生物質(zhì)電廠接入主電網(wǎng)電力技術(shù)分析

王朝賢 孫中璽 喬海洋

摘 要：長(zhǎng)期以來，我國(guó)能源消費(fèi)主要以煤炭、石油等傳統(tǒng)能源為主，對(duì)環(huán)境的污染較為嚴(yán)重。隨著近幾年國(guó)家對(duì)于環(huán)保的重視，新能源行業(yè)得以長(zhǎng)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(guó)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(jìn)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)

中圖分類號(hào)：TM619 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）06（c）-0035-02

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(guó)家政策的鼓勵(lì)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(yùn)輸?shù)谋憷?，而?jīng)常忽視當(dāng)?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(jìn)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(duì)生物質(zhì)電廠周邊主電網(wǎng)進(jìn)項(xiàng)電力技術(shù)分析主要包括：生物質(zhì)電廠接入站點(diǎn)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(dǎo)線截面選擇、潮流計(jì)算、穩(wěn)定性校核。

1.1 生物質(zhì)電廠接入站點(diǎn)分析

通過對(duì)擬接入站點(diǎn)分析，以確認(rèn)站點(diǎn)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(xiàng)目廠址位置直線距離約2.2km，2015年6月投運(yùn)，是一座220kV智能變電站。擬接入變電站規(guī)劃為3臺(tái)主變（1×120MVA+2×180MVA），電壓等級(jí)220/110/10kV，現(xiàn)有主變2臺(tái)（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(fù)荷為99.89MW。參考本縣負(fù)荷增長(zhǎng)率，結(jié)合擬接入變電站周邊現(xiàn)實(shí)情況，對(duì)擬接入變電站負(fù)荷增長(zhǎng)做出負(fù)荷增長(zhǎng)預(yù)測(cè)。通過分析，擬接入站點(diǎn)為新建智能變電站，硬件設(shè)備良好；擬接入站點(diǎn)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(diǎn)仍有處于規(guī)劃中的主變還沒有投運(yùn)，說明本站點(diǎn)還有較大發(fā)展?jié)摿?；擬接入站點(diǎn)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(diǎn)負(fù)荷較大，本生物質(zhì)電廠接入不會(huì)對(duì)擬接入站點(diǎn)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(fù)荷107MW，春季負(fù)荷最小，春季夜間小負(fù)荷32MW，約為全年最大負(fù)荷的0.30，春季日間小負(fù)荷43MW，約為全年最大負(fù)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(xiàng)目裝機(jī)容量共計(jì)145.5MW；考慮“前7批”+分散式風(fēng)電，擬接入?yún)^(qū)域風(fēng)電項(xiàng)目裝機(jī)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(fù)荷平衡：大負(fù)荷出現(xiàn)在夏季白天，風(fēng)電考慮出力0.8，光伏考慮出力0.8。擬接入?yún)^(qū)域小負(fù)荷平衡：小負(fù)荷出現(xiàn)在春季夜間，風(fēng)電考慮出力0.8，光伏考慮出力0。對(duì)擬接入?yún)^(qū)域夏季大負(fù)荷電力平衡進(jìn)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(jī)投運(yùn)，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(duì)擬接入?yún)^(qū)域春季小負(fù)荷電力平衡進(jìn)行分析，隨著系能源裝機(jī)投運(yùn)，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(diǎn)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(diǎn)，不會(huì)與規(guī)劃情況相沖突。

1.4 送出線路導(dǎo)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(jì)電流密度選擇：生物質(zhì)電站最大利用小時(shí)數(shù)取7000h，經(jīng)濟(jì)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(dǎo)線長(zhǎng)期允許載流量校驗(yàn)：考慮環(huán)境溫度40℃時(shí)長(zhǎng)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(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、工程造價(jià)、供電可靠性、遠(yuǎn)期可擴(kuò)展性等因素，并結(jié)合本地區(qū)的實(shí)際情況，推薦的導(dǎo)線型號(hào)為JL/G1A-240。

1.5 潮流計(jì)算

計(jì)算條件：計(jì)算水平年：生物質(zhì)電廠預(yù)計(jì)于2018年11月投運(yùn)，選擇2019年為計(jì)算水平年，2025年為遠(yuǎn)期展望年；潮流計(jì)算選取2019年、2025年夏季日間大負(fù)荷、春季日間小負(fù)荷和春季夜間小負(fù)荷3種情況，春季夜間小負(fù)荷率取0.35，春季日間小負(fù)荷率取0.42；開機(jī)方式選擇：統(tǒng)調(diào)火電機(jī)組夏季按全開機(jī)出力，春季按調(diào)峰出力。新能源出力按0.8計(jì)取；全網(wǎng)220kV變電站110kV側(cè)負(fù)荷功率因數(shù)取0.95；計(jì)算軟件采用電力系統(tǒng)計(jì)算分析軟件BPA程序。

通過計(jì)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(jì)算采用2019年夏季大負(fù)荷方式；本項(xiàng)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(jī)采用Eq”Ed”變化模型，并考慮勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)和調(diào)速系統(tǒng)：負(fù)荷采用50%恒定阻抗、50%感應(yīng)電動(dòng)機(jī)綜合負(fù)荷模型；故障方式有以下幾個(gè)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(yuǎn)端三相同時(shí)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(yuǎn)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(yuǎn)端三相跳開，0.65s遠(yuǎn)端三相跳開，1.15s線路近遠(yuǎn)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(shí)跳開，不重合。

2019年夏季大負(fù)荷暫態(tài)穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果：220kV線路三相兩端故障時(shí)，計(jì)算結(jié)果穩(wěn)定；220kV線路單相兩端故障時(shí)，計(jì)算結(jié)果穩(wěn)定；110kV線路三相首端故障時(shí)，計(jì)算結(jié)果穩(wěn)定；110kV線路三相末端故障時(shí)，計(jì)算結(jié)果穩(wěn)定。

穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果分析：2019年夏季大負(fù)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(hù)及斷路器正確動(dòng)作時(shí)，生物質(zhì)電廠機(jī)組可以和系統(tǒng)保持穩(wěn)定運(yùn)行。

2 結(jié)語

綜上所述，本生物質(zhì)電廠通過對(duì)接入站點(diǎn)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(dǎo)線截面選擇、潮流計(jì)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(xiàn)

[1] 俞宏德.生物質(zhì)電廠燃料供應(yīng)系統(tǒng)的模擬與優(yōu)化[D].浙江大學(xué)，2011.

[2] 陳聰，黃國(guó)和，李永平，等.隨機(jī)魯棒區(qū)間-生物質(zhì)電廠選址風(fēng)險(xiǎn)分析模型[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2013，29（20）：206-213.