摘要:

一、余熱發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行的技術(shù)特點(diǎn)

目前，我國水泥工業(yè)純低溫余熱發(fā)電技術(shù)的核心內(nèi)容是熱力循環(huán)系統(tǒng)，熱力循環(huán)方式主要有單壓系統(tǒng)、閃蒸系統(tǒng)、雙壓系統(tǒng)三種基本模式，以及由此衍生的復(fù)合系統(tǒng)構(gòu)成。理論和實(shí)踐表明，以上三種熱力系統(tǒng)的選擇，應(yīng)依據(jù)企業(yè)的具體情況來選擇合適的系統(tǒng)，采用哪種熱力循環(huán)方式最合理，應(yīng)依據(jù)熱平衡計(jì)算、生產(chǎn)線規(guī)模、企業(yè)管理水平、投資高低等實(shí)際情況，進(jìn)行綜合比較分析論證。而且無論何種模式的余熱利用發(fā)電系統(tǒng)，相對于外部常規(guī)供配電網(wǎng)絕大多數(shù)采取“并網(wǎng)不上網(wǎng)”的并網(wǎng)運(yùn)行方式，主要有下列技術(shù)特點(diǎn)和技術(shù)要求：

1. 并網(wǎng)及上網(wǎng)含義

所謂并網(wǎng)運(yùn)行是指發(fā)電機(jī)組在正常運(yùn)行狀態(tài)下，與外部常規(guī)配電網(wǎng)在主回路上存在電氣連接，連接點(diǎn)～般稱為“公共連接點(diǎn)”(簡稱PCC)。電氣連接包括電纜直接連接、經(jīng)過變壓器連接、經(jīng)過逆變器連接等方式。并網(wǎng)運(yùn)行按照電能功率交換方式可分為普通并網(wǎng)和并網(wǎng)不上網(wǎng)2種。前者發(fā)電機(jī)組可以向外部電網(wǎng)輸送多余電能功率，而后者則嚴(yán)格禁止發(fā)電機(jī)組的電能功率外送，即PCC處功率流向只能是從外部電網(wǎng)流向電力用戶，因此，水泥余熱利用發(fā)電系統(tǒng)的“并網(wǎng)不上網(wǎng)”的含義是指水泥余熱利用發(fā)電系統(tǒng)雖然與外部常規(guī)供配電網(wǎng)并網(wǎng)但其所發(fā)電量由水泥工廠全部自用，即所發(fā)電能并不傳輸?shù)酵獠侩娋W(wǎng)使用，純粹技術(shù)上的并網(wǎng)連接點(diǎn)也都在水泥企業(yè)的內(nèi)部供配電網(wǎng)線路上通過電纜直接連接。通俗一點(diǎn)講，并網(wǎng)也可理解為技術(shù)方面，一般指的是“設(shè)備”，是發(fā)電機(jī)及發(fā)電設(shè)備與電力系統(tǒng)間存在物理連接。上網(wǎng)則是市場交易方面，一般指的是“電”，是電熊，電量要通過電力系統(tǒng)向用戶傳送及銷售。

2. 并網(wǎng)的條件

水泥余熱利用發(fā)電系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機(jī)一般選用的是同步發(fā)電機(jī)，同步發(fā)電機(jī)要投入電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行(并網(wǎng)運(yùn)行)。必須滿足幾個(gè)條件：①發(fā)電機(jī)的電壓應(yīng)與電網(wǎng)電壓大小相等、相位相同；②發(fā)電機(jī)的頻率應(yīng)和電網(wǎng)頻率相同；③發(fā)電機(jī)的相序應(yīng)和電網(wǎng)相序一致。但前兩個(gè)條件是允許稍有出入的，第三個(gè)條件必須絕對滿足，因?yàn)榘l(fā)電機(jī)并網(wǎng)時(shí)，客觀上同相之間的電壓差和相位差是不可避免的，發(fā)電機(jī)沒并網(wǎng)前自己是一個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)，外部常規(guī)配電網(wǎng)算一個(gè)，兩個(gè)電網(wǎng)并列運(yùn)行前需要投同期，同期考慮三個(gè)問題，電壓差，相位差，頻率差，理論上三者差為0，即為最佳同期點(diǎn)，實(shí)際上這是幾乎不存在的，所以只需要電壓差、相位差和頻率差在一個(gè)允許的范圍內(nèi)即可發(fā)并網(wǎng)信號，使發(fā)電機(jī)組安全可靠并網(wǎng)。差越小，沖擊電流越小，需要系統(tǒng)無功功率也最小，對外部常規(guī)配電網(wǎng)的影響亦越小。

3. 并網(wǎng)的方法

并網(wǎng)的一系列操作步驟稱為同步，俗稱并車。實(shí)際的同步方法有兩種，一種稱為準(zhǔn)同步法(準(zhǔn)同期)，另一種稱為自同步法。目前水泥余熱利用發(fā)電系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機(jī)并網(wǎng)的方法均采用準(zhǔn)同步法，所謂準(zhǔn)同步法是指同步汽輪發(fā)電機(jī)與外部電網(wǎng)并網(wǎng)時(shí)，調(diào)節(jié)其電壓、頻率及相位角，使待并網(wǎng)發(fā)電機(jī)的電狀態(tài)盡可能與對方(外部電網(wǎng))一致，即完全合乎上述并聯(lián)運(yùn)行投入的條件。這樣的同步過程，亦稱為理想同步。一般采用技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、精度高的現(xiàn)代同步指示裝置和自動化并聯(lián)裝置，水泥工業(yè)配套余熱發(fā)電系統(tǒng)在這方面設(shè)計(jì)的已經(jīng)非常先進(jìn)可靠與完美了。

4. 并網(wǎng)電壓

我國的水泥工廠其總進(jìn)線電壓一般有10kV、35kV和110kV，也就是說其配套余熱利用發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)組一般都是與110kV電壓等級以下的外部常規(guī)配電系統(tǒng)并網(wǎng)，我們知道，根據(jù)并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組容量的不同，要選擇不同的并網(wǎng)電壓，設(shè)發(fā)電機(jī)組容量為S，電壓為U，電流為I，則三者滿足S=UI，I=S/U，可見在發(fā)電機(jī)組容量一定的情況下，為了盡量降低電流，就要相應(yīng)提高發(fā)電機(jī)組的電壓，因此，選擇適當(dāng)?shù)牟⒕W(wǎng)電壓也是為了將在PCC點(diǎn)的注入電流控制在合適的范圍之內(nèi)，同時(shí)降低線路損耗。根據(jù)我國各個(gè)地方的電網(wǎng)特點(diǎn)及水泥工廠內(nèi)部配電電壓等級，為了使機(jī)組運(yùn)行在一個(gè)安全合理的電壓水平上，水泥工業(yè)配套余熱利用發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)電壓一般在6.3kV和10.5kV居多。

5. 接入容量

根據(jù)國外分布式發(fā)電裝置(Distributed Generation簡稱DG)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，常規(guī)DG發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)后，會引起系統(tǒng)內(nèi)潮流的變化，為了使這種變化處于可控的范圍內(nèi)，一般要對DG發(fā)電機(jī)組的容量進(jìn)行合理限制。另外，由于DG機(jī)組的啟、停機(jī)不受電力系統(tǒng)調(diào)度部門的控制，所以如果單臺機(jī)組容量過大，啟、停機(jī)時(shí)就會對周圍的用戶用電造成較大的影響。例如感應(yīng)發(fā)電機(jī)需要從電力系統(tǒng)中獲得無功支持才能正常運(yùn)行，當(dāng)它啟動時(shí)會造成電壓突然下降，而它運(yùn)行時(shí)吸收大量無功，使得線路上的無功電流和無功損耗都會增加。在美國德州的DG并網(wǎng)規(guī)定中為了減小機(jī)組啟、停機(jī)時(shí)的沖擊和保證其他用戶的安全用電，限制DG機(jī)組的總?cè)萘坎荒艹^最大負(fù)荷的25%。而在水泥行業(yè)，一般地處城市偏遠(yuǎn)地區(qū)，其配套余熱利用發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)組又都布置在水泥工廠內(nèi)部，發(fā)電機(jī)組容量占水泥工廠全廠總變壓器容量的比例一般也不超過25%，說明其對外部電網(wǎng)的影響是很小的，理論上和實(shí)踐上也都充分證明了這一點(diǎn)，因此借鑒國外經(jīng)驗(yàn)，我們認(rèn)為余熱發(fā)電機(jī)組的啟、停機(jī)不受電力系統(tǒng)調(diào)度部門的控制也是可以的。

二、余熱利用發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行政策落實(shí)上存在的問題

水泥余熱發(fā)電是一項(xiàng)非常有效的節(jié)能減排途徑，應(yīng)該說國家已經(jīng)給予政策上的大力支持，2005年也已被列入我國十大節(jié)能工程之一。

1. 主要相關(guān)法律條文引述

(1)《中華人民共和國節(jié)約能源法》(2007年10月28日修訂通過，自2008年4月1日起施行)：
“三十一條? 國家鼓勵工業(yè)企業(yè)采用高效、節(jié)能的電動機(jī)、鍋爐、窯爐、風(fēng)機(jī)、泵類等設(shè)備，采用熱電聯(lián)產(chǎn)、余熱余壓利用、潔凈煤以及先進(jìn)的用能監(jiān)測和控制等技術(shù)。

第三十二條? 電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)當(dāng)按照國務(wù)院有關(guān)部門制定的節(jié)能發(fā)電調(diào)度管理的規(guī)定，安排清潔、高效和符合規(guī)定的熱電聯(lián)產(chǎn)、利用余熱余壓發(fā)電的機(jī)組以及其他符合資源綜合利用規(guī)定的發(fā)電機(jī)組與電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，上網(wǎng)電價(jià)執(zhí)行國家有關(guān)規(guī)定。

第七十八條? 電網(wǎng)企業(yè)未按照本法規(guī)定安排符合規(guī)定的熱電聯(lián)產(chǎn)和利用余熱余壓發(fā)電的機(jī)組與電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，或者未執(zhí)行國家有關(guān)上網(wǎng)電價(jià)規(guī)定的，由國家電力監(jiān)管機(jī)構(gòu)責(zé)令改正；造成發(fā)電企業(yè)經(jīng)濟(jì)損失的，依法承擔(dān)賠償責(zé)任。”

(2)《中華人民共和國循環(huán)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)法》(2008年8月29日第十一屆全國人民代表大會常務(wù)委員會第四次會議通過，自2009年1月1日起施行)：
“第三十條 企業(yè)應(yīng)當(dāng)按照國家規(guī)定，對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉煤灰、煤矸石、尾礦、廢石、廢料、廢氣等工業(yè)廢物進(jìn)行綜合利用。

第三十二條企業(yè)應(yīng)當(dāng)采用先進(jìn)或者適用的回收技術(shù)、工藝和設(shè)備，對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的余熱、余壓等進(jìn)行綜合利用。

建設(shè)利用余熱、余壓、煤層氣以及煤矸石、煤泥、垃圾等低熱值燃料的并網(wǎng)發(fā)電項(xiàng)目，應(yīng)當(dāng)依照法律和國務(wù)院的規(guī)定取得行政許可或者報(bào)送備案。電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)當(dāng)按照國家規(guī)定，與綜合利用資源發(fā)電的企業(yè)簽訂并網(wǎng)協(xié)議，提供上網(wǎng)服務(wù)，并全額收購并網(wǎng)發(fā)電項(xiàng)目的上網(wǎng)電量。”