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摘要:長期以來,我國能源消費主要以煤炭、石油等傳統(tǒng)能源為主,對環(huán)境的污染較為嚴重。隨著近幾年國家對于環(huán)保的重視,新能源行業(yè)得以長足發(fā)展。這期中生物質(zhì)電廠作為可再生能源代表在全國如雨后春筍般相繼投產(chǎn)并網(wǎng)。但伴隨著生物質(zhì)電廠的蓬勃發(fā)展,部分電廠與主電網(wǎng)發(fā)展不協(xié)調(diào)的問題逐漸暴露出來,本文就生物質(zhì)電廠接入主電網(wǎng)進行電力技術(shù)分析,為其他生物質(zhì)電廠的選址能夠更加適應(yīng)電網(wǎng)未來發(fā)展提供參考。
關(guān)鍵詞:新能源生物質(zhì)電廠主電網(wǎng)電力技術(shù)
生物質(zhì)作為一種新型燃料,主要是農(nóng)作物的秸稈、果樹枝條和灌木枝條等。集中高效地利用這些生物質(zhì)能,既可以減少煤炭的消耗量,又可以減少由原來傳統(tǒng)利用方式帶來的污染。由于受到國家政策的鼓勵扶持,生物質(zhì)電廠發(fā)展迅速。但生物質(zhì)電廠的建設(shè)往往著重考慮生物質(zhì)原料的豐富程度及交通運輸?shù)谋憷?,而?jīng)常忽視當?shù)仉娋W(wǎng)的建設(shè)發(fā)展及相關(guān)規(guī)劃,本文以某30MW生物質(zhì)電廠為例,就其接入主電網(wǎng)進行電力技術(shù)分析。
1生物質(zhì)電廠接入主電網(wǎng)電力技術(shù)分析
對生物質(zhì)電廠周邊主電網(wǎng)進項電力技術(shù)分析主要包括:生物質(zhì)電廠接入站點分析、周邊區(qū)域電源及用電情況分析、周邊電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃分析、送出線路導線截面選擇、潮流計算、穩(wěn)定性校核。
1.1生物質(zhì)電廠接入站點分析
通過對擬接入站點分析,以確認站點是否滿足接納生物質(zhì)電廠的條件。擬接入變電站距離本生物質(zhì)電廠項目廠址位置直線距離約2.2km,2015年6月投運,是一座220kV智能變電站。擬接入變電站規(guī)劃為3臺主變(1×120MVA+2×180MVA),電壓等級220/110/10kV,現(xiàn)有主變2臺(1×120MVA+1×180MVA)。220kV出線規(guī)劃4回,現(xiàn)有2回,備用2回;220kV采用雙母線接線方式,戶外敞開式布置。110kV主接線為雙母線接線方式,采用戶外敞開式布置,出線規(guī)模為10回?,F(xiàn)有出線5回,備用5回。2017年擬接入變電站年最大負荷為99.89MW。參考本縣負荷增長率,結(jié)合擬接入變電站周邊現(xiàn)實情況,對擬接入變電站負荷增長做出負荷增長預(yù)測。通過分析,擬接入站點為新建智能變電站,硬件設(shè)備良好;擬接入站點距離生物質(zhì)電廠較近,電廠外送線路投資較低;擬接入站點仍有處于規(guī)劃中的主變還沒有投運,說明本站點還有較大發(fā)展?jié)摿?;擬接入站點110kV出線還有5回備用,如本生物質(zhì)電廠接入,需要占用一回,備用回路還有4回,備用出線充足;擬接入站點負荷較大,本生物質(zhì)電廠接入不會對擬接入站點造成較大沖擊。
1.2周邊區(qū)域電力平衡分析
擬接入?yún)^(qū)域供電區(qū)最大網(wǎng)供負荷107MW,春季負荷最小,春季夜間小負荷32MW,約為全年最大負荷的0.30,春季日間小負荷43MW,約為全年最大負荷的0.40。生物質(zhì)電廠擬接入?yún)^(qū)域電網(wǎng)接入系統(tǒng)已審定的光伏項目裝機容量共計145.5MW;考慮“前7批”+分散式風電,擬接入?yún)^(qū)域風電項目裝機容量72MW;擬接入?yún)^(qū)域沒有統(tǒng)調(diào)火電廠建設(shè)規(guī)劃。擬接入?yún)^(qū)域大負荷平衡:大負荷出現(xiàn)在夏季白天,風電考慮出力0.8,光伏考慮出力0.8。擬接入?yún)^(qū)域小負荷平衡:小負荷出現(xiàn)在春季夜間,風電考慮出力0.8,光伏考慮出力0。對擬接入?yún)^(qū)域夏季大負荷電力平衡進行分析,該區(qū)域2018年電力處于缺額狀態(tài),隨著系能源裝機投運,該區(qū)域電網(wǎng)電力開始出現(xiàn)好轉(zhuǎn),考慮本生物質(zhì)電廠所發(fā)電力,2019年擬接入?yún)^(qū)域電力盈余63MW,2025年缺額45MW。對擬接入?yún)^(qū)域春季小負荷電力平衡進行分析,隨著系能源裝機投運,該區(qū)域電網(wǎng)電力開始出現(xiàn)盈余,考慮本生物質(zhì)電廠所發(fā)電力,2019年、2025年擬接入?yún)^(qū)域電力盈余分別為146MW、102MW。
1.3周邊電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃分析
根據(jù)近期發(fā)展規(guī)劃,擬接入站點在未來幾年內(nèi)將要出110kV線路3回,考慮本生物質(zhì)電廠110kV接入占用1回出線間隔,仍然有備用出線1回。由此分析,本生物質(zhì)可以接入此站點,不會與規(guī)劃情況相沖突。
1.4送出線路導線截面選擇
本期生物質(zhì)電廠容量為30MW,廠用電率為12%,功率因數(shù)按0.95考慮,以1回110kV線路接入系統(tǒng),線路最大工作電流為146A。(1)按經(jīng)濟電流密度選擇:生物質(zhì)電站最大利用小時數(shù)取7000h,經(jīng)濟電流密度取j=0.90A/mm2。根據(jù)公式Sj=Ig/j,可得出Sj=162mm2。(2)按導線長期允許載流量校驗:考慮環(huán)境溫度40℃時長期允許截流量,JL/G1A-240載流量494A;JL/G1A-240載流量567A;JL/G1A-2×240載流量988A。綜合工作電流大小、運行經(jīng)濟性、工程造價、供電可靠性、遠期可擴展性等因素,并結(jié)合本地區(qū)的實際情況,推薦的導線型號為JL/G1A-240。
1.5潮流計算
計算條件:計算水平年:生物質(zhì)電廠預(yù)計于2018年11月投運,選擇2019年為計算水平年,2025年為遠期展望年;潮流計算選取2019年、2025年夏季日間大負荷、春季日間小負荷和春季夜間小負荷3種情況,春季夜間小負荷率取0.35,春季日間小負荷率取0.42;開機方式選擇:統(tǒng)調(diào)火電機組夏季按全開機出力,春季按調(diào)峰出力。新能源出力按0.8計?。蝗W(wǎng)220kV變電站110kV側(cè)負荷功率因數(shù)取0.95;計算軟件采用電力系統(tǒng)計算分析軟件BPA程序。通過計算,無線路和變壓器均無過載情況。1.6穩(wěn)定性校核考慮生物質(zhì)電廠2018年11月投產(chǎn),計算采用2019年夏季大負荷方式;本項目生物質(zhì)電廠按滿發(fā)出力,本供電區(qū)其余電廠保留10%備用容量;發(fā)電機采用Eq”Ed”變化模型,并考慮勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)和調(diào)速系統(tǒng):負荷采用50%恒定阻抗、50%感應(yīng)電動機綜合負荷模型;故障方式有以下幾個方面。(1)220kV線路三相永久性接地故障:0.0s故障,0.12s線路近遠端三相同時跳開,不重合。(2)220kV線路單相永久接地故障:0.0s故障,0.12s線路近遠端單相跳開,1.12s重合,重合不成功,1.24s三相跳開。(3)雙側(cè)電源110kV線路三相永久接地故障:0.0s故障,0.15s線路近遠端三相跳開,0.65s遠端三相跳開,1.15s線路近遠端重合,1.30s線路近端跳開。(4)單側(cè)電源110kV線路三相永久性接地故障:0.0s故障,0.15s線路電源端三相跳開,1.15s重合,1.30s再跳開。(5)生物質(zhì)電廠送出110kV線路0.0s故障,0.15秒兩端同時跳開,不重合。2019年夏季大負荷暫態(tài)穩(wěn)定性計算結(jié)果:220kV線路三相兩端故障時,計算結(jié)果穩(wěn)定;220kV線路單相兩端故時,計算結(jié)果穩(wěn)定;110kV線路三相首端故障時,計算結(jié)果穩(wěn)定;110kV線路三相末端故障時,計算結(jié)果穩(wěn)定。穩(wěn)定計算結(jié)果分析:2019年夏季大負荷,220kV發(fā)生三相永久接地故障或單相永久接地故障后,110kV發(fā)生三相永久接地故障后,現(xiàn)有繼電保護及斷路器正確動作時,生物質(zhì)電廠機組可以和系統(tǒng)保持穩(wěn)定運行。
2結(jié)語
綜上所述,本生物質(zhì)電廠通過對接入站點分析、周邊區(qū)域電源及用電情況分析、周邊電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃分析、送出線路導線截面選擇、潮流計算、穩(wěn)定性校核,判斷出本生物質(zhì)電廠是我選址符合主電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃,其他生物質(zhì)電廠可以參考判定。
參考文獻
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作者:王朝賢 孫中璽 喬海洋 單位:鄭州潤杰電力勘測設(shè)計有限公司 中建六局土木工程有限公司