生物質電廠接入主電網(wǎng)電力技術分析

王朝賢 孫中璽 喬海洋

摘 要：長期以來，我國能源消費主要以煤炭、石油等傳統(tǒng)能源為主，對環(huán)境的污染較為嚴重。隨著近幾年國家對于環(huán)保的重視，新能源行業(yè)得以長足發(fā)展。這期中生物質電廠作為可再生能源代表在全國如雨后春筍般相繼投產并網(wǎng)。但伴隨著生物質電廠的蓬勃發(fā)展，部分電廠與主電網(wǎng)發(fā)展不協(xié)調的問題逐漸暴露出來，本文就生物質電廠接入主電網(wǎng)進行電力技術分析，為其他生物質電廠的選址能夠更加適應電網(wǎng)未來發(fā)展提供參考。

關鍵詞：新能源 生物質電廠 主電網(wǎng) 電力技術

中圖分類號：TM619 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）06（c）-0035-02

生物質作為一種新型燃料，主要是農作物的秸稈、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。由于受到國家政策的鼓勵扶持，生物質電廠發(fā)展迅速。但生物質電廠的建設往往著重考慮生物質原料的豐富程度及交通運輸?shù)谋憷裕?jīng)常忽視當?shù)仉娋W(wǎng)的建設發(fā)展及相關規(guī)劃，本文以某30MW生物質電廠為例，就其接入主電網(wǎng)進行電力技術分析。

1 生物質電廠接入主電網(wǎng)電力技術分析

對生物質電廠周邊主電網(wǎng)進項電力技術分析主要包括：生物質電廠接入站點分析、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、送出線路導線截面選擇、潮流計算、穩(wěn)定性校核。

1.1 生物質電廠接入站點分析

通過對擬接入站點分析，以確認站點是否滿足接納生物質電廠的條件。擬接入變電站距離本生物質電廠項目廠址位置直線距離約2.2km，2015年6月投運，是一座220kV智能變電站。擬接入變電站規(guī)劃為3臺主變（1×120MVA+2×180MVA），電壓等級220/110/10kV，現(xiàn)有主變2臺（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。現(xiàn)有出線5回，備用5回。

2017年擬接入變電站年最大負荷為99.89MW。參考本縣負荷增長率，結合擬接入變電站周邊現(xiàn)實情況，對擬接入變電站負荷增長做出負荷增長預測。通過分析，擬接入站點為新建智能變電站，硬件設備良好；擬接入站點距離生物質電廠較近，電廠外送線路投資較低；擬接入站點仍有處于規(guī)劃中的主變還沒有投運，說明本站點還有較大發(fā)展?jié)摿Γ粩M接入站點110kV出線還有5回備用，如本生物質電廠接入，需要占用一回，備用回路還有4回，備用出線充足；擬接入站點負荷較大，本生物質電廠接入不會對擬接入站點造成較大沖擊。

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)供負荷107MW，春季負荷最小，春季夜間小負荷32MW，約為全年最大負荷的0.30，春季日間小負荷43MW，約為全年最大負荷的0.40。生物質電廠擬接入?yún)^(qū)域電網(wǎng)接入系統(tǒng)已審定的光伏項目裝機容量共計145.5MW；考慮“前7批”+分散式風電，擬接入?yún)^(qū)域風電項目裝機容量72MW；擬接入?yún)^(qū)域沒有統(tǒng)調火電廠建設規(guī)劃。

擬接入?yún)^(qū)域大負荷平衡：大負荷出現(xiàn)在夏季白天，風電考慮出力0.8，光伏考慮出力0.8。擬接入?yún)^(qū)域小負荷平衡：小負荷出現(xiàn)在春季夜間，風電考慮出力0.8，光伏考慮出力0。對擬接入?yún)^(qū)域夏季大負荷電力平衡進行分析，該區(qū)域2018年電力處于缺額狀態(tài)，隨著系能源裝機投運，該區(qū)域電網(wǎng)電力開始出現(xiàn)好轉，考慮本生物質電廠所發(fā)電力，2019年擬接入?yún)^(qū)域電力盈余63MW，2025年缺額45MW。對擬接入?yún)^(qū)域春季小負荷電力平衡進行分析，隨著系能源裝機投運，該區(qū)域電網(wǎng)電力開始出現(xiàn)盈余，考慮本生物質電廠所發(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，擬接入站點在未來幾年內將要出110kV線路3回，考慮本生物質電廠110kV接入占用1回出線間隔，仍然有備用出線1回。由此分析，本生物質可以接入此站點，不會與規(guī)劃情況相沖突。

1.4 送出線路導線截面選擇

本期生物質電廠容量為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)濟電流密度選擇：生物質電站最大利用小時數(shù)取7000h，經(jīng)濟電流密度取j=0.90A/mm2。根據(jù)公式Sj=Ig/j，可得出Sj=162mm2。

（2）按導線長期允許載流量校驗：考慮環(huán)境溫度40℃時長期允許截流量，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、運行經(jīng)濟性、工程造價、供電可靠性、遠期可擴展性等因素，并結合本地區(qū)的實際情況，推薦的導線型號為JL/G1A-240。

1.5 潮流計算

計算條件：計算水平年：生物質電廠預計于2018年11月投運，選擇2019年為計算水平年，2025年為遠期展望年；潮流計算選取2019年、2025年夏季日間大負荷、春季日間小負荷和春季夜間小負荷3種情況，春季夜間小負荷率取0.35，春季日間小負荷率取0.42；開機方式選擇：統(tǒng)調火電機組夏季按全開機出力，春季按調峰出力。新能源出力按0.8計取；全網(wǎng)220kV變電站110kV側負荷功率因數(shù)取0.95；計算軟件采用電力系統(tǒng)計算分析軟件BPA程序。

通過計算，無線路和變壓器均無過載情況。

1.6 穩(wěn)定性校核

考慮生物質電廠2018年11月投產，計算采用2019年夏季大負荷方式；本項目生物質電廠按滿發(fā)出力，本供電區(qū)其余電廠保留10%備用容量；發(fā)電機采用Eq”Ed”變化模型，并考慮勵磁調節(jié)系統(tǒng)和調速系統(tǒng)：負荷采用50%恒定阻抗、50%感應電動機綜合負荷模型；故障方式有以下幾個方面。

（1）220kV線路三相永久性接地故障：0.0s故障，0.12s線路近遠端三相同時跳開，不重合。（2）220kV線路單相永久接地故障：0.0s故障，0.12s線路近遠端單相跳開，1.12s重合，重合不成功，1.24s三相跳開。（3）雙側電源110kV線路三相永久接地故障：0.0s故障，0.15s線路近遠端三相跳開，0.65s遠端三相跳開，1.15s線路近遠端重合，1.30s線路近端跳開。（4）單側電源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）生物質電廠送出110kV線路0.0s故障，0.15秒兩端同時跳開，不重合。

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

穩(wěn)定計算結果分析：2019年夏季大負荷，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)有繼電保護及斷路器正確動作時，生物質電廠機組可以和系統(tǒng)保持穩(wěn)定運行。

2 結語

綜上所述，本生物質電廠通過對接入站點分析、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、送出線路導線截面選擇、潮流計算、穩(wěn)定性校核，判斷出本生物質電廠是我選址符合主電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃，其他生物質電廠可以參考判定。

參考文獻

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