（中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司 广东省广州市 510663）
摘要：紧扣深圳市远景电源发展的规模和结构这一问题，结合深圳市饱和水平电力需求预测、市内电源建设条件、电网通道建设条件，从安全、清洁、经济、均衡发展的角度提出深圳市远景电源发展的四种模式。对电源自给率、电网通道需求、调峰能力、主要污染物排放、经济性五个方面，以指标分析、类比分析、仿真模拟、敏感性分析等方法对电源发展模式进行比较，对深圳远景电源发展的方向提出建议。
关键词：深圳市；电源发展模式；饱和水平；购电成本
Discussion on the development mode of future power generation in Shenzhen
GUO Jingtao1，LIU Yun1，YU Xinmei1
（1.Guangdong Electric Power Design Institute，China Energy Engineering Group Co.，Ltd.，Guangzhou 510663，China）
Abstract：In this paper，the issues of the scale and the structure of the future power generation in Shenzhen are closely related. Four development modes of Shenzhen's future power generation are put forward from the perspective of safety，cleanliness，economy and balanced，combined with the forecast of Shenzhen's saturation level power demand，the construction conditions of both power generation in the local city and the power network channel. The methods of index analysis，analogy analysis，simulation and sensitivity analysis are used to compare the power self-sufficiency rate，the demand of the power network channel，the capacity of peak regulation，the emission of major pollutants，and the economy. It’s suggested that a balanced mode by both develop the urban power generation and the external power network channel could be used as the direction to planning the future power generation.
Key words：Shenzhen；power development mode；saturation level；electricity purchasing cost
引言
深圳作为全国经济社会发展先行城市，经济社会的高质量发展需以安全、清洁、经济的电力供应系统作为支撑。受政策、需求、源网建设条件和对安全、清洁、经济发展的要求不同的影响，远景深圳电源发展的规模和结构存在不确定性。
本文在介绍深圳市电源发展现状的基础上，结合深圳市饱和水平电力需求预测、市内电源建设条件、电网通道建设条件，拟定远景电源发展方案，通过方案比选，对深圳远景市内电源发展的规模和结构提出建议，为中心城市电源发展方向提出一种规划方法参考。
1深圳市电源发展现状
截至2017年底，深圳市电源总装机容量为1321万千瓦，其中：核电装机容量612万千瓦，煤电装机容量194万千瓦，气电装机493万千瓦，生物质装机容量约22万千瓦。核电、煤电、气电、生物质发电的装机比重为46%、15%、37%、2%。
从接入电压等级来看，500千伏电源装机容量612万千瓦，占比46%；220千伏电源装机容量472万千瓦，占比36%；110千伏及以下电源装机容量约237万千瓦，占比18%。220千伏及以下电源装机占比合计约54%。
2深圳远景电源发展影响因素
2.1饱和水平电力需求预测
电力需求预测的方法很多[4]，本文采用人均用电量类比的方法对深圳饱和水平电力需求进行预测。
1）经济社会发展远景展望
根据《深圳市国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》[5]，到2020年，深圳GDP总量将达到2.6万亿元，人均生产总值达到17.6万元，第三产业增加值占GDP比重提高到61%。预计远景深圳第三产业的比重将提高到70%以上。到2020年，深圳市人口发展预期目标为1480万人。预计饱和水平年达到1600万人左右。
2）人均用电量预测
采用与发达国家类比的方法预测深圳饱和水平人均用电量。从发达国家和地区历史用电数据（见图1）来看，目前这些国家/地区的人均用电量增长缓慢，基本接近或趋于饱和水平。加拿大、美国、澳大利亚等人口密度较低的发达国家，人均用电量较高、饱和水平达到10000~16000千瓦时/人；人口密度相对较大（如新加坡、香港等）的国家和地区，人均用电量饱和水平一般在6000~9000千瓦时/人。
图1 主要发达国家（地区）人均用电量变化趋势 （单位：千瓦时/人）
根据产业结构相似系数计算，深圳目前的产业结构发展阶段与1995～2000年期间的新加坡、1990~1995年期间的日本较为相似。本文参照新加坡、日本近些年的人均用电量水平，预计深圳饱和水平人均用电量约为9000千瓦时/人。
3）饱和水平负荷预测
按前述对深圳饱和水平人均用电量和人口饱和水平的预测，远景深圳全社会用电量预计约为1440亿千瓦时。预计远景深圳市最大负荷利用小时数将在4650小时左右。据此测算，深圳全社会最高用电负荷饱和水平约为3100万千瓦。
2.2市内电源建设条件
1）抽水蓄能电站
根据广东全省的抽水蓄能站址资源普查成果，除在建的深圳抽水蓄能电站外，未来全省推荐的优选站址均不在深圳市范围内。
2）煤电
为落实国家“大气十条”等文件要求，珠三角地区禁止新建和扩建煤电项目，现有多台燃煤机组装机容量合计达到30万千瓦以上的，可按照煤炭减量替代的原则建设为大容量燃煤机组或实施“煤改气”。
3）气电
到2020年，预计天然气接收能力可达150亿立方米[6]。考虑60%用于发电，可支撑气电装机约1400~1800万千瓦（高、低值分别对应2020年后新增气电为热电联产、调峰气电，下同），即在已核准气电项目基础上，再新增气电700~1100万千瓦。
厂址资源方面，储备厂址可新建或扩建的厂址资源合计约1000万千瓦。
综合来看，深圳具备在已核准气电项目基础上，具备新建或扩建700~1000万千瓦气电项目的条件。
4）核电
岭澳核电三期具备扩建2台百万千瓦级核电机组的条件。
5）新能源发电
深圳面积小，人口和负荷密度高，风电、光伏发电不宜大规模发展，仅能作为电力供应的补充。垃圾发电主要作为城市垃圾处理方式，出力受燃料影响大，未来也不具备成为主力电源的条件。
6）西电
除滇西北直流送深外，尚未规划有新增西电送深通道。远景西电送深圳的规模按维持2020年的800万千瓦（送端容量）考虑。
据分析，未来深圳可新增的电源除岭澳核电三期项目外，市内可新增的主力电源类型主要是气电。
2.3电网通道建设条件
根据深圳市电网通道规划相关成果[7]，运用BPA软件搭建仿真数据平台，计算广东电网通过500千伏电网向深圳送电通道的送电能力，结果见表1。
表1 规划电网通道情景送电能力测算 单位：万千瓦
注：未计及500千伏沙角C厂~丛林通道送电能力。
3深圳远景电源发展模式探讨
预测深圳饱和水平用电最高负荷3100万千瓦。计及备用容量及外送香港的电力，全市电源可利用容量约需3800万千瓦。结合主力电源发展条件，为适应远景的饱和用电水平，深圳需市内电源装机和外区送入电力合计约4100万千瓦（对应的利用容量约3800万千瓦），主要构成除了包含抽水蓄能120万千瓦、核电612 / 862万千瓦、煤电0 / 200万千瓦、西电送入800万千瓦之外，市内气电规模至少为1340万千瓦、广东电网最大送电能力680万千瓦，或市内气电规模至少为1020万千瓦、广东电网最大送电能力1000万千瓦。
远景深圳主力电源的构成情况见表2。
表2 远景深圳电源的构成
3.2电源发展模式比较
1）电源自给率。自给、低碳、经济、均衡四种模式对应的电源自给率分别为99.5%、85.0%、85.9%、94.3%。
2）电网通道需求。自给、低碳、经济、均衡四种模式需市外送入最大电力分别为386万千瓦、989万千瓦、971万千瓦、611万千瓦。
3）调峰缺口。广东电网支援电力按50%参与调峰，自给、低碳、经济、均衡四种模式调峰缺口分别为71万千瓦、307万千瓦、364万千瓦、184万千瓦。
4）主要污染物排放。低碳、经济模式下的污染物排放值较小，自给模式下的污染物排放值最大。
5）经济性比较。
远景年，各发展模式通过广东电网送入的电量存在差异，送入电力来源不明确，难以通过发电侧投资与运行构成的总费用作为目标函数开展经济性比较。为此，本文采用购电成本和电网输电成本叠加构成的年用电费用作为经济性比较的目标函数。
气电的上网电价与电厂投资、气价、年利用小时数密切相关。在单位静态投资2500元/千瓦、8%收益率情况下，不同气价下，其相互间变化关系见图2。
图2 燃气电厂上网电价变化曲线
基本条件：广东电网支援电量电价取0.64元/千瓦时，气电单位静态投资2500元/千瓦、气价2.5元/立方米、发电利用小时数3000小时，计算气电的上网电价为0.713元/千瓦时。
各模式的经济性由优到劣依次为：经济、均衡、自给、低碳。以经济模式为基准，低碳、自给、均衡模式年用电费用分别高19.2亿元/年、17.2亿元/年、5.3亿元/年。
表5 各电源发展模式下相对年用电费用 （基本方案，基本条件）
敏感性条件：考虑气电上网电价变化（0.45元/千瓦时~0.7元/千瓦时）进行敏感性分析，计算低碳、自给、均衡模式相对经济模式的相对年费用，计算结果见图3。
自给模式和均衡模式在变化范围内出现拐点，拐点气电上网电价分别为0.65元/千瓦时、0.67元/千瓦时，对应的拐点气价分别为2.2元/立方米、2.3元/立方米。
图3 相对年用电费用敏感性分析（元/千瓦时）
自给模式考虑深圳市内气电大发展，远景年市内电源及受入西电的电量自给率约达99.5%。但相对其它发展模式，自给模式的缺点是：500千伏电网通道利用率较低。
权衡各类发展模式的利弊，建议深圳远景电源配置采用均衡发展的模式。即采用市内电源、市外电网通道均衡发展的模式作为远景电源规划的方向。
4结论
本文在分析深圳市饱和水平电力需求预测、市内电源建设条件等的基础上，从电源自给率、电网通道需求、调峰能力等方面，以指标分析、类比分析等方法对电源发展模式进行比较，主要结论如下：
1）远景电源发展与远景电力需求规模息息相关。远景电力需求发展存在很大的不确定性。本文在远景产业结构、人口等发展预测基础上，结合具有类比意义的发达国家相似发展历程，提出一种发达城市远景电力需求预测方法。
2）城市远景电源发展不能忽视本地电源建设条件、电网通道建设条件的分析。以此为基础，分析得出市内远景电源发展的规模，作为远景电源配置的基础。
3）远景电源配置应结合当地对电源自给程度的要求、系统调峰需求等综合判断。尤其对于中国沿海大型城市而言，核电、新能源等清洁电源是未来的发展方向，但清洁电源的发展应结合具体城市对能源成本的接受能力来选择。
参考文献：
[1]候煦光. 电力系统最优规划[M].武汉：华中理工大学出版社，1991.
[2]张少华，言茂松，等.调峰电源的系统规划与评价[J].电网技术，1995.
[3]王建学，高卫恒，王锡凡，陈皓勇. 考虑环境成本的电源规划JASP模型[J].西安交通大学学报，2008.
[4]城市电力饱和负荷分析技术及其应用研究综述[J].电力自动化设备，2014.
[5]深圳市国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要[R]. 深圳：深圳市发展和改革委员会，2016.
[6]深圳市能源发展“十三五”规划[R]. 深圳：深圳市发展和改革委员会，2016.
[7]深圳市“十三五”电网规划[R]. 深圳：深圳市发展和改革委员会，2016.
作者简介：
郭经韬（1988.02.21）；男；广东梅州；汉族；工学硕士；工程师；电力系统规划；中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司。
论文作者:郭经韬,刘云
论文发表刊物:《河南电力》2018年8期
论文发表时间:2018/10/18
标签：电源论文; 远景论文; 深圳论文; 深圳市论文; 电网论文; 模式论文; 水平论文; 《河南电力》2018年8期论文;