生物质发电厂接入系统的研究与设计

●规划与设计生物质发电厂接入系统的研究与设计Studying and Design of Connecting to Power System for Biology Material Power Plant东南大学电气工程学院时斌The Electric Power College of esu Shi Bin摘要:根据地区负荷分布和电厂合理供电范围,研究最佳接入系统方式,并提出系统运行对电厂的技术要求,完成对秸秆电厂接入系统的设计。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.关键词:秸秆电厂接入系统负荷预测潮流计算暂态稳定Key words: Straw fired power plant Connected into power system Load forecast Power flow calculation Transientstability中图分类号:TM732文献标识码:B1绪论济条件使用秸秆、煤炭、石油液化气和少量的沼积极推进生物质能源的开发和利用,对于调气。近年来,随着农村居民生活水平的提高,麦整优化我国能源结构,缓解常规化燃料资源短缺收后大量秸秆残留在田间,为赶季节不得不在田带来的能源供应不足具有非常重大的意义。利用间直接焚烧,不仅严重地污染当地环境,又产生秸杆发电,是大力发展循环经济,利用可再生资了资源浪费。规模化秸秆发电作为一项新技术源来转变经济增长方式,从根本上缓解资源短缺是我国开发生物质秸秆发电技术的一个主要课和环境压力的重要战略举措,是生物质可再生能题,也是我国能否有效利用生物质能源的关键。源规模化发展的示范项目,是绿色能源项目,并2电厂接入系统方案的提出且符合国家既定的“调整优化能源结构,推进可为了合理地充分发挥各级电压网络地传输效再生能源发电,降低对煤的依赖”方针政策。同益,一般来说,不同容量的电厂(负荷)应当分别时,由于江苏电网电源结构单一,以火电为主,接到相适应的电压网络上。电厂接入系统设计的可开发的煤炭资源比较匮乏,并且缺乏水力资任务是根据负荷分布和电厂合理供电范围,研究源,一次能源主要靠外省供给,火电用煤需大量电厂最佳接入系统方式(包括电压等级及出线回路从外省运入,而且常规火电厂的建设不仅受到电数)、电厂送出工程相关网络方案、建设规模及无煤运力的限制,还受到较大的环保压力,因此建功补偿配置,并提出系统运行对设计电厂的技术设一定规模的新能源电厂有利于整体资源的优要求(如稳定措施、调峰、调频、调压设备的规范化,符合电源结构的优化配置。及发电机的进相及调相能力等)。本文以江苏省某地区为例,该地区的燃料结根据《江苏省04-220kV电网建设技术导构存在着工业以煤炭为主,而居民则按不同的经则》,中、小电源接入10kV系统的方式及安全(上接第66页量系统的准确性,充分体现出在安全性能、维护信,便于后期工程的扩容改造。整个变电站电缆成本方面的优势。沟几乎没有控制电缆和模拟量传输电缆,取而代A站按数字化变电站来设计,其目的是将其之的是光纤。同时,电子式互感器取代了传统的电磁式互感器,从根本上解决了互感器在电流作结凵中国煤化工累各种经验,总CNMHG、运行、维护和电压信号传输到二次设备时和处理过程中所产生管理的各秤规池,为揭阳电网数字化变电站的推的附加误差,大大提高保护系统、测量系统、计广和应用做好准备。生物质发电厂接入系统的研究与设计措施为:表2电厂周边0k变电所负荷预测单位:MW1)地方发电厂装机总容量为25MW100MW时宜采用110kV电压接入系统方式;35kV侧l10kV一号变2)电厂接入系统一般应为双回路线接入同一10侧314638个220kV变电站的110kV母线,如距离较远,亦可110kV二号变就近接入条件适合的110kV变电站110kV三号变0kv侧1783)接入系统应进行稳定计算,考虑配置必要些电源装机,但这些电源装机不足以满足地区的继电保护和安全自动装置,并选择合适低周低用电需要,即使考虑本电厂所发电力,该地区仍压解列点;然需要从220kV电网受进较多的电力。因此,本4)接入系统线路应考虑全线快速保护对于生物质能电厂接入系统方案的设计,首项目的电力完全可以在该地区10V及以下电网就地消化。此外,根据对该地区某地周边三个先应进行负荷发展预测,从已知的地区用电需求10kV变电所的负荷预测可见,本项目的电力可出发,结合各种相关因素,对未来需求量(功以就近供电厂附近地区的负荷率)和未来用电量(能量进行预测。然后,进行地根据电厂厂址位置及电网状况,电厂周边的区电力电量平衡,确定新能源的开发建设以适应三个l10kV变电所均可供接入,其中一号变的主地区资源开发时电力的要求。最后根据该电厂周边电网状况,提出了该秸秆电厂接入系统的方变容量为2×31.5MVA,电压等级为11035/10kV,案,包括送出电压等级,出线回路数,电站电气110k母线为单母线结线,35kV为双母线带旁主接线等。路,10kV为单母线分段带旁路结线。它的条件最本文采用指数平滑法进行负荷预测。该方法优,因此考虑1k一号变为电厂接入系统点,不但可以平滑随机性和修正倾向性,而且还包括鉴于电厂只有1台发电机组,且无远景规划,因此了一个处理季节性的附加参数,因此它能用于对考虑电厂采用发-变一线组接线形式,即电厂升既有倾向性变动趋势又有季节性变动趋势的时间压至0kV(35kV)电压,以1回110kV(3kv)线路序列进行预测。接入1l0kV一号变10kV3kV)母线(以下简称表1该地区电网电力平衡单位:MW110kV3kV电厂线),新建10kV(35kV)线路约l10kV(3kv)线路备用间隔1个,可供电厂接入。装机2713潮流和短路电流计算风电厂100210210结合常用潮流计算数学模型在 PSASP潮流计某热电厂3636秸秆电厂算程序中的应用,进行潮流计算以便对方案1和方发电出力133122656226562案2进行比较,并依据比较两个方案在短路电流水电力盈亏183181044835448平上的差别校核电网现有设备5电力盈引风电停)42831843148564本文采用 PSASP作为后续计算的主要工具。主:秸秆发电厂考虑厂用电率为10%。某热电厂考虑厂用电率8%。PSASP首先确定潮流计算的基础方案,即定义待风电厂不考虑厂用电。计算电网的规模、结构和运行方式,以便从已建根据江苏某县的电力发展情况及电网建设情立的电网基础数据库中抽取数据,建立潮流计算况,对该县l10kV及以下电网进行了电力负荷预的基础电网模型。潮流计算的基础方案给出了待测及电力平衡,见表1。在某镇周边有三个计算电网的网络结构、参数和各节点发电、负荷中国煤化工控制信息(包括发1y变电所,一号变、二号变和三号变,这三电个变电所负荷发展情况如表2所示。CNMHG得到不同的潮流计算F业。刚流口里时們成如图所示从上表可以看出该地区110kV及以下电网有计算时针对整个地区网络,并选择该地区某●规划与设计69表3电压计算结果表单位:kV、kW220kV号变10号变1V二号新能源电厂序号「2010V3V103kV变6V「6oVa3s网损母线电压母线电压母线电压母线电压母线电压0ⅴ母线侧功率/s母线电压母线电压(w1141[217614573634143736072250906071146839381-2226.1716.593699116424622.5/011620.5712121413335921253546122822509059812829612_22581_1583364m15536081509225098597211213914633636145437082256090623378839.632-1-2653361135370622509860837542084212.1613359512593649123621509061437339.8722578115773672115.173669115012250371620.91500ⅴV变电所为平衡点,根据《国家电网公司电和电厂各级母线电压都满足规定要求,其中方案力系统电压质量和无功电力管理规定》四第六条2较方案网损略大选择电压控制允许偏差范围。此外,在发电厂、变电所以及整个电力系统的设计和运行工作中,都必须事先进行短路计潮流作业计算方法算,以此作为合理选择电气接线、选用有足够热迭代次数上限稳定度和动稳定度的电气设备及载流导体、确定限值短路电流的措施以及在电力系统中合理配置计算控制信息选代误差母线电压上,下限各种继电保护并整定其参数等的重要依据。短路变电站主接线开电流的基础方案参见潮流基础方案,短路计算的基础方案给出了待计算电网的网络结构、参数和基础方案发电和负荷按7比例修改控制各节点发电、负荷等基本数据,配以不同的计算区域功率控制控制信息(计算功能、计算方式、故障类型、故数据组1……数据组K-自定义功能控制障地点等),即可得到不同的短路计算作业。为比较2个方案在短路电流水平上的差别并校核电网图1潮流计算作业的构成图现有设备,进行了远景年系统三相短路电流计选择两种接入方案(方案1:3k和方案2:算。计算结果(表4表明,电厂及各接入点短路电10V)以下述两种供电方式:方式1,110V-号流水平不高,设备均能满足要求。变由220k一号变主供,kV二号变由220kV二4系统暂态稳定计算分析号变主供;方式2,10kV一号变由220kV一号变表4短路电流计算结果单位:主供,110kV二号变至220kV二号变的110kV线路方案2发生故障时,110kV二号变由220kV一号变经短路点「三相短单相短「三相短单相短路电流路电流路电流路电流10y一号变转供,对应于以上两种方式,计算「新建L山04s446了两种方案接入系统高峰、低谷负荷时八种潮流电厂35kV5014.9(均考虑电厂满发):0kv50352184834.65潮流1-1-1方案1,方式1,高峰负荷;潮流110kv一号变35Xy3865631-1-2方案1,方式1,低谷负荷;潮流1-2-1方10kV9011149案1,方式2,高峰负荷;潮流1-2-2方案1,方式20kv107871710.717031lk7.637567457262,低谷负荷;潮流2-1-1方案2,方式2,高峰负中国煤化工_1147荷;潮流2-1-2方案2,方式2,低谷负荷;潮流CNMH2-2-1方案2,方式2,高峰负荷;潮流2-2-2方二号变案2,方式2,低谷负荷。计算结果(表3)表明系统35kV5.55555生物质发电厂接入系统的研究与设计表5稳定计算结果表时间单位:秒序号故障现象时间过程结论1-1-1方案1,方式1,110kV一号变35kV母线出口K30-3.0稳1-1-2方案1,方式1,110kV一号变10kV母线出口K30-3.0稳定1-2-1方案!,方式2,1y号变3V母线出口K30-3.01-2-2方案1,方式2,110kV一号变10kV母线出口K稳定方案1,方式2,1kV一号变11kV出线出口K3,重合失败0015-15-127稳定1-2-4方案1,方式2,110kV一号变110kV出线46km处K3,重合失败003-13-1.35稳定2-1-1方案2,方式1,110kV一号变3kV出线出口K3,重合失败0-0.2-12-1.4稳定2-1-2方案2方式1,10号变3出线4和m处K3,重合失败0081820稳定2-1-3方案2,方式1,10kV一号变10kV母线出口K30-3.0稳定2-2-1方案2,方式2,110kV一号变35kV出线出口K3,重合失败0-02-1.2-14稳定方案2,方式2,10kV一号变35kV出线45km处K3,重合失败0-08-l.8-2.02-2-3方案2,方式2,110kV一号变10kV母线出口K30-3.0稳定2-2-4方案2,方式2,10-号变1V出线出口K,重合失收0151512稳定2-2-5方案2,方式2,10kV一号变110kV出线46km处K3,重合失败0-0.3-13-1.35稳定电力系统正常运行的必要条件是所有发电机本文以农业发达地区所适用的新型能源秸秆保持同步,因此,电力系统在大干扰下的稳定分发电为切入点,运用电力系统稳态、暂态和继电析,就是分析遭受大干扰后系统中各发电机维持保护的相关知识,结合电力系统设计中广泛应用同步运行的能力。当稳定性不满足规划要求,或的PSAP仿真软件,选取某秸秆电厂采样实际数者需要进一步提高系统的传输能力时,需要硏究据进行了潮流、短路、暂态等计算,并对给出的和采取相应的提高稳定措施。另外,在系统发生两种方案进行了技术比较。依据电力部门相关的稳定性破坏事故以后,往往需要通过暂态稳定计设计规程,对秸秆电厂接入系统设计进行了初步算进行事故分析,找出稳定破坏的原因,并研究的尝试和研究,并得出了秸秆电厂接入系统设计相应的对策。方案。本文在对该电力系统进行暂态稳定分析时,参考文献采用的是数值积分方法,又称间接法,其基本思[陈怡,蒋平等电力系统分析[M]北京中国电力出想是用数值积分方法求出描述受扰运动微分方程版社2005组的时间解,然后用各发电机转子之间相对角度[2]张伟电力系统分析[M]北京水利水电出版社1999的变化判断系统的稳定性。本文基于以下模型进[3]康重庆夏清等电力系统负荷预测的综合模型[门清华大学学报(自然科学版),199391)8-11行计算:1)发电机用电动势E代表,并假设[4]姜勇电力系统中短期负荷预测方法简介[东北电Eq为常数;2)负荷用恒定阻抗占40%、恒定功力技术,2002894952率占60%模拟。在满足以下条件前提下,通过稳[S]顾洁电力系统中长期负荷的可变权综合预测模型定计算(表5得出结论:2个方案电厂机组均能保电力系统及其自动化学报,200,150:5660[6]吴熳红,杨继旺.几种电力负荷预测方法及其比较持暂态稳定。[广东电力,2004,17(1):17-21此外,为了尽快地发现不正常运行情况和故门刘晨晖电力系统负荷预测理论与方法[M]哈尔障,并迅速切除产生故障的电力元件,保证发电滨:哈尔滨工业大学出版社987厂和变电所的安全运行,在发电厂和变电所内都曹柑华赵磊由力鱼荷预测技术及其应装有继电保护装置。本文提出相关继电保护配置中国煤化工102方案(略)。CNMHG软件综述电气电子教学学报5结论