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摘要：小型垃圾处理填埋气场当承载量达到饱和以后，垃圾处理场将就地掩埋封存，垃圾处理场的寿命20年左右，基于短的垃圾电厂寿命，本文对垃圾填埋量及垃圾填埋气进行了预测。通过预测运行功率预测值在500kW—2500kW左右，年发电量在2000万kWh左右。 对某市市垃圾填埋气发电厂一次接入系统进行了研究，研究中针对一次接入系统提出了两个方案，通过经济技术比较发现T接于就近的10kV公网线路这个方案不但能够对负荷就地平衡，还能降低线损，投资最经济，故通过研究确定T接于就近的10kV公网线路是某市市垃圾发电厂接入系统最为实用的方案。
关键词:垃圾填埋气发电；接入系统；经济技术
随着经济飞速发展，全国小型城镇由传统农业向工业化转变，城镇化建设速度十分快，城镇人口日趋增多，随之而来的城市生活垃圾数量越积越多。大量的生活垃圾简单的露天堆放，占用了大量的土地，对大气、土壤和水源都构成了严重的污染威胁。城镇生活垃圾的快速增长，使对生活垃圾的合理处理迫在眉睫[1]。
利用垃圾发电是变废为宝的重要手段之一。本文重点通过某市垃圾发电的工程对垃圾发电接入系统进行研究，垃圾处理填埋气场当承载量达到饱和以后，垃圾处理场将就地掩埋封存，垃圾处理场的寿命20年左右，基于短的垃圾电厂寿命，本文对垃圾填埋量及垃圾填埋气进行了预测。通过对两个方案潮流、电力电量平衡、短路电流计算、工程可行性比较、投资估算分析。发现T接于就近的10kV公网线路这个方案不但能够对负荷就地平衡，还能降低线损，投资最经济，故通过研究确定T接于就近的10kV公网线路是垃圾发电厂接入系统最为实用的方案。
1 城市生活垃圾填埋气及装机容量预测
城市生活垃圾刚填埋的新生垃圾含水量较高，一般为40%～60%[2]，有机物尚未充分降解，而垃圾填埋后随着时间的推移，含水量将逐渐减少，有机物不断溶解，考虑自然沉降压缩等因素，一般1的填埋场容积可容纳约1.2t的新鲜垃圾[3]。
垃圾填埋气是垃圾降解的主要产物之一，在被填埋压实的垃圾中，绿色垃圾和厨房垃圾、废纸及其它有机残余物由于微生物的强烈作用而腐烂分解产生填埋气体，它的产生共分五个阶段[4]。初始调整阶段、过程转移阶段、酸性阶段、产甲烷阶段、稳定化阶段。垃圾产填埋气周期曲线如下：
图1 生活垃圾产生填埋气体过程和周期示意图
填埋气的回收利用，不仅能消除污染，减少温室气体的排放，还能回收能源，做到资源循环使用，但是要利用填埋气，分析其利用规模及经济效益[5]。为了便于分析填埋气收集量，结合垃圾的填埋方式、覆盖情况、压实度、雨水和渗滤液的导排情况、已填埋垃圾深度、收集系统的面积覆盖率等因素，确定不同时期垃圾填埋气的收集率53%(国内其它项目有按80%取值)[6]。依据以上基础参数，经过模型计算，得到在本项目运营期内(2014年-2025年)的填埋气收集量预测结果及发电规模见表2.1(发电厂的年运行时间按国产机组厂商提供的机组年运行时间7200h计算)。
2 垃圾处理场填埋气发电厂一次接入研究
2.1 电压等级、落点的选择
目前电网的电压等级主要为110kV、35kV、10kV。鉴于垃圾处理场填埋气项目装机容量为2.5MW，电厂接入系统的电压等级选择10kV。
2.2 系统方案及技术比较
通过以上接入系统落点、接入系统电压等级的分析，使得接入系统方案基本明确，由此引出以下方案。
（1）方案一 ：将垃圾填埋气电厂以 10kV专线接入公网变电站10千伏母线。
（2）方案二将垃圾填埋气电厂10kV出线就近“T”接10千伏公网线路。
（3）根据小型垃圾发电厂拟建站址与该区内电网情况分析，该电厂宜通过10kV线路接入公网，对上一级变电站的进行电力电力平衡分。
由电力平衡结果来看，垃圾填埋气电厂的接入，增加了公网供电系统的电源支撑[7]，夏大方式下有效缓解城郊变供电压力，在冬小方式下城郊变负荷较小，填埋气电厂对负载变化影响很大，只能借助于上一级电网才能将垃圾填埋气电厂出力平衡[8]。
2.3经济技术比较
从潮流计算分析可以看出，两个方案潮流流向合理，系统电压均在正常范围。电源与负荷能够就近平衡，T接于公网线路可以对线路上的负荷就地平衡、线损最低。 通过短路电流计算，垃圾填埋气电厂的容量较小，短路电流较小，常规设备满足要求。涉及到垃圾发电厂接入系统一次、二次设备常规设备中选择。 案一以1回10kV线路接入公网变电站的母线，对公网资源是一个浪费，方案二以1回 10kV线路T接入公网线路，节省了公网间隔资源，接入后能够就地平衡部分负荷，提高了公网变电站供电能力。专线接入公网变电站，接线简单清晰，但新建线路较长，工程量大，由于线路走廊有限，路径选择十分困难，项目落地难度大，工程实施难度大T接于公网线路，新建线路距离短，工程量小，不单独占用系统间隔资源，不用另行选择路径，工程实施难度小。
3 结语
通过小型短寿命城市生活垃圾填埋气发电厂的接入系统的分析研究，测算得出垃圾填埋气电厂的装机容量集中在500kW—2500 kW之间，T接于10kV公网线路比较合理。垃圾填埋气电厂普遍在城区与城镇的郊区，附近电网主要是农村电网，T接于就近的10kV公网线路这个方案不但能够对负荷就地平衡，还能降低线损，投资最经济，故通过研究确定T接于就近的10kV公网线路是垃圾发电厂接入系统最为实用的方案，待电厂使用寿命结束将电厂升压变移交公网当做配变再利用。
参考文献
[1]马艳．城市生活垃圾压缩转运站选址优化研究[D]．重庆：重庆大学，2008
[2]龚友成．垃圾填埋场安全隐患处理对策及其工程应用[J]．工业安全与环保，2008
[3]许诗康．城市生活垃圾焚烧发电厂选址优化研究[D]．重庆：重庆大学，2009
[4]吴军．垃圾填埋场的再生[R]．杭州，华东地区第九届废弃物处理研讨会，2006
[5]王颖、马贵．垃圾填埋生态化处理的研究[J]．宁夏：化学工程与装备，2011
[6]冯悦波．垃圾发电机组接入电网设计与改造的一例[TM]．供用电，2004
[7]NGUYEN T T, LI X J. A fast and accurate method for estimating power systems phasors using DFT with interpolation[C]// Proceedings of 2006 IEEE Power Engineering Society General Meeting, June 18-22, 2006, Montreal, Canada: 8p.
[8]王明峻．我国电网调度自动化的发展—从SCADA到EMS[J]．电网技术，2004，28(4)：43-46
作者简介
薛远天（1984），男，硕士研究生，从事电网规划与设计及电力系统可靠性分析。
论文作者:薛远天,窦武
论文发表刊物:《电力设备》2015年第12期供稿
论文发表时间:2016/4/29
标签：公网论文; 垃圾论文; 填埋论文; 电厂论文; 线路论文; 发电厂论文; 系统论文; 《电力设备》2015年第12期供稿论文;