生物質(zhì)發(fā)電廠(chǎng)接入系統的研究與設計

●規劃與設計生物質(zhì)發(fā)電廠(chǎng)接入系統的研究與設計Studying and Design of Connecting to Power System for Biology Material Power Plant東南大學(xué)電氣工程學(xué)院時(shí)斌The Electric Power College of esu Shi Bin摘要:根據地區負荷分布和電廠(chǎng)合理供電范圍,研究最佳接入系統方式,并提出系統運行對電廠(chǎng)的技術(shù)要求,完成對秸稈電廠(chǎng)接入系統的設計。Abstract: Based on area load distribution and reasonable power supply range for power plant, study out the bestconnected into power system, and provide technical operating requirement for power plant, in which the straw is fired,completed the power plant design for connecting into power system.關(guān)鍵詞:秸稈電廠(chǎng)接入系統負荷預測潮流計算暫態(tài)穩定Key words: Straw fired power plant Connected into power system Load forecast Power flow calculation Transientstability中圖分類(lèi)號:TM732文獻標識碼:B1緒論濟條件使用秸稈、煤炭、石油液化氣和少量的沼積極推進(jìn)生物質(zhì)能源的開(kāi)發(fā)和利用,對于調氣。近年來(lái),隨著(zhù)農村居民生活水平的提高,麥整優(yōu)化我國能源結構,緩解常規化燃料資源短缺收后大量秸稈殘留在田間,為趕季節不得不在田帶來(lái)的能源供應不足具有非常重大的意義。利用間直接焚燒,不僅嚴重地污染當地環(huán)境,又產(chǎn)生秸桿發(fā)電,是大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟,利用可再生資了資源浪費。規?；斩挵l(fā)電作為一項新技術(shù)源來(lái)轉變經(jīng)濟增長(cháng)方式,從根本上緩解資源短缺是我國開(kāi)發(fā)生物質(zhì)秸稈發(fā)電技術(shù)的一個(gè)主要課和環(huán)境壓力的重要戰略舉措,是生物質(zhì)可再生能題,也是我國能否有效利用生物質(zhì)能源的關(guān)鍵。源規?；l(fā)展的示范項目,是綠色能源項目,并2電廠(chǎng)接入系統方案的提出且符合國家既定的“調整優(yōu)化能源結構,推進(jìn)可為了合理地充分發(fā)揮各級電壓網(wǎng)絡(luò )地傳輸效再生能源發(fā)電,降低對煤的依賴(lài)”方針政策。同益,一般來(lái)說(shuō),不同容量的電廠(chǎng)(負荷)應當分別時(shí),由于江蘇電網(wǎng)電源結構單一,以火電為主,接到相適應的電壓網(wǎng)絡(luò )上。電廠(chǎng)接入系統設計的可開(kāi)發(fā)的煤炭資源比較匱乏,并且缺乏水力資任務(wù)是根據負荷分布和電廠(chǎng)合理供電范圍,研究源,一次能源主要靠外省供給,火電用煤需大量電廠(chǎng)最佳接入系統方式(包括電壓等級及出線(xiàn)回路從外省運入,而且常規火電廠(chǎng)的建設不僅受到電數)、電廠(chǎng)送出工程相關(guān)網(wǎng)絡(luò )方案、建設規模及無(wú)煤運力的限制,還受到較大的環(huán)保壓力,因此建功補償配置,并提出系統運行對設計電廠(chǎng)的技術(shù)設一定規模的新能源電廠(chǎng)有利于整體資源的優(yōu)要求(如穩定措施、調峰、調頻、調壓設備的規范化,符合電源結構的優(yōu)化配置。及發(fā)電機的進(jìn)相及調相能力等)。本文以江蘇省某地區為例,該地區的燃料結根據《江蘇省04-220kV電網(wǎng)建設技術(shù)導構存在著(zhù)工業(yè)以煤炭為主,而居民則按不同的經(jīng)則》,中、小電源接入10kV系統的方式及安全(上接第66頁(yè)量系統的準確性,充分體現出在安全性能、維護信,便于后期工程的擴容改造。整個(gè)變電站電纜成本方面的優(yōu)勢。溝幾乎沒(méi)有控制電纜和模擬量傳輸電纜,取而代A站按數字化變電站來(lái)設計,其目的是將其之的是光纖。同時(shí),電子式互感器取代了傳統的電磁式互感器,從根本上解決了互感器在電流作結凵中國煤化工累各種經(jīng)驗,總CNMHG、運行、維護和電壓信號傳輸到二次設備時(shí)和處理過(guò)程中所產(chǎn)生管理的各秤規池,為揭陽(yáng)電網(wǎng)數字化變電站的推的附加誤差,大大提高保護系統、測量系統、計廣和應用做好準備。生物質(zhì)發(fā)電廠(chǎng)接入系統的研究與設計措施為:表2電廠(chǎng)周邊0k變電所負荷預測單位:MW1)地方發(fā)電廠(chǎng)裝機總容量為25MW100MW時(shí)宜采用110kV電壓接入系統方式;35kV側l10kV一號變2)電廠(chǎng)接入系統一般應為雙回路線(xiàn)接入同一10側314638個(gè)220kV變電站的110kV母線(xiàn),如距離較遠,亦可110kV二號變就近接入條件適合的110kV變電站110kV三號變0kv側1783)接入系統應進(jìn)行穩定計算,考慮配置必要些電源裝機,但這些電源裝機不足以滿(mǎn)足地區的繼電保護和安全自動(dòng)裝置,并選擇合適低周低用電需要,即使考慮本電廠(chǎng)所發(fā)電力,該地區仍壓解列點(diǎn);然需要從220kV電網(wǎng)受進(jìn)較多的電力。因此,本4)接入系統線(xiàn)路應考慮全線(xiàn)快速保護對于生物質(zhì)能電廠(chǎng)接入系統方案的設計,首項目的電力完全可以在該地區10V及以下電網(wǎng)就地消化。此外,根據對該地區某地周邊三個(gè)先應進(jìn)行負荷發(fā)展預測,從已知的地區用電需求10kV變電所的負荷預測可見(jiàn),本項目的電力可出發(fā),結合各種相關(guān)因素,對未來(lái)需求量(功以就近供電廠(chǎng)附近地區的負荷率)和未來(lái)用電量(能量進(jìn)行預測。然后,進(jìn)行地根據電廠(chǎng)廠(chǎng)址位置及電網(wǎng)狀況,電廠(chǎng)周邊的區電力電量平衡,確定新能源的開(kāi)發(fā)建設以適應三個(gè)l10kV變電所均可供接入,其中一號變的主地區資源開(kāi)發(fā)時(shí)電力的要求。最后根據該電廠(chǎng)周邊電網(wǎng)狀況,提出了該秸稈電廠(chǎng)接入系統的方變容量為2×31.5MVA,電壓等級為11035/10kV,案,包括送出電壓等級,出線(xiàn)回路數,電站電氣110k母線(xiàn)為單母線(xiàn)結線(xiàn),35kV為雙母線(xiàn)帶旁主接線(xiàn)等。路,10kV為單母線(xiàn)分段帶旁路結線(xiàn)。它的條件最本文采用指數平滑法進(jìn)行負荷預測。該方法優(yōu),因此考慮1k一號變?yōu)殡姀S(chǎng)接入系統點(diǎn),不但可以平滑隨機性和修正傾向性,而且還包括鑒于電廠(chǎng)只有1臺發(fā)電機組,且無(wú)遠景規劃,因此了一個(gè)處理季節性的附加參數,因此它能用于對考慮電廠(chǎng)采用發(fā)-變一線(xiàn)組接線(xiàn)形式,即電廠(chǎng)升既有傾向性變動(dòng)趨勢又有季節性變動(dòng)趨勢的時(shí)間壓至0kV(35kV)電壓,以1回110kV(3kv)線(xiàn)路序列進(jìn)行預測。接入1l0kV一號變10kV3kV)母線(xiàn)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)表1該地區電網(wǎng)電力平衡單位:MW110kV3kV電廠(chǎng)線(xiàn)),新建10kV(35kV)線(xiàn)路約l10kV(3kv)線(xiàn)路備用間隔1個(gè),可供電廠(chǎng)接入。裝機2713潮流和短路電流計算風(fēng)電廠(chǎng)100210210結合常用潮流計算數學(xué)模型在 PSASP潮流計某熱電廠(chǎng)3636秸稈電廠(chǎng)算程序中的應用,進(jìn)行潮流計算以便對方案1和方發(fā)電出力133122656226562案2進(jìn)行比較,并依據比較兩個(gè)方案在短路電流水電力盈虧183181044835448平上的差別校核電網(wǎng)現有設備5電力盈引風(fēng)電停)42831843148564本文采用 PSASP作為后續計算的主要工具。主:秸稈發(fā)電廠(chǎng)考慮廠(chǎng)用電率為10%。某熱電廠(chǎng)考慮廠(chǎng)用電率8%。PSASP首先確定潮流計算的基礎方案,即定義待風(fēng)電廠(chǎng)不考慮廠(chǎng)用電。計算電網(wǎng)的規模、結構和運行方式,以便從已建根據江蘇某縣的電力發(fā)展情況及電網(wǎng)建設情立的電網(wǎng)基礎數據庫中抽取數據,建立潮流計算況,對該縣l10kV及以下電網(wǎng)進(jìn)行了電力負荷預的基礎電網(wǎng)模型。潮流計算的基礎方案給出了待測及電力平衡,見(jiàn)表1。在某鎮周邊有三個(gè)計算電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò )結構、參數和各節點(diǎn)發(fā)電、負荷中國煤化工控制信息(包括發(fā)1y變電所,一號變、二號變和三號變,這三電個(gè)變電所負荷發(fā)展情況如表2所示。CNMHG得到不同的潮流計算F業(yè)。剛流口里時(shí)們成如圖所示從上表可以看出該地區110kV及以下電網(wǎng)有計算時(shí)針對整個(gè)地區網(wǎng)絡(luò ),并選擇該地區某●規劃與設計69表3電壓計算結果表單位:kV、kW220kV號變10號變1V二號新能源電廠(chǎng)序號「2010V3V103kV變6V「6oVa3s網(wǎng)損母線(xiàn)電壓母線(xiàn)電壓母線(xiàn)電壓母線(xiàn)電壓母線(xiàn)電壓0ⅴ母線(xiàn)側功率/s母線(xiàn)電壓母線(xiàn)電壓(w1141[217614573634143736072250906071146839381-2226.1716.593699116424622.5/011620.5712121413335921253546122822509059812829612_22581_1583364m15536081509225098597211213914633636145437082256090623378839.632-1-2653361135370622509860837542084212.1613359512593649123621509061437339.8722578115773672115.173669115012250371620.91500ⅴV變電所為平衡點(diǎn),根據《國家電網(wǎng)公司電和電廠(chǎng)各級母線(xiàn)電壓都滿(mǎn)足規定要求,其中方案力系統電壓質(zhì)量和無(wú)功電力管理規定》四第六條2較方案網(wǎng)損略大選擇電壓控制允許偏差范圍。此外,在發(fā)電廠(chǎng)、變電所以及整個(gè)電力系統的設計和運行工作中,都必須事先進(jìn)行短路計潮流作業(yè)計算方法算,以此作為合理選擇電氣接線(xiàn)、選用有足夠熱迭代次數上限穩定度和動(dòng)穩定度的電氣設備及載流導體、確定限值短路電流的措施以及在電力系統中合理配置計算控制信息選代誤差母線(xiàn)電壓上,下限各種繼電保護并整定其參數等的重要依據。短路變電站主接線(xiàn)開(kāi)電流的基礎方案參見(jiàn)潮流基礎方案,短路計算的基礎方案給出了待計算電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò )結構、參數和基礎方案發(fā)電和負荷按7比例修改控制各節點(diǎn)發(fā)電、負荷等基本數據,配以不同的計算區域功率控制控制信息(計算功能、計算方式、故障類(lèi)型、故數據組1……數據組K-自定義功能控制障地點(diǎn)等),即可得到不同的短路計算作業(yè)。為比較2個(gè)方案在短路電流水平上的差別并校核電網(wǎng)圖1潮流計算作業(yè)的構成圖現有設備,進(jìn)行了遠景年系統三相短路電流計選擇兩種接入方案(方案1:3k和方案2:算。計算結果(表4表明,電廠(chǎng)及各接入點(diǎn)短路電10V)以下述兩種供電方式:方式1,110V-號流水平不高,設備均能滿(mǎn)足要求。變由220k一號變主供,kV二號變由220kV二4系統暫態(tài)穩定計算分析號變主供;方式2,10kV一號變由220kV一號變表4短路電流計算結果單位:主供,110kV二號變至220kV二號變的110kV線(xiàn)路方案2發(fā)生故障時(shí),110kV二號變由220kV一號變經(jīng)短路點(diǎn)「三相短單相短「三相短單相短路電流路電流路電流路電流10y一號變轉供,對應于以上兩種方式,計算「新建L山04s446了兩種方案接入系統高峰、低谷負荷時(shí)八種潮流電廠(chǎng)35kV5014.9(均考慮電廠(chǎng)滿(mǎn)發(fā)):0kv50352184834.65潮流1-1-1方案1,方式1,高峰負荷;潮流110kv一號變35Xy3865631-1-2方案1,方式1,低谷負荷;潮流1-2-1方10kV9011149案1,方式2,高峰負荷;潮流1-2-2方案1,方式20kv107871710.717031lk7.637567457262,低谷負荷;潮流2-1-1方案2,方式2,高峰負中國煤化工_1147荷;潮流2-1-2方案2,方式2,低谷負荷;潮流CNMH2-2-1方案2,方式2,高峰負荷;潮流2-2-2方二號變案2,方式2,低谷負荷。計算結果(表3)表明系統35kV5.55555生物質(zhì)發(fā)電廠(chǎng)接入系統的研究與設計表5穩定計算結果表時(shí)間單位:秒序號故障現象時(shí)間過(guò)程結論1-1-1方案1,方式1,110kV一號變35kV母線(xiàn)出口K30-3.0穩1-1-2方案1,方式1,110kV一號變10kV母線(xiàn)出口K30-3.0穩定1-2-1方案!,方式2,1y號變3V母線(xiàn)出口K30-3.01-2-2方案1,方式2,110kV一號變10kV母線(xiàn)出口K穩定方案1,方式2,1kV一號變11kV出線(xiàn)出口K3,重合失敗0015-15-127穩定1-2-4方案1,方式2,110kV一號變110kV出線(xiàn)46km處K3,重合失敗003-13-1.35穩定2-1-1方案2,方式1,110kV一號變3kV出線(xiàn)出口K3,重合失敗0-0.2-12-1.4穩定2-1-2方案2方式1,10號變3出線(xiàn)4和m處K3,重合失敗0081820穩定2-1-3方案2,方式1,10kV一號變10kV母線(xiàn)出口K30-3.0穩定2-2-1方案2,方式2,110kV一號變35kV出線(xiàn)出口K3,重合失敗0-02-1.2-14穩定方案2,方式2,10kV一號變35kV出線(xiàn)45km處K3,重合失敗0-08-l.8-2.02-2-3方案2,方式2,110kV一號變10kV母線(xiàn)出口K30-3.0穩定2-2-4方案2,方式2,10-號變1V出線(xiàn)出口K,重合失收0151512穩定2-2-5方案2,方式2,10kV一號變110kV出線(xiàn)46km處K3,重合失敗0-0.3-13-1.35穩定電力系統正常運行的必要條件是所有發(fā)電機本文以農業(yè)發(fā)達地區所適用的新型能源秸稈保持同步,因此,電力系統在大干擾下的穩定分發(fā)電為切入點(diǎn),運用電力系統穩態(tài)、暫態(tài)和繼電析,就是分析遭受大干擾后系統中各發(fā)電機維持保護的相關(guān)知識,結合電力系統設計中廣泛應用同步運行的能力。當穩定性不滿(mǎn)足規劃要求,或的PSAP仿真軟件,選取某秸稈電廠(chǎng)采樣實(shí)際數者需要進(jìn)一步提高系統的傳輸能力時(shí),需要硏究據進(jìn)行了潮流、短路、暫態(tài)等計算,并對給出的和采取相應的提高穩定措施。另外,在系統發(fā)生兩種方案進(jìn)行了技術(shù)比較。依據電力部門(mén)相關(guān)的穩定性破壞事故以后,往往需要通過(guò)暫態(tài)穩定計設計規程,對秸稈電廠(chǎng)接入系統設計進(jìn)行了初步算進(jìn)行事故分析,找出穩定破壞的原因,并研究的嘗試和研究,并得出了秸稈電廠(chǎng)接入系統設計相應的對策。方案。本文在對該電力系統進(jìn)行暫態(tài)穩定分析時(shí),參考文獻采用的是數值積分方法,又稱(chēng)間接法,其基本思[陳怡,蔣平等電力系統分析[M]北京中國電力出想是用數值積分方法求出描述受擾運動(dòng)微分方程版社2005組的時(shí)間解,然后用各發(fā)電機轉子之間相對角度[2]張偉電力系統分析[M]北京水利水電出版社1999的變化判斷系統的穩定性。本文基于以下模型進(jìn)[3]康重慶夏清等電力系統負荷預測的綜合模型[門(mén)清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),199391)8-11行計算:1)發(fā)電機用電動(dòng)勢E代表,并假設[4]姜勇電力系統中短期負荷預測方法簡(jiǎn)介[東北電Eq為常數;2)負荷用恒定阻抗占40%、恒定功力技術(shù),2002894952率占60%模擬。在滿(mǎn)足以下條件前提下,通過(guò)穩[S]顧潔電力系統中長(cháng)期負荷的可變權綜合預測模型定計算(表5得出結論:2個(gè)方案電廠(chǎng)機組均能保電力系統及其自動(dòng)化學(xué)報,200,150:5660[6]吳熳紅,楊繼旺.幾種電力負荷預測方法及其比較持暫態(tài)穩定。[廣東電力,2004,17(1):17-21此外,為了盡快地發(fā)現不正常運行情況和故門(mén)劉晨暉電力系統負荷預測理論與方法[M]哈爾障,并迅速切除產(chǎn)生故障的電力元件,保證發(fā)電濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社987廠(chǎng)和變電所的安全運行,在發(fā)電廠(chǎng)和變電所內都曹柑華趙磊由力魚(yú)荷預測技術(shù)及其應裝有繼電保護裝置。本文提出相關(guān)繼電保護配置中國煤化工102方案(略)。CNMHG軟件綜述電氣電子教學(xué)學(xué)報5結論