摘要：。本文根据克州新隆能源开发有限公司所开发的夏特水电站及光伏电站相关设计资料的内容，为解决光伏电站的电力送出问题，提出了将原夏特水电站联合升压站110千伏部分独立为一个电能汇集升压站工程先行建设，后各期开发水电、光伏电站逐步接入的解决方案。为水电、光伏联合送出而实现水光互补的统一调度模式提供了理论基础及可行的实施方案。
关键词:水电、光伏、水光互补、联合送出
引言
随着国内清洁能源开发的趋势和国家对光伏等清洁能源的政策倾斜，结合新疆地区光伏能源的优势，克州新隆能源开发有限公司（以下简称公司）制定了开发水电的同时兼顾光伏电站的发展战略。2013年，公司委托水电西北勘测设计院对克孜河中游光伏能源开发的可行性进行了前期研究，认为克孜河中游区域光伏能源蕴藏量丰富，光能的理论利用效率较高，开发前景十分广阔。同时，在充分分析报告内容的基础上，为了充分结合现有水电资源开发的优势，公司参考国内其它类似项目的经验，制定了“水光互补，联合送出”的水电光伏发电的综合利用模式。为了解决光伏电站利用水电站送出线路接入电网，实现水光互补的技术构想，并且要避免在工程投资方面不出现重复和浪费，需要统一考虑水电和光伏的电气设计，提出新的主接线方式；同时需要有效解决不同工程项目建设开发时序上的不一致等问题，制定切实可行的工程分步骤实施方案。
一、水电项目的基本概况及接入系统设计模式
克孜河中游水电开发采用梯级开发的模式，一期开发的共有三个水电站，分别为塔日勒嘎、夏特、八村三个水电站。其中塔日勒嘎电站作为一期流域开发的龙头电站，水库总库容0.39亿m3，水电站装机容量50MW，具有旬调节能力。夏特电站作为一期的二级电站，设计水头200米，装机容量为248MW，其引水洞进口承接塔日勒嘎发电尾水明渠；三级八村电站也为引水式电站，上游引水明渠承接夏特发电厂房尾水，装机容量80MW。由于三个电站采用了首位相连的设计模式，在接入系统设计方面，电网提出了以夏特电站为中心，将夏特电站升压站作为联合升压站，以110千伏、220千伏两级电压等级分别送出的原则意见。在设计上，考虑在夏特电站分别布置110千伏、220千伏二级电压等级的汇流母线，塔日勒嘎、八村电站分别以110千伏电压等级汇入夏特110千伏母线后，送出一回至国网110千伏青石变电站（距离塔日电站约43公里），满足乌恰县当地负荷使用，其余电能以220千伏电压等级送出至220千伏乌恰变。具体电网结构及接线简图见后附图：
从上述附图可以看出，夏特升压站110千伏母线除一回送出至青石变外，主要承担汇流作用，其间隔的数目取决于汇入母线的电源点的个数，不但起到了三个电站的串接作用，也使未来新增电源的接入留下了改造的可能。220千伏部分作为电能的主送出方向，不但使电能可以满足远距离输送的要求，如果在母线、主变及输电线路截面的选择上留有适当的裕度，也使得未来新增电源的送出成为可能。
二、光伏电站的基本概况及接入系统设计思路
根据克孜河中游水电项目的选址规划，在夏特电站的河流两侧存在大量的空旷平地，性质属戈壁荒地，公司结合联合送出的设计思想提出光伏电站在夏特电站厂房附近选址的建议。设计前期对该片地区的勘察，该片区域的地质条件、光能条件非常适合光伏能源的开发。项目最终的选址确定距离夏特电站厂房2.6公里处最为乌恰一期光伏电站的厂址，规划建设70MWP，一期建设20MWP。项目采用分块发电，集中并网方式。具体项目建设布置见下图：
从项目选址的地点可以看出，新隆光伏一期项目选址距离夏特电站厂房较近，实际距离约3公里左右，其中已经建好的塔日勒嘎电站送出线路从光伏电站中间穿过，光伏电站可依托此线路，实现电能的送出。在此选址的目的是为利用夏特电站在克孜河中游电站一期中的核心作用，利用夏特联合升压站的部分功能，实现水电、光伏联合送出、水光互补的开发目标。
三、光伏、水电联合送出，水光互补的接入系统设计构想
在技术设计方面，如果考虑未来如果夏特电站建成后可以统一运行调度、值守，认为可以参照其它项目进行水光互补的设计方式，将水电、光伏的电能进行统一归口送出。该方案所要解决的问题，其一是如何将光伏发出的电能并入水电统一送出的问题，其二是解决光伏电站与水电站建设时序不匹配的问题，即光伏电站建设工期短，基本当年就能实现并网发电，而水电站建设周期长，无法与光伏电站同时建成送出等问题。
从夏特联合升压站的设计情况来看，塔日勒嘎电站和八村电站都是从夏特联合升压站110千伏母线接入的。从一期规划的光伏电站容量来看，规划为70MWp，也应选择110千伏的电压等级进行送出。根据此依据，可以在原夏特升压站110千伏母线中设置光伏电站的接入间隔，为了解决光伏电站先期发电的问题，可以将夏特联合升压站110千伏母线及其间隔独立出来先行建设，形成110千伏汇集站，用于塔日、八村以及光伏电站近期投产的送出。根据上述设计构想，将夏特主接线形式修改成如下图所示之模式：
图中虚线框内的部分，为本期满足光伏一期送出而先行建设的部分。包括塔日接入汇集站间隔，110千伏送出青石变间隔及光伏一期接入间隔；另外还包括预留的未来八村电站接入的间隔，以及夏特厂房及八村电站施工用的施工变电站接入间隔。
四、水电、光伏联合送出的具体实施方案
根据夏特电站主接线的设计方式，以及光伏电站与夏特水电站的建设时序安排，工程实施过程中考虑将夏特联合升压站原110千伏部分先期单独建设形成110千伏汇集站，以满足现阶段塔日和光伏电站的送出，未来根据光伏及水电开发建设情况，逐步完善各间隔及相应设备连接线，现阶段利用汇集站至青石变110千伏线（LGJ-240导线，最大经济输送容量约90MW）路进行塔日电站和光伏一期电站送出，远期将汇集站电压升压至220千伏，实现与夏特220千伏升压站母线的连接，满足光伏扩建、八村电站接入及夏特电站发电后大部分电力的送出。主要步骤如下：
（1）在夏特至青石段110千伏线路附近新建110千伏汇集站，本期完成光伏一期、塔日接入及施工变间隔，预留远期八村电站接入间隔、光伏二期接入间隔及与夏特升压站连接间隔。本期完成光伏电站35千伏变110千伏升压系统及光伏一期相关35千伏汇集母线设备，预留光伏二期主变位置，以及汇集站母线110千伏变220千伏主变位置（见附图：夏特及汇集站主接线简图）。
（2）汇集站建成后，将塔石线线路破口，分别接入汇集站塔日电站接入间隔，青石变送出间隔；并完成光伏电站一期接入汇集站，完善并改造相关保护、通讯、计量方式及设备。
（3）夏特电站升压站八村电站发电后，完成110千伏汇集站升压220千伏系统及与夏特220千伏升压站的连接；八村电站发电后接入汇集站相应间隔。远期光伏电站如果扩大建设规模，则陆续接入相关预留间隔。
（4）电网对侧的实施方案：现阶段，夏特至青石变线路为LGJ-240导线，青石变母线为LGJ-185导线，基本满足近期塔日勒嘎电站（满发50MW）及光伏电站（20MWp）的送出要求。青石至乌恰110千伏线路为LGJ-150导线，在青石变消纳了一部分电能后也基本满足剩余电能的输送要求。根据目前电网建设规划，中期对青石变母线及乌青线进行补强，增加青石变母线截面及增加一回至乌恰的110千伏线路，应该可以满足我方水电加光伏最多90MW及卡拉贝利电站70MW电能的输送要求。该方案为我方向当地电网确认的扩容方式。
（5）远期220千伏送出方案设想：远期随着夏特电站、八村电站的建成发电；以及光伏电站70MWp规划规模的全部实现，110千伏汇集站将汇集来自塔日、八村及光伏一、二期的全部电能，预计最大将达到200MW，除了最多向青石变方向送出90MW外，其余将通过与夏特升压站的连接，升压后汇入夏特升压站以220千伏电压等级送出，加上夏特电站本身的发电电能（280MW），预计最大将达到400MW左右。远期夏特电站220千伏送出方向初步定于规划中的220千伏乌恰变。以上各期实施情况见附图
如上图所示，黑色部分为目前已经建成的部分，即塔日至电网青石变的送出线路已经形成的现状。蓝色部分为本期为满足光伏一期送出所建设的部分；光伏110千伏汇集站升压站通过线路破口π接进现有的塔日送出线路。红色部分为远期夏特水电站建成后220千伏送出部分。
五、结语
该方案的最初规划开始于2013年12月，在充分研究了夏特电站电气主接线的设计后，提出了将原夏特电站升压站前期独立建设成110千伏升压汇集站后，于2014年3月在乌鲁木齐召开了新隆光伏接入系统咨询会，参会各方包括夏特电站设计、光伏电站设计及两个电站接入系统设计的相关人员。参会人员对该规划设计及实施方案进行了讨论，认为具备可行性。随后，各方设计根据该规划对110千伏升压汇集站进行了详细设计，并对夏特电站升压站设计进行了修改。截止至本文成稿日期，按该规划进行的光伏电站接入系统设计已经通过新疆电力公司批准，克州新隆光伏电站一期工程及110千伏升压汇集站已经建成并成功并网；经实践证明，该方案较好的解决了克州新隆光伏电站一期工程利用塔日电站送出线路并入电网但与夏特电站建设时序不匹配的问题，并对未来实现水光互补的联合送出方式提供了技术保障。
参考文献：
[1]《新疆喀什噶尔河流域克孜河中游河段夏特水电站工程可行性研究报告》 湖南省水利水电勘测设计研究总院，2015年7月
[2]《夏特水电站接入系统设计报告》 中国能建新疆电力设计院，2013年11月
[3]《新隆克州乌恰县70MWp光伏发电项目总体规划报告》 中国电建西北勘测设计研究院，2014年11月
论文作者:李治国,王斌
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第06期
论文发表时间:2019/7/31
标签：电站论文; 光伏论文; 送出论文; 母线论文; 水光论文; 间隔论文; 青石论文; 《当代电力文化》2019年第06期论文;