小型燃氣電站廠用電方案穩(wěn)定性分析

陳東峰

（晉城無煙煤礦業(yè)集團有限責任公司，山西 晉城 048000）

在國家政策的鼓勵下，全國各種形式的燃氣發(fā)電產(chǎn)業(yè)有了長足的發(fā)展，最具代表性的是2008年10月建成投產(chǎn)的沁水晉煤瓦斯發(fā)電有限公司，總裝機容量為120MW，是截止目前世界上裝機容量最大的瓦斯發(fā)電廠。截至2012年底，全國煤礦瓦斯發(fā)電裝機容量約1100MW，其中，山西省有煤層氣（瓦斯）發(fā)電企業(yè)60多家，瓦斯發(fā)電機組360多臺（套），占全國燃氣機組數(shù)量的60%左右，裝機容量超過700MW。

燃氣發(fā)電站建設周期短，見效快，受場地限制小，一般建于燃氣抽放站附件，有利于解決區(qū)域性缺電情況。而廠用電電源作為燃氣電站廠用電系統(tǒng)的重要組成部分，如何選定關系到燃氣電站的穩(wěn)定運行，廠用電中斷可造成電站生產(chǎn)全部癱瘓，危及設備和人身安全，甚至影響上游供氣單位。所以確保用電電源的可靠性、穩(wěn)定性及不間斷性已經(jīng)成為小型燃氣電站廠亟待解決的問題。

一、小型燃氣電站廠用電電源面臨的問題

現(xiàn)階段燃氣電站和其他類型的電站，如燃煤電站、水力發(fā)電以及核能發(fā)電等存在較大不同，一是電站一般較為分散，裝機容量小，二是大都分布在交通不便的山區(qū)，考慮到燃氣電站本身的特殊性，其廠用電電源主要引自發(fā)電機組的出口側，對于備用電源則選擇了引自電站附近的原有電力系統(tǒng)所使用的備用回路。一般情況下，備用回路相對都不大，一旦發(fā)電機組的出口側電源出現(xiàn)故障，大多數(shù)情況下也不能夠滿足電站正常運行。除此之外，因為受發(fā)電機組電力出口波動的影響，導致部分對電源要求相對較高的設備或者負荷發(fā)生損壞，從而帶來了較大的經(jīng)濟損失，部分情況下也可能出現(xiàn)人員或者設備危險，成為燃氣電站安全、可靠、穩(wěn)定運行的重大阻礙。

二、提高小型燃氣電站廠用電電源穩(wěn)定性的方案

（一）附近存在容量足夠大的外部電源

如果在擬建電站附近存在容量足夠大的外部電源時，通常來說，廠用電負荷無需再進行劃分等級，只需要根據(jù)雙回路供電的方法來進行，其中一路主要引自站內變壓器低壓側，另外一路則可以引自外部電源，必要時設立備用變壓器，與此同時還應當在兩路電源之間使用雙電源自動備投，以便能夠順利完成自動切換。

（二）附近存在一定量的外部電源

如果在擬建電站附近發(fā)現(xiàn)了一定量的外部電源，同時只可以為電站提供一部分負荷的供配電，此時則需要對廠用電負荷進行相應的等級劃分，一般來說，建議把電站照明、燃氣報警控制系統(tǒng)以及燃氣輸送監(jiān)控系統(tǒng)，包括消防系統(tǒng)等相關設備全部劃入到一級負荷中，剩余的各部分則可以劃入到二級負荷中。需要注意的是，一級負荷選擇的是雙回路供電，一路主要引自站內變壓器的低壓側，與此同時另一路則主要引自外部電源，并且還需要在兩路電源間使用雙電源轉換開關，以便能夠順利完成自動切換；對于二級負荷則可以選擇單電源供電形式，主要是引自站內變壓器。在電站運行的過程中，可以通過機組的作用來提供0.4kV大小的廠用電源；如果電站機組開始啟動，則應當通過站內變配電系統(tǒng)的作用從并網(wǎng)點處利用反送電的方法來為電站提供0.4kV大小的電源；如果受到多重因素的影響，導致站內變配電系統(tǒng)不能夠提供0.4kV大小的電源時，則可以通過外部電源的作用來為電站提供0.4kV大小的廠用安保電源，此時電站內就屬于一級負荷供電，完全可以滿足電站安全及穩(wěn)定的要求。

（三）附近不能夠提供常用電源

如果在擬建電站附近不能夠提供廠用電源，與此同時通過其他區(qū)域的電力系統(tǒng)也不能夠引入的情況下，可以結合電站負荷的實際條件，來合理選用恰當?shù)碾娫葱问健?/p>

其一，如果電站內廠用電負荷相對不高時，則可以設置電能存儲裝置。一般來說，廠用電負荷可以選擇雙回路供電的方法：其中的一路主要引自站內變壓器低壓側，剩余的另一路則可以引自電能存儲裝置，與此同時，還需要在兩路電源間通過雙電源轉換開關的作用來完成自動切換。如果電站處于正常運行狀態(tài)，則應當通過機組的作用來提供0.4kV大小的廠用電源；如果電站機組已經(jīng)開始啟動時，則應當通過站內變配電系統(tǒng)的作用由并網(wǎng)點區(qū)域利用反送電的方法來為電站提供大小為0.4kV的電源；

其二，如果發(fā)現(xiàn)電站內廠用電負荷相對較大時，合理的方法是選擇柴油發(fā)電機組來當做備用電源。與此同時廠用電負荷則可以選擇雙回路供電的方式：其中一路主要引自站內變壓器低壓側，剩余的另一路則可以引自柴油發(fā)電機組，與此同時兩路電源之間應當使用雙電源轉換開關的方式，以便能夠順利完成自動切換。

（四） 運用機帶蓄電池實現(xiàn)黑啟動

當燃氣電站出口開關斷開后，一臺或多臺燃機可以利用自身蓄電池帶的啟動馬達進行啟動，然后讓燃氣機組獨自帶著廠用電進行運行。此時，發(fā)電機設備不連接電網(wǎng)運行在孤島方式，其控制方式為孤島運行控制方式進行維護機組運行在限定的運行轉速上而不是電網(wǎng)的頻率，燃氣機組可以通過這種控制模式，與電網(wǎng)分開并能承擔小的無大幅變化的負荷，這樣就會要求控制能夠自動調節(jié)燃氣機組出力保證機組運行在設定的轉速中。如果燃氣輪機轉速低于設定值時，則表示出力低于負荷而需要進行提高預選負荷設定值，如果燃氣輪機轉速高于設定值時，表明出力高于負荷而需要降低預選負荷設定值，以保證廠用電方案的穩(wěn)定性。

結語

本文幾種方案的制定，可以結合不同擬建電站的不同情況，靈活選擇和運用。方案充分考慮了燃氣電站的自身特點，并且從電源獲取、電壓穩(wěn)定以及電源切換等幾個重要內容入手，確保了供電的可靠性以及靈活性，從而為小型燃氣電站的可靠、穩(wěn)定運行創(chuàng)造了良好的條件。

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