探讨实现自备电厂经济安全运行的途径论文_吕靖

探讨实现自备电厂经济安全运行的途径论文_吕靖

1、企业自备电厂的原因和稳定运行

1.1 电价政策。国务院办公厅 2006 年下发了《转发国家发展改革委关于完善差别电价政策意见的通知》规定,对国家鼓励发展的资源综合利用(如利用余热、余压或煤矸石发电等)、热电联产的自备电厂自发自用电量,可免缴三峡工程建设基金、农网还贷资金、大中型水库移民后期扶持基金、城市公用事业附加等。

1.2 企业发展需要。在节能减排与国家政策支持之下,来自企业自身的发展需要也成为自备电厂快速发展的主要推动力之一。通过了解,企业自备机组发电成本与综合利用性质紧密相关,TRT 发电平均成本每千瓦时 0.15 元,焦化燃气发电成本 0.37 元,之目前征收的系统备用费 0.075 元 / 千瓦时及可再生能源附加 0.004 元 / 千瓦时,对比之下每千瓦时可节约电能成本 0.1002元 -0.3202 元之间,巨大的成本差距成为自备电厂快速发展不可忽视的动因,建设自备电厂也成为企业降低成本的首选。

1.3 辅助服务成本低廉。自备电厂占用了公用电网的容量资拥有自备电厂的企业,一般情况下由自备电厂供电,但在自备电厂检修或故障时,需要公用电网供电。公用电网要随时为企业自备电厂考虑备用容量,这是拥有自备电厂的企业能够连续稳用电、企业自备电厂能够连续稳定运行的前提。与此同时,公用电网还要随时应对因拥有自备电厂企业用电负荷变化、企业自备电厂出力变化而导致的电网安全问题,保证大电网的安全与稳定,保证全网电压、频率等技术参数的合格。公用电网为企业自备电厂采取的上述辅助服务措施,需要付出可观的成本。

2、企业自备电厂并网运行对电网的影响容量自备电厂的特点是,其并网的方式、运行方式,其以35 千伏或 10 千伏并入供电网,它与一些区域上的电厂或大型的骨干电厂不同,有着很大的区别,并且会给自备电厂并入到电网的运行,带来很大的影响。

2.1 降低电网的供电可靠性。企业的供电系统中,若增加自备发电机,可使系统在发生故障时,自动跳开。提高了其供电的可靠性能。自备电厂中,解列保护动作,可以在其并网运行中稳固其电压,保障其系统的自动装置正常运行。当电厂出现高周切机时,解列保护动作,就会孤立于系统,恢复其供电,将系统稳定的运行,还能恢复倒闸的操作。

2.2 增加供电网三相短路容量。单台发电机,注入到电网的三相适中容量,其数值并不是很大,可称为小容量自备电厂。但是与变电站的母线短路容量相比,还是占有一定的比例的。当小容量的自备电厂并入到电网运行时,对其发电机注入到三相的适中容量中,有着直接的影响。

2.3 限制电网运行方式。当小容量的发电机在并网运行后,需要对其进行全面的考虑 ( 发电机的开、停、出力的变化 ),使其能够正常的运行,当其在特殊情况下或是检修时,就不一定能做到而受到限制。将电网的运行方式限制在 10 千伏,就能保证其适的补偿度。

2.4 增加系统继电保护、自动装置的复杂性。首先需要考虑自备电厂发电机,所送出的短路电流,将其电流确定保护定值。当自备电厂停机时,其保护定值随发动机的开、停而变动,同时也降低了,电流对其保护的灵敏度。

在供电网的各级电压中,设有线路重合闸,将其备用电源的互投与开关的自投相分开,降低了装置本身的可靠性,都要增加鉴别环节。

对于正常方式,不接地运行的 220 千伏主变,运行 110 千伏主变,中性点需增加电压保护。

考虑自备电厂,母差保护、主变差动保护是否改结线 ; 需要对各级的联络线进行电流保护,对联络变压器进行验算并保护,看是否需要增加方向元件。

2.5 增加电网调压的难度。当企业的自备电厂与电网并网运行后,其电网的电压会随自备电厂的发电机的变化而变化,其电网会因变化而进行调压。对电网进行调压可以在保证电压的合格范围内,利用载调压、投切电容器的手段进行调压。

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3、低周减载的作用及意义

3.1 并网运行的目的及安全措施。并网可使公司发电机组很轻松地与大网 ( 市电 ) 同步运行,频率、电压稳定性好。出力正常时自给自足,有余量时可外送至市网 ; 若出力不足,可由大网及时补给部分负荷。发用电可一直处于良好平衡状态,各车间主要电力拖动设备安全稳定运行有可靠电能保障。由于是并网发电,外电 ( 市电 ) 因意外事故 ( 如市电 10kV 母线接地等 ) 突然跳闸停电的情况会时有发生。外电的突然停电,对原本处于正常并网运行状态的发电机组会带来一定的冲击。若发电机出力刚好能满足生产负荷的需求,则系统波动不大 ; 当发电机出力远低于生产用电总负荷时,若不及时断开部分负荷,则很有可能拖垮汽轮发电机组,危及发用电设备安全。其中向市电侧反供电最为危险,若不及时断开市电主进线侧高压断路器,则很有可能造成汽轮发电机组的严重事故。

为防止上述情况发生,汽轮发电机厂家专门提供有配套的低减载控制屏,用于发电机组过负荷出现低周时,及时解列。由于设计理念不同,有些厂家的欠频保护装置 ( 低周减载控制屏 )只控制发电机出口的 10kV 断路器,未根据用电等级深入地进行分级控制。如何利用现有低周减载控制屏,配合分布在各配电室的台低周减载控制装置,或借助 DCS 系统,在发电机单机运行出现低周时,实施用电负荷合理减载,这是应该考虑的问题。公司的指导思想是在能保证生产正常运行情况下,尽可能多地分段分级实施多轮低周减载。即在突遇外电停电,发电机单机行带不动所有负荷时,运用分散到各配电室的微机欠频装置分段分级断开部分用电负荷。

3.2 低周减载工作总结。微机欠频装置在汽轮发电机组低周减载上的应用是成功的,它便于对电网实施安全稳定地控制,当电力系统发生有功缺额时,主要通过该产品动作,实现自动低频率减负荷,使保留运行的负荷容量能与运行中的发电容量相适应,以保持内部发供电系统持续安全运行,保证向重要负荷不间断供电。对于联入 DCS 系统的用电设备,调整和控制起来会更加方便和自由,关键看 DCS 系统是否设计有控制拖动设备的功能。

3.3 合理进行无功补偿。电感在交流回路中,回路电流总是滞后于电压 ; 电容的特性刚好相反,它在交流回路中,会造成电流总是先于电压到达电容器负载上,利用这个特点将合适容量的电容器并联在电感负载 ( 如异步电动机 ) 上,使回路中的电流和电压同步,这就是电容补偿的目的和意义。

这里,电容器“不耗电”,它只是一个储能装置,起到一个临时电源作用,提前储存能量,在电动机最需的时候释放电能,弥补电感引起的能量供应时间差。这里提出力率这个概念,它是有功功率与视在功率的比值。供电部门规定 : 大工业用户,力率不得低于 90%,并实施奖惩。力率高于 90%,每提升 1%,减免月总电费的 0.15%,累加最高 0.75% 封顶 ; 低于 90% 以下,每降低 1%按总电费的 0.5% 累加进行罚款,下不保底;低于 64%,每降低 1%按总电费的 2% 累加进行罚款。对于用电大户来讲,这些都是不容忽视的数字。

4、结语

供电方式优化运行后,自备电厂所发出的电量尽可能的在公司内部消耗掉,多余部分电量返送入电网,做到经济利益最大化。进一步提高电网的稳定性,提高了整个供电系统安全运行的能力,提高节能降耗的效果,经济效益和社会效益显著。

参考文献:

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[2] 刘涛 . 实现自备电厂经济安全运行的途径 [J]. 时代金融 ,2014(03):231.

[3] 吴茂乾 , 晁勤 , 郝红岩 , 姚秀萍 , 常喜强 , 李阳 . 自备电厂的并网对新疆电网运行安全的影响及其对策 [J]. 电力与能源 ,2011,32(06):495-497.

[4] 郭连兴 . 企业自备电厂并网运行对电网的影响 [J]. 供用电 ,2005(04):11-13.

论文作者:吕靖

论文发表刊物:《红地产》2017年9月

论文发表时间:2018/9/3

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