Research on Transmission Planning of Large-scale Nuclear Power Plant

大容量核电的接入对电网的适应性提出了更高地要求，同时在制定接入方案时需充分考虑核电电力安全可靠送出。因此，需优化送电方向，精准定位受电区域。并以此为基础，在分析通道能力的前提下，通过500 kV多点接入或者更高电压等级接入电网。

目前，广东电网交流最高电压等级为500 kV。根据电厂近区电网的负荷、电源分布特点，电网的功能及结构的不同，在分析电厂近区电力流向时把近区电网分成4个分区考虑：

粤东四市：汕头、潮州、揭阳、梅州。

粤东六市：汕头、潮州、梅州、揭阳、汕尾、河源。

珠东：东莞、惠州中北部、广州东部。

珠东南：深圳、大亚湾供电区。

L核电站地处广东省东部，规划容量为6×1 250 MW，计划于“十四五”前投产完毕。为研究L核电电力的送电方向，在考虑核准、路条及规划电源的基础上，对电厂近区从送端和受端两个角度共十个分区进行了电力平衡计算。从表1可见，L核电站全部6台机组在粤东六市无法完全消纳，盈余电力需经电网送入珠东(东莞、惠州中北部、广州东部)及珠东南(深圳、大亚湾供电区)负荷中心地区，主要送电方向为东莞、深圳地区。

考虑粤东地区电源的发展，至2018年需新增粤东向珠三角负荷中心送电通道。根据电网规划，至2020年粤东六市送出通道共有4个。

L核电站6台机组扣除厂用电后，送入系统的电力为7 050 MW。当L核电站电力仅通过一个通道送出时，现有的4个通道均无法满足全部电力的送出，需对现有通道进行加强。同时考虑到核电运行的安全性，L核电站位于台风频发的沿海地区，台风是对沿海电厂安全运行的一大威胁。鉴于核电厂和常规电厂相比，对安全稳定运行的要求更高，核安全事故影响范围巨大、后果严重，因此从提高安全可靠度出发，不建议L核电站6台机组电力仅通过1个通道接入系统。粤东六市2023年满发情况下外送为14 639 MW，当L核电站电力通过两个通道送出时，部分通道组合方案可能受制于某线路的输送能力，无法满足L核电站电力的送出需要，需对通道进行加强，线路改造后，两个通道接入的方案均可满足L核电站电力送出。

根据文献[2]，单机容量为500 MW及以上机组，一般宜直接接入500 kV电压电网。综合考虑电站单机容量及最终规模，核电机组对电网安全、可靠性要求，以及核电站在电力系统中的地位和作用等因素，L核电站宜考虑采用500 kV甚至特高压(如1 000 kV)电压等级接入系统。文献[2]还指出，电源接入系统的送电回路，在正常情况下突然失去一回时，除必须保持系统稳定外，一般还应能保持继续正常送电。

根据文献[3]，对核电站送出线路出口应满足发生三相短路不重合时保持稳定运行和电厂正常送出。

根据核电接入不同通道的组合，初步考虑核电站最终以4～6回500 kV线路接入系统。

综合上述各章节的论述，考虑L核电站6台机组最终采用4～6回500 kV出线，待选的接入点有A、B、C、D共4个站点或通过1 000 kV点对网长距离接入。通过初步分析，排除经济性较差的方案，并兼顾后续分厂情况，最终拟定以下两类共四种方案，如图1所示。

Figure 1.  Transmission program of L nuclear plant

电厂新建3回出线至南通道(A站)，3回出线至中通道(B站)。

电厂新建3回出线至南通道(A站)，3回出线至第四通道(C站)。

L核电站升压至1 000 kV，新建L核电站～E站双回线路，将E站升压至1 000 kV。

在Q电厂、L核电站近区新建1座1 000 kV站点，新建Q电厂至特高压站3回线路；新建L核电站4回线路至特高压站；新建2回1 000 kV线路至500 kV E站，将E站升压至1 000 kV；新建特高压站～A双回线路。

方案推荐的主要原则是优先推荐技术优良、适应远景电网发展的方案，在技术性能相近时推荐经济性较好的方案，推荐方案应具有接线简单、与电网规划相协调、运行灵活等方面的优点。本文采用电力系统分析软件工具(PSD)^[4-5]对不同方案进行技术比较。

对各方案进行正常及“N-1”方式下的潮流计算^[6-7]，计算结果表明：方案A-1中L核电站送往中通道的电力一方面加重了某线“N-1”情况下输送潮流，同时有部分电力向东挤压经北通道送出，存在一定潮流迂回。

方案A-2中通道送出压力较小。核电接入南通道的部分电力向东挤压经中通道送出。

方案B-1仅送出L核电站6×1 250 MW机组的电力，对特高压的输电的利用率较低，且部分线路“N-1”时会过载。

方案B-2同时送出Q电厂和L核电站全部机组的电力。特高压站和500 kV站点相连之后，电厂几乎一半的电力通过500 kV网络送出，通过1 000 kV特高压线路输送的潮流较少，没有充分发挥特高压线路的电力输送能力。相当于其中一个电厂的电力还是通过南通道来送出，与直接接入A站情况效果相同，且部分线路“N-1”时会过载

短路电流计算发现，方案B-2中L核电站三相短路电流超标，需采取相应措施。其他各方案电厂近区各站点短路电流满足要求。

对拟定的各方案进行的暂态稳定计算^[8]。主要计算电站及电网一回线路发生三相永久故障的方式。A类方案无失稳情况；B类方案因送出线路较长，当特高压站～E发生三永故障时系统无法稳定，需采取切机措施。分析结果详见表2。

采用年费用比较法^[9]对各方案的经济性进行比较^[10-11]。年费用比较法是将各方案计算期的全部支出费用折算成等额年费用后进行比较，年费用低的方案经济性较优。采用以下公式计算：

式中：NF为设计方案的年费用；Z为方案总投资(动态投资)；u为方案年运行费(考虑维护费和电能损失费，其中维护费暂按工程总投资的2%计，电能损失费按年损耗小时5 700 h，电价0.5元/kWh计)；r₀为电力工业投资回收率，暂按8%考虑；n为工程经济使用年限(输变电取25年)。

从表3中可看出，年费用4个方案A-1最少，其次是方案A-2，方案B-2最多。综合工程经济分析，L核电站三期拟定的接入系统方案中，方案A-1经济性相对最优。

综合考虑技术和经济，本文最终推荐采用方案A-1作为L核电站输电规划方案，即：电厂新建3回500 kV出线至A站，3回500 kV出线至B站。

本文以广东电网实际情况为基础，研究了L核电站不同的输电规划方案。通过仿真计算分析，总结提炼得出大型核电接入的关键点：

1)至少通过两个送电通道送出电力。

2)为提高核电送出的安全性，尽量采用就近接入网对网的送电方式。