关键字：分布式沼气发电；并网；电气计算；电能质量分析
1 案例概述
沼气发电技术减少了温室气体的排放，产生了大量的电能和热能，是可持续发展绿色循环能源[1]。我国多数养殖场等所建的小型沼气发电机组仅供自身用电[2]，并未并网送电。分布式电源对电网具有重要意义，分布式电源安全接入方可保证继电保护系统正常运作[3]。
本文以歙县昌农秸秆粪污混合大中型沼气发电（集中供气）工程为例分析沼气发电并网问题。该工程位于桂林镇连川乡，预计投入运行后，年资源化利用周边秸秆2000吨、绿色黄牛养殖基地粪污7300吨，产气36.5万m3；其中1.5万m3用于周边农户用气，35万m3用于沼气发电。同时，燃烧后产生的沼渣、沼液可为周边蔬菜基地提供9000吨优质有机肥。
2 方案设计
2.1 当地配电网现状
本项目接于35kV桂林变电站10kV新管189线，主干线长度为5.31km，供电半径9.65km，2017年最大负荷1829kW。10kV新管189线里川17127台区容量为200kVA，2017年最大负荷为110kW，JP柜无功补偿60kVar，里川17127台区不存在低电压及谐波超标等问题。
2.2 接入方案
根据项目建设单位“并网申请表”
内容，项目总装机容量为100kW，预计年发电量可达30万kWh。项目建设地距10kV里川17127台区D2路主干线100m，低压主干线线路型号为JKLYJ-120导线。根据接入条件和客户需求，确定上网方式为通过1回线路就近T接入里川17127台区380V的D2路主干线，单点方式并网。
3 相关电气计算
3.1 计算条件
（1）计算电压：取基准电压。
（2）燃机出力及用户负荷：燃机满发，燃机出力功率因数取1；用户负荷功率因数取0.95。
（3）系统侧短路电流水平：35kV桂林站10kV母线最大三相短路容量为96.5MVA。
3.2 计算参数
里川17127台区燃机发电分布情况如表1所示。
并网点 燃机容量 台区 主变容量
1个 100kW 里川17127 200kVA
线路、配变如表2、3所示。
表2 线路参数
接入方式 10kV线路 380V线路
导线截面 长度 导线截面 长度
T接形式 50mm2 0.2km 120mm2 0.1km
表3 配变参数
配变型号 阻抗电压 最大负荷 最小负荷 无功补偿
S9-200 4% 110kW 40kW 60kVar
3.3 潮流分析
连川村100kW沼气发电380V T接形式接入后，最小负荷运行方式下的潮流计算结果如表4所示。
表4 潮流计算结果
节点名称 10kV进线母线 台区380V母线 接入点
电压 1 pu 1.05 pu 1.06 pu
根据表4计算结果，里川17127台区的母线电压、并网点电压均满足电压质量要求。沼气发电接入系统后，沼气发电在正常最大、最小负荷运行方式下均满足沼气发电接入电力送出的要求，台区低压线路潮流在合理范围内。
3.4 短路电流计算
在系统最大运行方式下，电网公共连接点和分布式沼气发电站并网点在分布式沼气发电站接入前后的短路电流值见表5。连川村分布式燃机满发时电网相关母线及公共连接点短路电流较分布式燃机接入前均有所增加，但均在允许范围内。
表5 短路电流计算结果
具体位置 燃机接入前 燃机接入后 增加幅度
台区低压母线侧 5.74kA 5.93kA 3.31%
公共连接点处 2.56kA 2.77kA 8.20%
3.5 无功平衡计算
通过380V电压等级并网的分布式沼气发电站，在并网点处功率因数具备保证并网点处功率因数在0.95（超前）～0.95（滞后）范围内连续可调的能力。
4 电能质量分析
选取燃机满发、负荷最小与燃机不发、负荷最大两种情况进行潮流计算，根据计算结果得出燃机接入系统后，电压偏差分别为+6%和-0.2%，满足GB/T 12325《电能质量供电电压偏差》的要求，380V三相供电电压偏差为标称电压的±7%。
T接接入方式下里川17127台区变压器380V侧低压综合配电箱母线电压波动为2.92%。根据GB/T 12326《电能质量电压波动和闪变》的规定，分布式沼气发电接入引起的公共连接点电压变动最大不得超过3%，本工程满足要求。
根据GB/T15543《电能质量 三相电压不平衡度》中的规定，电网正常运行时，公共连接点的负序电压不平衡度不超过2%，沼气电站并网后引起的负序电压不平衡度不超过1.3%，满足要求。
根据GB/T14549《电能质量公用电网谐波》的规定，当并网电压等级为380V时，公用电网电压总畸变率限值为5%，奇次谐波电压含有率限值为4%，偶次谐波电压含有率限值为2%。通过计算，该工程380V接入点谐波电流、电压含有率小于标准规定的最大值。
分布式燃机向公共连接点注入的直流电流分量不超过其交流额定值的0.5%，满足要求。
5 结束语
本文通过潮流计算、短路电流以及无功平衡计算分析了分布式沼气发电接入后，对当地电网的影响，得出电力系统暂稳态性能、公共连接点各电能质量指标等均满足国标要求。分布式沼气发电并网研究不仅充分利用了农村丰富的生物质资源，防止了环境污染，而且有效改善了偏远农村用电困难和供电质量差等问题。
参考文献
[1]博思数据.《2018-2023年中国沼气发电行业分析与投资前景研究调查报告》,2018.08.20.
[2]刘道春.农村沼气发电前瞻[J].城乡建设,2017(23):53-55.
[3]张静芳.分布式电源对电网继电保护的影响及对策[J].电力安全技术,2015,17(10):13-16.
作者简介
操丹丹（1990-），女，硕士研究生。主要研究方向：电力系统最优潮流，分布式电源并网研究，主、配电网规划和设计。
论文作者:操丹丹
论文发表刊物:《中国电业》2019年第14期
论文发表时间:2019/11/18
标签：沼气论文; 电压论文; 分布式论文; 母线论文; 接点论文; 电能论文; 负荷论文; 《中国电业》2019年第14期论文;