魏振洋，王忠濤

水泥廠(chǎng)余熱電站接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

Key Points of Cement Cogeneration Station Access System Design

魏振洋1，王忠濤2

1 引言

水泥回轉(zhuǎn)窯純低溫余熱發(fā)電的原理是，利用新型干法水泥窯頭、窯尾溫度在320℃左右的廢氣，不用補(bǔ)充燃煤，直接進(jìn)行余熱發(fā)電，這樣做不僅節(jié)約能源，大大減少水泥生產(chǎn)帶來(lái)的溫室氣體和粉塵排放，而且可以顯著降低水泥生產(chǎn)中的電耗，緩解當(dāng)前電力短缺的矛盾。由于水泥低溫余熱發(fā)電會(huì)在一定程度上沖擊到電力部門(mén)利益，因此需要相關(guān)主管部門(mén)協(xié)調(diào)解決余熱電站接入系統(tǒng)及并網(wǎng)的問(wèn)題。

2 接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)所需參數(shù)和資料

（1）設(shè)計(jì)要求業(yè)主提供水泥廠(chǎng)余熱電站并網(wǎng)點(diǎn)的電網(wǎng)系統(tǒng)短路參數(shù)（短路容量、短路電流或短路電抗）。

短路參數(shù)包括設(shè)計(jì)水平年（近期5年）和遠(yuǎn)景水平年（遠(yuǎn)期10年）的最大及最小運(yùn)行方式下的短路參數(shù)。

設(shè)計(jì)將根據(jù)電網(wǎng)系統(tǒng)及發(fā)電機(jī)提供的短路參數(shù)進(jìn)行向量疊加，計(jì)算整個(gè)系統(tǒng)的短路電流，用以選擇及校驗(yàn)電氣開(kāi)關(guān)設(shè)備容量，即電氣開(kāi)關(guān)設(shè)備的額定開(kāi)斷電流值，如20kA、25kA、31.5kA、40kA或50kA等。同時(shí)進(jìn)行電站系統(tǒng)繼電保護(hù)整定計(jì)算等。

如業(yè)主只能提供總降壓變電站110kV或35kV側(cè)短路參數(shù)，那么業(yè)主必須提供水泥廠(chǎng)內(nèi)總降主變壓器的詳細(xì)電氣數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行短路電流計(jì)算。

主變壓器的詳細(xì)電氣數(shù)據(jù)包括主變壓器型號(hào)、容量、臺(tái)數(shù)、主接線(xiàn)方式、變比、短路電抗值、調(diào)壓及冷卻方式、絕緣及溫升等級(jí)等數(shù)據(jù)。

（2）建設(shè)余熱電站前需準(zhǔn)備《接入系統(tǒng)報(bào)告》，在得到電網(wǎng)公司的審批后，才能最終確定電廠(chǎng)接入系統(tǒng)的電壓等級(jí)?！督尤胂到y(tǒng)報(bào)告》的主要內(nèi)容為：

a總則

b系統(tǒng)一次資料

主要包括電力系統(tǒng)現(xiàn)狀、電力負(fù)荷分析、工程項(xiàng)目概述、接入系統(tǒng)方案、電氣計(jì)算（潮流計(jì)算、暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算、短路電流計(jì)算）、系統(tǒng)一次小結(jié)等（電站裝機(jī)規(guī)模與接入方案、電氣主接線(xiàn)、短路電流計(jì)算結(jié)果、穩(wěn)定計(jì)算情況等）。

c系統(tǒng)繼電保護(hù)

主要包括一次接入方案及保護(hù)現(xiàn)狀、保護(hù)配置、安全自動(dòng)裝置、繼電保護(hù)投資估算等。

d系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化

主要包括調(diào)度關(guān)系與現(xiàn)狀、遠(yuǎn)動(dòng)信息、遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)方案、遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)性能要求、遠(yuǎn)動(dòng)信息傳輸、遠(yuǎn)動(dòng)通道組織、電能量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)（計(jì)量關(guān)口點(diǎn)的設(shè)置、關(guān)口電能表、遠(yuǎn)方電能量數(shù)據(jù)終端）、主要設(shè)備投資估算等。

e系統(tǒng)通信

主要包括系統(tǒng)通信現(xiàn)狀、調(diào)度關(guān)系、信息種類(lèi)要求（調(diào)度電話(huà)對(duì)通道的要求、調(diào)度自動(dòng)化信息對(duì)通道的要求）、接入系統(tǒng)方案、投資估算等。

f總投資估算

g設(shè)計(jì)結(jié)論及有關(guān)建議

h基建項(xiàng)目的進(jìn)度安排和主要指標(biāo)

i主要設(shè)計(jì)附圖

現(xiàn)有系統(tǒng)地理接線(xiàn)圖及設(shè)計(jì)水平年、遠(yuǎn)景水平年及過(guò)渡年份推薦方案地理接線(xiàn)圖，現(xiàn)有系統(tǒng)原則接線(xiàn)圖；

有關(guān)年份系統(tǒng)負(fù)荷分布示意圖，全系統(tǒng)歷史負(fù)荷分布示意圖；

目前、設(shè)計(jì)水平年及遠(yuǎn)景水平年的負(fù)荷特性曲線(xiàn)圖；

電源及網(wǎng)絡(luò)方案比較的有關(guān)部分原則接線(xiàn)圖、概略潮流圖等；

設(shè)計(jì)水平年和遠(yuǎn)景水平年的電源分布圖；

本地區(qū)火電廠(chǎng)廠(chǎng)址分布及其水力資源和開(kāi)發(fā)規(guī)劃示意圖；

推薦方案的運(yùn)行方式潮流圖；

穩(wěn)定計(jì)算必要的搖擺曲線(xiàn)和電壓曲線(xiàn)圖。

設(shè)計(jì)單位應(yīng)該根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目所在地電力部門(mén)編制的《接入系統(tǒng)報(bào)告》中確定的接入系統(tǒng)主接線(xiàn)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行電站系統(tǒng)的配置，以滿(mǎn)足當(dāng)?shù)仉娏ο到y(tǒng)的并網(wǎng)要求，并且采集相應(yīng)的遙信量、遙測(cè)量信息，將相關(guān)的遠(yuǎn)動(dòng)信息上傳地調(diào)，或通過(guò)RTU傳送，或通過(guò)電站SCADA系統(tǒng)傳送。

3 接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容

（1）描述余熱發(fā)電機(jī)組所在的電力系統(tǒng)，確定接入系統(tǒng)方案；電氣計(jì)算：潮流計(jì)算、暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算、短路電流計(jì)算；根據(jù)計(jì)算，作出結(jié)論，并且根據(jù)結(jié)論對(duì)廠(chǎng)內(nèi)電氣主接線(xiàn)及電氣參數(shù)提出要求：

a電氣主接線(xiàn)的原則方案；

b無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備配套方案，如裝設(shè)高、低壓并聯(lián)電抗器的要求；

c發(fā)電機(jī)的額定功率因數(shù)、調(diào)相及進(jìn)相運(yùn)行的容量；

d發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式、暫態(tài)電抗及慣性常數(shù)等；

e主變壓器的調(diào)壓方式、分接頭范圍及中性點(diǎn)接地方式；

f斷路器的開(kāi)斷容量、額定電流、分閘時(shí)間等。

（2）系統(tǒng)繼電保護(hù)。

接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對(duì)系統(tǒng)繼電保護(hù)現(xiàn)狀（系統(tǒng)保護(hù)及工廠(chǎng)總降保護(hù)、發(fā)電機(jī)組保護(hù)）進(jìn)行確認(rèn)，做出必要的整定計(jì)算，檢驗(yàn)繼電保護(hù)配置方案的可行性與合理性。接入系統(tǒng)安全對(duì)機(jī)組接入后對(duì)系統(tǒng)的影響進(jìn)行核算和評(píng)估，并提出機(jī)組接入后需設(shè)置的保護(hù)裝置，防止系統(tǒng)在緊急狀態(tài)下發(fā)生失步、過(guò)負(fù)荷、頻率或電壓異常而引起的系統(tǒng)事故。

（3）對(duì)調(diào)度自動(dòng)化提出建議，明確余熱電站與所在系統(tǒng)的調(diào)度關(guān)系，確定遠(yuǎn)動(dòng)信息內(nèi)容及傳送方式，并對(duì)增加的調(diào)度自動(dòng)化設(shè)備的投資進(jìn)行估算。

（4）確定工廠(chǎng)的總降與系統(tǒng)的通信方式與設(shè)備。

必須注意的是余熱電站屬于綜合利用電廠(chǎng)，其所發(fā)出的電量全部為自發(fā)自用電量，不向電網(wǎng)倒送電。為了達(dá)到這一要求，總降一段母線(xiàn)的最低負(fù)荷不得小于發(fā)電機(jī)向母線(xiàn)輸送的負(fù)荷，以保證發(fā)電機(jī)不向電網(wǎng)倒送電。因此某些情況下總降的運(yùn)行方式必須進(jìn)行改變，甚至兩段母線(xiàn)要并列運(yùn)行，以滿(mǎn)足不向電網(wǎng)倒送電的要求，這就要求總降的中壓開(kāi)關(guān)柜在短路時(shí)最大開(kāi)斷電流和開(kāi)斷容量必須能夠滿(mǎn)足變壓器并列運(yùn)行。若接入配電站需考慮防止電量返送措施。

4 結(jié)語(yǔ)

目前水泥廠(chǎng)余熱發(fā)電接入系統(tǒng)還存在著許多問(wèn)題。由于各地執(zhí)行余熱發(fā)電政策不一致，余熱發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行的管理制度、收費(fèi)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不明確，導(dǎo)致并網(wǎng)問(wèn)題始終未能妥善解決。并網(wǎng)發(fā)電辦理手續(xù)繁瑣，審批時(shí)間長(zhǎng)，尤其一些電力輸出省市的余熱發(fā)電并網(wǎng)需繳納上網(wǎng)費(fèi)、上網(wǎng)備用金等費(fèi)用，導(dǎo)致企業(yè)余熱發(fā)電項(xiàng)目建成后長(zhǎng)時(shí)間不能投產(chǎn)發(fā)電，造成不必要的浪費(fèi)。

為解決上述問(wèn)題，提出以下幾點(diǎn)建議：

（1）明確水泥余熱發(fā)電企業(yè)和電網(wǎng)企業(yè)的權(quán)利和義務(wù)關(guān)系，制定余熱發(fā)電上網(wǎng)的價(jià)格標(biāo)準(zhǔn)和電價(jià)補(bǔ)貼辦法。

（2）根據(jù)已經(jīng)編制好的水泥余熱發(fā)電技術(shù)評(píng)價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范非電力行業(yè)余熱發(fā)電的設(shè)計(jì)工作。

（3）余熱發(fā)電系統(tǒng)生產(chǎn)的電力供用戶(hù)自用時(shí)，不足部分由電網(wǎng)補(bǔ)充，出售給電網(wǎng)時(shí)，應(yīng)友好供電，形成分布式發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)密切合作、相互發(fā)展的格局。

水泥余熱發(fā)電同外部常規(guī)配電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，能夠充分發(fā)揮余熱發(fā)電機(jī)組的優(yōu)勢(shì)，提高能源系統(tǒng)利用效率，有利于我國(guó)節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

TQ172.625.9

A

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2013-06-03； 編輯：趙 蓮