目前,国网陕西电力正安排宝鸡变电站网架加强工程,通过加装分段开关、调整主变压器运行方式降低短路电流。

02 持续优化网架,提高绿电占比

下一步,德宝直流将继续发挥其在西北与西南区域间的互济作用,并在持续优化网架结构的基础上,提高“陕送川”电量中的绿电占比。

在网架优化方面,德宝直流受建设时期技术能力限制,换流变压器采用±500千伏/330千伏配置。其交流侧通过330千伏电压等级接入电网,但实际功率互济需借助750千伏网架完成,因此需配置750/330千伏交流变压器来实现功率交换。德宝直流设计功率为300万千瓦,使宝鸡地区260万千瓦负荷供电区的实际供电负荷接近600万千瓦,且仍在持续增长。750/330千伏交流变压器的最大容量为210万千伏安。为确保在N-1故障下直流功率不受影响,需配置3台交流变压器,而这又会导致地区电网的短路电流问题日益突出。

鉴于德宝直流设备服役年限较长,建议综合考虑德宝直流的增容需求,优化其在陕西侧的接入电压等级,通过±500千伏/750千伏换流变压器接入电网,释放宝鸡变电站750/330千伏交流变压器的变电容量,以缓解短路电流问题并提升电网运行效率。

在电力供应方面,四川侧的供需形势与水电密切相关,水电在清洁能源消纳及综合利用中具有较高优先级。因此,受端省份在实际运行中占据主导地位,供需主要受来水影响,呈现出明显的季节性特征。

近年来,陕西在德宝通道中的电量占比不断提升,但仍以火电为主。主要原因是,陕西在西北五省中新能源装机规模较低。考虑到国家对各省含水及非水可再生能源消纳权重指标的考核,陕西目前尚不具备大规模外送新能源的能力。未来,一方面需要持续提升陕西电量在德宝直流通道中的占比,并进一步优化德宝直流的日曲线,充分发挥水电的日调峰作用,以更好地配合陕西新能源的消纳;另一方面,随着陕西新能源发电装机容量的增长以及消纳形势的变化,也要逐步增加通过德宝直流向四川输送的绿色电量。

因此,建议从西北和西南两个大区域的角度出发,持续提升德宝直流通道中陕西电量的占比,并进一步优化德宝直流的日曲线,充分发挥水电的日调峰作用,以配合陕西新能源电力的消纳和绿电送川。

03 区域互济需要多通道协同发展

如果把电网比作一辆车,那么调度人员就好比驾驶员,规划部门则是车辆的设计者。车辆能跑多快、能载多少货,驾驶技术固然重要,但更多取决于车辆的性能,而车辆的性能主要由其前期的功能设计决定。从调度的角度看,加强跨区电力互济能力是非常重要的。

陕西省作为跨区联网的重要受益者,拥有德宝直流、灵宝直流和陕武直流等多条输电通道。在实际运行中,跨区互济的作用极为显著。除德宝直流双向互济外,再以灵宝直流为例。2022年度夏期间,河南西部地区电力富余却受限于断面无法送至豫南缺电地区,经国调协调,采取了灵宝直流反送陕西,再经西北主网和青豫直流输送到豫南的方式。这一实例充分证明了跨区互济在实际运行中的巨大价值。

未来,建议继续拓宽互济通道,进一步增强区域电网间的交换能力,如在“十五五”期间,建设从陕南西乡至重庆的通道,以加强西北与西南的功率互济。通过网架补强,优化资源配置,实现跨区域互补和水火新储联动,促进电力保供和“双碳”目标的实现。

在规划新建陕渝通道,加强西北、西南地区电力互济时,还需要重点关注以下几个方面:第一,针对“四南通道”(青海海南—甘肃甘南—甘肃陇南—陕西陕南)位于西北电网末端且缺乏常规电源支撑的问题,应考虑在沿途合理布局一些支撑性电源或储能设施,以增强通道的功率交换能力和稳定性;第二,鉴于陕南抽水蓄能电站面临运行平衡难题,建议深入研究青海与陕西光伏电力的特性差异,优化抽水蓄能电站的调度策略,使其能够更有效地调节两省午间过剩光伏电力;第三,考虑到汾渭平原大气污染治理导致关中主力电源关停、新增电源建设指标北移,陕西电源主要集中在陕北的情况,建议提前规划和建设配套的输电设施,加强陕北与关中、陕南之间的电网互联互通,提升输电能力,综合满足关中负荷中心用电需求和跨省过剩光伏消纳需求。

此外,西北地区整体负荷通常在冬季达到高峰,但陕西与四川用电需求却另有相似之处,两省的负荷高峰均出现在夏季。当四川夏季最需要电力支援时,陕西与甘肃之间的西电东送联络通道(输电能力为730万千瓦)已被占满,导致即使西北其他省份有富余电力,也难以通过西北同步交流网和德宝直流互济通道有效支援四川。因此,除了选择在陕西与重庆之间建设互济通道,还可考虑从青海或甘肃通过特高压直流直接向四川送电,以更好地解决四川夏季电力紧张问题。

同时,在开展通道设计与规划工作时,应着重提前考量运行安全:一是关注短路电流问题,二是审慎选择接入电压的等级。目前,灵宝、德宝等通道均接入330千伏电网,然而西北地区的330千伏电网现已成为高压配电网,且呈现区块化运行态势。这使得330千伏电网在承担本地供电任务的同时,还需承担跨区电力转运的职能,从而大量挤占750千伏主变压器的有效容量。建议规划部门在规划未来的互济通道时,对电压等级选择与落点布局进行优化,在兼顾多重目标的前提下,从源头上优化运行条件,以缓解调度部门或将面临的安全、保供、消纳、合规等“四重限制”压力。

(作者供职于国网陕西省电力有限公司电力调度控制中心)

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