小型燃气电站厂用电方案稳定性分析

2014-08-27陈东峰

中国新技术新产品 2014年12期

陈东峰

（晋城无烟煤矿业集团有限责任公司，山西晋城 048000）

在国家政策的鼓励下，全国各种形式的燃气发电产业有了长足的发展，最具代表性的是2008年10月建成投产的沁水晋煤瓦斯发电有限公司，总装机容量为120MW，是截止目前世界上装机容量最大的瓦斯发电厂。截至2012年底，全国煤矿瓦斯发电装机容量约1100MW，其中，山西省有煤层气（瓦斯）发电企业60多家，瓦斯发电机组360多台（套），占全国燃气机组数量的60%左右，装机容量超过700MW。

燃气发电站建设周期短，见效快，受场地限制小，一般建于燃气抽放站附件，有利于解决区域性缺电情况。而厂用电电源作为燃气电站厂用电系统的重要组成部分，如何选定关系到燃气电站的稳定运行，厂用电中断可造成电站生产全部瘫痪，危及设备和人身安全，甚至影响上游供气单位。所以确保用电电源的可靠性、稳定性及不间断性已经成为小型燃气电站厂亟待解决的问题。

一、小型燃气电站厂用电电源面临的问题

现阶段燃气电站和其他类型的电站，如燃煤电站、水力发电以及核能发电等存在较大不同，一是电站一般较为分散，装机容量小，二是大都分布在交通不便的山区，考虑到燃气电站本身的特殊性，其厂用电电源主要引自发电机组的出口侧，对于备用电源则选择了引自电站附近的原有电力系统所使用的备用回路。一般情况下，备用回路相对都不大，一旦发电机组的出口侧电源出现故障，大多数情况下也不能够满足电站正常运行。除此之外，因为受发电机组电力出口波动的影响，导致部分对电源要求相对较高的设备或者负荷发生损坏，从而带来了较大的经济损失，部分情况下也可能出现人员或者设备危险，成为燃气电站安全、可靠、稳定运行的重大阻碍。

二、提高小型燃气电站厂用电电源稳定性的方案

（一）附近存在容量足够大的外部电源

如果在拟建电站附近存在容量足够大的外部电源时，通常来说，厂用电负荷无需再进行划分等级，只需要根据双回路供电的方法来进行，其中一路主要引自站内变压器低压侧，另外一路则可以引自外部电源，必要时设立备用变压器，与此同时还应当在两路电源之间使用双电源自动备投，以便能够顺利完成自动切换。

（二）附近存在一定量的外部电源

如果在拟建电站附近发现了一定量的外部电源，同时只可以为电站提供一部分负荷的供配电，此时则需要对厂用电负荷进行相应的等级划分，一般来说，建议把电站照明、燃气报警控制系统以及燃气输送监控系统，包括消防系统等相关设备全部划入到一级负荷中，剩余的各部分则可以划入到二级负荷中。需要注意的是，一级负荷选择的是双回路供电，一路主要引自站内变压器的低压侧，与此同时另一路则主要引自外部电源，并且还需要在两路电源间使用双电源转换开关，以便能够顺利完成自动切换；对于二级负荷则可以选择单电源供电形式，主要是引自站内变压器。在电站运行的过程中，可以通过机组的作用来提供0.4kV大小的厂用电源；如果电站机组开始启动，则应当通过站内变配电系统的作用从并网点处利用反送电的方法来为电站提供0.4kV大小的电源；如果受到多重因素的影响，导致站内变配电系统不能够提供0.4kV大小的电源时，则可以通过外部电源的作用来为电站提供0.4kV大小的厂用安保电源，此时电站内就属于一级负荷供电，完全可以满足电站安全及稳定的要求。

（三）附近不能够提供常用电源

如果在拟建电站附近不能够提供厂用电源，与此同时通过其他区域的电力系统也不能够引入的情况下，可以结合电站负荷的实际条件，来合理选用恰当的电源形式。

其一，如果电站内厂用电负荷相对不高时，则可以设置电能存储装置。一般来说，厂用电负荷可以选择双回路供电的方法：其中的一路主要引自站内变压器低压侧，剩余的另一路则可以引自电能存储装置，与此同时，还需要在两路电源间通过双电源转换开关的作用来完成自动切换。如果电站处于正常运行状态，则应当通过机组的作用来提供0.4kV大小的厂用电源；如果电站机组已经开始启动时，则应当通过站内变配电系统的作用由并网点区域利用反送电的方法来为电站提供大小为0.4kV的电源；

其二，如果发现电站内厂用电负荷相对较大时，合理的方法是选择柴油发电机组来当做备用电源。与此同时厂用电负荷则可以选择双回路供电的方式：其中一路主要引自站内变压器低压侧，剩余的另一路则可以引自柴油发电机组，与此同时两路电源之间应当使用双电源转换开关的方式，以便能够顺利完成自动切换。

（四）运用机带蓄电池实现黑启动

当燃气电站出口开关断开后，一台或多台燃机可以利用自身蓄电池带的启动马达进行启动，然后让燃气机组独自带着厂用电进行运行。此时，发电机设备不连接电网运行在孤岛方式，其控制方式为孤岛运行控制方式进行维护机组运行在限定的运行转速上而不是电网的频率，燃气机组可以通过这种控制模式，与电网分开并能承担小的无大幅变化的负荷，这样就会要求控制能够自动调节燃气机组出力保证机组运行在设定的转速中。如果燃气轮机转速低于设定值时，则表示出力低于负荷而需要进行提高预选负荷设定值，如果燃气轮机转速高于设定值时，表明出力高于负荷而需要降低预选负荷设定值，以保证厂用电方案的稳定性。