我国特高压输电技术经过20 a的发展，将形成 以1000 kV交流特高压输电和± 800 kV特高压直流 输电为主的特高压电网骨干网架。在国内特高压 “三纵三横”输电工程发展态势的强力带动下，内蒙 古电网500 kV 主网架结构的发展进度也逐步加 快。截至“十二五”末期，内蒙古（西部）电网将把现 有的“两横四纵两出口”的主网架结构建设为“五横 五纵”的500 kV主网架结构，同时装机容量也将进 一步增加。预计2015年内蒙古最高供电负荷将达 到31.5 GW，2020年最高供电负荷可达到46.43 GW ^{[1, 2, 3, 4]}。基于“三华”地区和内蒙古地区的电力平衡需 要，大唐国际杭锦旗电厂（以下简称杭锦旗电厂）拟投入建设^[5]。

杭锦旗电厂规划开发建设4×1000 MW火电机 组项目，一期2×1000 MW，二期2×1000 MW^{[6, 7]}。该 项目建成后，计划就近接入蒙西特高压站（地处鄂 尔多斯市准格尔旗），以满足“三华”地区负荷快速 增长的需求，缓解电力供需矛盾，保证地区经济发 展对电力的需求。为此，有必要对杭锦旗电厂接入 特高压输电系统的方式进行分析。本文结合杭锦 旗电厂的地理位置特点、鄂尔多斯地区网架结构、 经济投入和未来发展规划等因素，对该电厂接入特 高压输电系统的方式进行对比研究，从而提出合理 建议。 1 接入方式对比分析

大电源基地接入特高压输电系统有2种方式： 一种为大容量、特大容量发电机出口直接由特高压 变压器升压后接入特高压电网，称为一次升压；另 一种为经500 kV升压变压器升压后接入500 kV变 电站母线，由母线汇集各发电机功率，再经500 kV/ 1000 kV（或其他电压等级）升压变压器升压后接入 特高压电网，称为二次升压。2种接入方式如图 1所 示。一次升压接入特高压系统和二次升压接入特 高压系统方式各有优、缺点，具体分析如下。

图 1(Figure 1)

图 1 大电源接入特高压系统的方式

一次升压方式采用的1000 kV特高压输电线路 具有阻抗小、输送容量大、可满足大容量和长距离 输电的特点；1条1000 kV特高压同塔双回线路输电 能力可达10~12 GW，相当于同等距离的1条500 kV 同塔双回路的3倍^[8]。 1.2 线路损耗

输送同等功率时，特高压线路比超高压线路网 损更小。 1.3 经济成本

长距离、大容量输电时，特高压输电线路具备 更好的经济性。从单位kW投资成本比较，随着电 源规模的扩大，一次升压接入方式的单位kW投资 呈下降趋势。待特高压设备被大规模采用后，设备 造价将也将呈下降趋势，因此特高压一次升压方式 的经济性将更为明显^[9]。 1.4 占地面积及环保方面

输送同等功率时，一次升压方式所用的特高压 线路占用的线路走廊用地少，可以减小对生态环境 的影响。 1.5 电力系统调度

输电线路采用较高的电压等级也会带来不利 影响，主要表现为调度压力增加。一次升压方式采 用的特高压输电线路的线路较长，当输送功率很大 时，正常的有功功率波动可能造成电压大幅波动。

式（1）为无功损耗的变化量ΔQ 与线路有功功率 变化量ΔP 的关系式。当ΔP 一定时，线路首端有功 功率P1越大，ΔQ 也越大。对于任意一条母线，注入 母线的ΔQ 与母线电压变化量ΔU 之间的关系见式 （2）^[9]。综合式（1）、（2）可知，如特高压输电系统不 够坚强，特高压线路上的电压波动将非常大。

在短距离输电时，一次升压方式下输电线路的 故障极限比二次升压方式高。以具体线路长度说 明：当特高压输电线路长为500 km时，一次升压方 式与二次升压方式相比，单相永久性故障极限将高 430 MW，三相永久性故障极限高70 MW；当输电线 路长度为300 km时，一次升压方式下的单相永久性 故障极限比二次升压方式高1610 MW，三相永久性 故障极限高670 MW。

可见，2种升压接入方式各有特点，因此在对杭 锦旗电厂的接入方式进行选择时，应当从多方面综 合考虑。 2 杭锦旗电厂接入特高压系统的方式比较 2.1 地理位置及其接入方案

杭锦旗位于鄂尔多斯市西北部。鄂尔多斯地 区电网现有500 kV变电站2座，总容量3000 MVA （布日都变电站2×750 MVA、响沙湾变电站2×750 MVA）。其中响沙湾变电站有达拉特电厂等电源接 入，布日都变电站有东胜热电厂、布连电厂、康巴什 热电厂及杭锦旗煤矸石电厂等电源接入。此外，鄂 尔多斯市将建设2条特高压线路，即蒙西—天津南 和蒙西—湖北2条特高压输电线路。输电线路起点 均为蒙西特高压站。各变电站地理位置分布图见 图 2所示。

图 2(Figure 2)

图 2 鄂尔多斯500 kV/1000 kV变电站地理位置图

根据图 2地理位置分布特点可知，杭锦旗电厂 距布日都500 kV变电站、响沙湾500 kV变电站及 1000 kV蒙西特高压站均比较近，因此该电厂的接 入方式可以有2种：先一次升压至500 kV后接入蒙 西500 kV系统（布日都、响沙湾或蒙西特高压500 kV侧），然后二次升压至1000 kV接入蒙西特高压站；经过一次升压至1000 kV直接接入蒙西特高压 站。 2.2 2种接入方式的对比

对于电气主接线方式（包括电厂接入系统方 式）的设计有3项基本要求，即可靠性、灵活性及经 济性^[10]。本文即针对杭锦旗电厂的2种接入方式进 行分析。 2.2.1 可靠性

本文主要从设计的发电厂、变电站在电力系统 中的地位和作用进行可靠性的对比。

内蒙古电网网架地理接线情况如图 3所示，当 前内蒙古电网500 kV网架已形成环网，无论杭锦旗 电厂最终接入布日都500 kV 变电站还是响沙湾 500 kV变电站，其供电可靠性均比经过一次升压直 接接入1000 kV特高压站高；而且经过二次升压直 接接入蒙西特高压站，500 kV输电线路的故障极限 也偏低。但是，当前布日都变电站和响沙湾变电站 主变压器容量基本处于满负荷状态，若再接入电 源，则需要对当前500 kV变电站进行扩建。

图 3(Figure 3)

图 3 内蒙古电网网架地理接线图

此外，考虑后期扩建影响，若采用一次升压方 式，杭锦旗电厂一期2×1000 MW用1回线路即可满 足输电要求，扩建二期2×1000 MW需再建1回线路； 若采用二次升压方式，则一期工程用2回500 kV线 路接入蒙西500 kV系统，然后升压至1000 kV接入 蒙西特高压站，扩建二期再建2回500 kV线路接入 蒙西500 kV系统即可。若采用单回输电线路经一 次升压直接接入1000 kV网架，该大电源不满足电 网N-1要求，在线路发生故障跳开或发电机故障需 要与电网解列时，系统将损失大电源，潮流在短时 间内急剧不平衡，系统电压下降，必然对系统的安 全稳定运行造成很大的影响，甚至会引发系统崩 溃；而采用2 回500 kV 线路接入蒙西500 kV 系统 时，在1回线路发生故障时，可以通过另1回线路送出，保证了输电的可靠性和电网电压的稳定性。由 此可知，采用二次升压可靠性更高。 2.2.2 灵活性

主要考虑其调度的灵活性。调度的灵活性是 指可以灵活地投入和切除发电机、变压器和线路， 调度电源和负荷，满足系统在故障运行方式、检修 方式以及特殊运行方式下的系统调度要求^[11]。采用 2回线路时，1回线路因检修或故障需要退出运行 时，调度人员可根据线路运行极限及时调整发电机 出力，并通过另1回线路将其送出，对系统不会造成 大的电源损失，电压和频率可以基本维持稳定，不 至于使系统中其他的安全自动装置动作而损失负 荷。若采用单回线无备用接线方式时，在输电线路 发生故障或者检修需要退出运行时，电厂的出力无 法送出，对系统来说，相当于损失大电源，导致系统 中的频率电压大幅下降，使系统中的低频低压解列 或低频低压切负荷保护动作，为电网的安全稳定运 行带来较大风险。另外由以上分析可知，在特高压 输电线路输送功率很大时，正常的有功功率波动可 能造成电压的大幅波动，因此选择500 kV接入蒙西 特高压站，可以缓解调度压力。

其次，考虑到实际情况，蒙西特高压站目前还 未建成，若其最终投产时间滞后于杭锦旗电厂建成 时间，以1000 kV电压等级接入系统则会制约杭锦 旗电厂一期工程的电力输出；若以500 kV电压等级 接入系统，则并网点的选择相对灵活，可接入内蒙古电网500 kV变电站（布日都变电站或响沙湾变电 站）或蒙西特高压站，接入方式更为灵活。 2.2.3 经济性

经济性涵盖电气主接线或接入接线时的投资 额、占地面积及电能损失等方面。对于杭锦旗电 厂，主要考虑以下方面。

（1） 当前生产1000 kV主变压器厂家少，制造 市场呈垄断状态，价格相对较高；500 kV主变压器 技术基本成熟，因各生产厂家之间存在竞争而价格 较低；

（2） 杭锦旗电厂一期工程采用一次升压与二 次升压接入方式静态投资总预算见表 1^[6]，可见，二 次升压的总投资仅为一次升压的42.3%。

（3） 由2.2.1分析可知，采用一次升压方式共用 2回1000 kV线路接入蒙西特高压站，采用二次升压 共用4回500 kV线路接入接入蒙西特高压站，采用 二次升压比一次升压多2回线路。虽然随着电源规 模的增加，一次升压接入方式的单位kW投资呈下 降趋势，但本项目只有4×1000 MW，因此，采用一次 升压方式的单位kW投资下降较少。根据表 1可知， 采用二次升压方式的费用远远低于一次升压方式 的费用，采用二次升压方式的经济性更优。

表 1(Table 1)

表 1 一次升压与二次升压方式静态投资总预算比较

表 1 一次升压与二次升压方式静态投资总预算比较

（1） 上网电价的不确定性。由于内蒙古电网 与国网不同网且电价不同，造成杭锦旗电厂上网后 执行电价不确定，将直接影响企业效益。

（2） 利用小时数的不确定性。如果杭锦旗电 厂接入内蒙古电网，由内蒙古电网接入蒙西特高压 站，则有可能减少杭锦旗电厂的利用小时数。

上述因素会影响到机组投产后的利润水平，在 以上2因素不明确的情况下，通过二次升压接入蒙 西特高压500 kV侧更合适。 3 结束语

结合一次升压、二次升压方式优劣性，通过对 杭锦旗电厂采用这2种接入方式进行对比，同时考 虑不确定因素，建议杭锦旗电厂以二次升压方式接 入蒙西特高压500 kV侧。