近年來，我國部分經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的負荷密度呈逐年上升趨勢，有些城市的負荷密度甚至超過了巴黎、悉尼等世界經(jīng)濟發(fā)達的地區(qū)，對電力運行與發(fā)展帶來較大影響。電力空間負荷密度（下稱負荷密度）是表征單位供電面積負荷大小的參數(shù)，能直觀反映地區(qū)負荷分布密集程度，通常用來衡量、預(yù)測地區(qū)電力負荷發(fā)展水平及前景，指導(dǎo)城市電網(wǎng)規(guī)劃與建設(shè)，對地區(qū)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)布局及優(yōu)化也有指導(dǎo)作用。

   本文對珠三角地區(qū)主要城市負荷密度的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢進行了調(diào)查，對高負荷密度可能引發(fā)的電力發(fā)展及運行方面的問題進行了研究，并從城市和電網(wǎng)規(guī)劃以及政策導(dǎo)向等方面提出了有關(guān)建議。

   一、珠三角與世界主要城市負荷與人口密度對比負荷密度與地區(qū)能源構(gòu)成、經(jīng)濟發(fā)展水平、居民生活水平、產(chǎn)業(yè)類型、用地性質(zhì)和土地開發(fā)強度等因素相關(guān)，目前無統(tǒng)一計算方法，通常采用城市年大供電負荷或年平均供電負荷除以城市供電面積得出。本文采用年大供電負荷計算。

   珠江三角洲地區(qū)包括廣州、深圳、珠海、佛山、東莞、江門、惠州、肇慶、中山等九市，是我國發(fā)達的經(jīng)濟區(qū)之一。“十一五”期間，珠三角地區(qū)負荷密度以年均9.2%的速度增長，至2010年，達0.98兆瓦/平方千米，已接近北京市，是世界負荷密度大的地區(qū)之一。廣州、深圳、佛山、東莞等珠三角核心區(qū)域的負荷密度達到2.57兆瓦/平方千米，高于北京、悉尼等城市。局部區(qū)域，如深圳、東莞的負荷密度分別高達6.18和4.28兆瓦/平方千米，已接近世界負荷密度大的紐約、香港、東京等城市。珠三角主要城市與世界主要城市負荷密度和人口密度對比情況如下圖（部分數(shù)據(jù)來自新聞報道和當?shù)仉娏景l(fā)布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)）。

   近年來，珠三角地區(qū)電力需求仍保持年均9%以上的高速增長態(tài)勢，而同期紐約、東京、香港等城市電力需求年均增幅均低于1%，甚至負增長。預(yù)計珠三角地區(qū)2015年負荷密度將達1.07兆瓦/平方千米，而區(qū)內(nèi)電源裝機僅能滿足51%的負荷需求。

   負荷密度的快速增長加大了供電壓力，并帶來了一系列安全風險。

   一是增加了負荷中心區(qū)電力供應(yīng)的壓力。珠三角地區(qū)屬典型的受端電網(wǎng)，變電容量占全省的78.9%，負荷約占全省負荷的80%，電源裝機僅能滿足區(qū)內(nèi)57%的負荷需求，需從西部、粵東、粵北遠距離、大容量送入電力。隨著負荷密度的增加，加上珠三角地區(qū)環(huán)境容量不足，珠三角地區(qū)對外部電能的依賴性越來越強，保障珠三角電力供應(yīng)的壓力將越來越大。預(yù)計今年迎峰度夏期間，珠三角地區(qū)大電力缺口將達600萬千瓦。同時，廣州中部、深圳、東莞等局部地區(qū)，由于變配電能力不足，即使在電源充足的情況下，部分時段仍需限制用電。

   二是電網(wǎng)建設(shè)難度及建設(shè)成本不斷提高。高負荷密度需要高電壓等級、大容量的輸變電設(shè)施提高供電能力，如東莞地區(qū)已建成4個500千伏變電站。而珠三角負荷中心區(qū)域的土地開發(fā)利用率已經(jīng)很高，征地難、地價高是電力建設(shè)中的突出問題，很難找到合適地塊和通道建設(shè)變電設(shè)施及接入線路，如廣州220千伏永福變電站建設(shè)受阻五年，500千伏獅桂線中山段建設(shè)受阻一年。半地下、地下變電站以及地下電纜方式可在一定程度上緩解征地難的問題，但需要增大2-3倍電網(wǎng)建設(shè)成本。2010年珠三角地區(qū)單位電量電網(wǎng)投資0.11元/千瓦時，較2005年提高83%，“十一五”年均增速12.9%，單位電量投資增速明顯高于電量年均9%的增速。

   三是電力安全運行風險不斷增加。負荷高度集中導(dǎo)致珠三角變電站布點密集，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)緊湊，一基鐵塔撐著多回線路、幾百萬千瓦的電力，安全風險較大。加之區(qū)外長距離、大功率電源送入珠三角，一旦發(fā)生電網(wǎng)事故，很可能迅速擴大，加大大面積停電的風險。美國紐約電網(wǎng)負荷密度高、受電特性明顯，與珠三角電網(wǎng)特性類似，于1977年和2003年分別發(fā)生了因電壓崩潰引起的大面積停電事故，值得反思和借鑒。近年來，珠三角地區(qū)500千伏短路電流持續(xù)升高，2008年為56千安，2011年達66千安。已有部分500千伏站點故障時短路電流超過設(shè)備設(shè)計極限（63千安），存在系統(tǒng)故障后設(shè)備損壞并擴大事故的嚴重風險。同時，由于珠三角負荷密度大的中心城區(qū)未配備足夠的動態(tài)無功補償容量以及事故應(yīng)急電源和黑啟動電源，當系統(tǒng)發(fā)生嚴重故障時，極易引發(fā)電壓崩潰導(dǎo)致系統(tǒng)瓦解和大面積停電，且難以快速恢復(fù)。

   三、有關(guān)建議紐約、東京等城市早在上世紀80年代就開始研究應(yīng)對高負荷密度的措施，尤其是紐約大停電之后，進一步加大了研究、監(jiān)測和控制力度。近幾年，國外部分發(fā)達城市的負荷密度已呈緩慢增長態(tài)勢，借鑒他們的經(jīng)驗，結(jié)合我國實際，要合理解決高負荷密度引發(fā)的電力安全供應(yīng)方面的問題，在完善技術(shù)手段的同時，更需在電力與城市協(xié)調(diào)發(fā)展、電力與產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展等方面加大力度。

 （一）加強電網(wǎng)分層分區(qū)管理，通過技術(shù)手段降低電網(wǎng)運行風險在現(xiàn)有系統(tǒng)條件下，通過加強電網(wǎng)分層分區(qū)管理，優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和電源配置可有效緩解高負荷密度引發(fā)的電力安全運行風險。廣東電網(wǎng)公司采取500千伏電網(wǎng)解環(huán)、220千伏電網(wǎng)分區(qū)運行及變電站開關(guān)增加小電抗等措施降低短路電流，有顯著的效果。但也對系統(tǒng)的運行特性、可靠性和網(wǎng)損帶來一些影響，需要更深入的研究，管理層面和技術(shù)層面要妥善應(yīng)對。

 （二）建立綜合能源規(guī)劃機制，優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與電源配置開展綜合能源規(guī)劃，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)電網(wǎng)、電源規(guī)劃與建設(shè)。推動在負荷中心區(qū)，特別是現(xiàn)代化中心城區(qū)發(fā)展分布式清潔、高效支撐電源及事故應(yīng)急電源，提高電力長期保障能力和城市電力安全應(yīng)急能力。在負荷密度大的區(qū)域建設(shè)分布式動態(tài)無功補償裝置，滿足系統(tǒng)動態(tài)無功補償?shù)男枰?。將電網(wǎng)規(guī)劃納入地方城市發(fā)展規(guī)劃，以法定形式予以確認，解決電力建設(shè)征地難問題。

 （三）引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)升級與轉(zhuǎn)移，促進電力與產(chǎn)業(yè)布局的協(xié)調(diào)發(fā)展既強調(diào)電力服務(wù)于經(jīng)濟發(fā)展、滿足生產(chǎn)需求，又把電力作為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的約束條件，利用行政手段、市場機制和價格杠桿促進產(chǎn)業(yè)合理布局，梯度轉(zhuǎn)移。在電源相對集中、負荷密度較低的地區(qū)，優(yōu)先發(fā)展工業(yè)項目，一方面促進該地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展，增加電力消納能力，減少外送，緩解輸電通道緊張等壓力，另一方面，有利于促進區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展，同時緩解負荷密度較大的地區(qū)短路電流繼續(xù)增大、安全風險大等問題。統(tǒng)籌規(guī)劃，協(xié)調(diào)發(fā)展，提高資源配置的總體效率及保障能力，乃長遠解決之道。