燃气电厂工程接入系统方案研究

【摘 要】本文主要是对燃气电厂工程接入系统方案的研究，文章以北京某燃气电厂为主要研究对象，提出了四种工程接入系统方案，并通过潮流计算、短路电流计算、暂态稳定计算以及各方案的投资匡算，对该燃气电厂的四种工程接入方案进行了综合技术经济比较，最终给出了推荐意见。

【关键词】燃气电厂；接入系统；潮流计算；暂态稳定计算；短路电流计算

Study on Access System Scheme of Gas Power Plant Project

ZHANG Shu-quan ，YAO Wan-ye

（Department of Automation， North China Electric Power University， Baoding Hebei， 071003， China）

【Abstract】This paper is mainly on the research of access system about gas power plant .Taking a gas power plant as the main research object， we put forward four kinds of project access system scheme. And through the calculation of flow、short circuit current、 transient stability， as well as the investment estimate of each scheme， we compare this four systems in technical and economic， finally give the recommendation.

【Key words】Gas power plant；Access system；Power flow calculation；Transient stability calculation；Calculation of short circuit current

0 引言

工程接入系统方案设计主要研究的是发电厂与电力系统的关系，分析该发电厂在电力系统中的地位及作用，确定发电厂的送电范围、出线电压等级及回路数、与电力网的连接方案等，并对发电厂电气主接线、与电力网有关的电气设备参数、发电厂运行方式等提出技术要求。其目的是为编制发电厂送出工程设计任务书提供依据，为发电厂初步设计准备条件。发电厂接人系统设计涉及的地域范围及设计重点要依据发电厂的特点而定。如为系统主力发电厂则重点研究与系统主网架有关的问题；大型水电厂则应研究扩大电力系统以充分发挥水电效益的问题；地区中小型发电厂则研究与地区电力网的关系问题。工程接入系统方案设计的重点是电力电量平衡、接人系统方案论证及有关的电气计算。下面分别对它们进行介绍：

1）电力市场需求预测。在中国，根据有关政府部门的国民经济发展战略及目标，在审定的电力系统长 期发展规划、电力系统设计等工作的基础上，提出符合 《电力发展规划编制原则》及其他有关规定的负荷水平及负荷特性分析意见，对该发电厂近区负荷预测进行详细的分析工作。

2）电力电量平衡。主要目的是：①确定所设计的发电厂的工作容量及备用容量，校核该厂的装机容量及建设进度；②确定火电厂的设备年利用小时数作为设计该厂的依据。

3）接人系统方案论证。根据系统运行方式分析发电厂与电力系统的功率交换情况，并根据发电厂所在电力系统的特点、发电厂所处位置，提出发电厂接人系统方案。接人系统方案应通过技术经济比较确定。除进行方案的经济比较计算外，还应从电力系统整体考虑，进行必要的电气计算以校核方案的技术性能。通过综合的技术经济比较，保证推荐的接入系统方案安全可靠、经济合理，并有一定的灵活性。

本文主要是对燃气电厂工程接入系统方案的研究，文章以北京某燃气电厂为主要研究对象，提出了四种工程接入系统方案，并通过潮流计算、短路电流计算、暂态稳定计算以及各方案的投资匡算，对该燃气电厂的四种工程接入方案进行了综合技术经济比较，最终给出了推荐意见。

1 北京电网现状及北京某燃气电厂工程建设的必要性

1.1 北京电网现状和发展规划

北京地区电网是京津冀电网的重要组成部分，是京津冀电网的负荷中心和网架中心，除承担为首都电网供电的任务外，还向相邻的天津、河北省部分地区转送电力，在京津冀电网中处于十分重要的地位。截至2009年底，北京地区共有公用发电厂20座（含备用），发电机组134台，总装机容量588.7872MW。2009年北京地区全社会用电量739.1亿千瓦时，比上年同期增长7.17%； 2009北京电网最大整点负荷14156.84MW，同比2008年最大整点负荷12428.34MW增长约13.91%。

根据负荷预测和北京地区本地电源建设情况，进行500kV潮流计算。根据地区计算结果，“十二五”期间配套实施一项新建、两项增容改造工程、一项联络线工程。2011年规划实施海淀500kV输变电工程；2012年规划实施昌平500kV增容改造工程；2013年规划实施安定500kV增容改造工程、安定—房山500kV二回线路工程。

除了以上北京电网内部的规划建设外，还将实施一些跨网工程。2010年规划实施：大同—房山500kV三回线工程、安次—安定双回500kV线路工程。2012年规划顺义—太平500kV线路双破口引入北京东特高压变电站。2013年规划新建蔚县电厂—门头沟双回500kV线路；新建安定—南蔡双回500kV线路。

1.2 某燃气电厂工程建设的必要性

北京电网是华北电网的一个重要的负荷中心，根据北京地区人口状况、负荷密度情况，预计远景年份北京地区负荷将达到35000MW，为确保北京电网安全稳定运行，受电比例不宜过大。该燃气联合循环热电厂位于北京市区负荷中心附近，电厂的建设可以减少受电比例，为电网提供支撑作用。

为满足北京电网的安全稳定供电的要求，在北京地区建设一定容量的支撑电厂是十分必要的。北京电网内部电源支撑严重不足，在夏季大负荷期间更为突出。万一因意外事故造成北京地区大功率缺额，停电事故就必然发生。因此，在增加西电东送容量的同时，应相应增加北京电网的大电源支撑，特别在北京负荷中心100-250公里范围内合理布局必要的大电源，增加电压稳定储备。可有效地增加正常及事故情况下的受电能力，防止发生电压崩溃和频率崩溃等事故。

因此，该燃气联合循环热电厂工程2台机组作为供热机组，机组的建设有利于提高本地区的供电可靠性，减轻本地区供热及受电压力，同时可改善京津唐电网的电源结构，减轻京津唐电网的调峰压力，另外更为受端系统提供无功电压支撑、提高严重故障时系统的支撑能力，因此，该机组的建设是十分必要的。

2 某燃气电厂工程接入系统方案研究

2.1 针对该燃气电厂的四个工程接入系统方案

接入系统方案一A：采用220kV电压等级接入系统，该燃气电厂采用“二拖一”装机方案，220kV配电装置采用双母线接线，2台燃机机组和1台汽机机组经2回220kV线路接入玉泉营220kV变电站，路径长度约2.lkm，接线示意如图1所示。

接入系统方案一B：采门220kV电压等级接入系统，该燃气电厂采用“一拖一单轴”或“一拖一双轴”装机方案，220kV配电装置采川线一变单元接线，2台机组分别经l回220kV线路接入玉泉营220kV变电站，路径K度约2.lkm，接线示意如图1所示。

接入系统方案二A：采用220kV电压等级接入系统，该燃气电厂采用“二拖一”装机方案，l台燃机机组和l台汽机机组采用双母线接线经2同220kV电缆线路接入玉泉营220kV变电站，路径长约2.lkm；另l台汽机机组经1回220kV电缆线路接入南苑220kV变电站，路径长约2.3km。接线示意如图2所示。

接入系统方案二B：采用220kV电压等级接入系统，该燃气电厂采用“二拖一”装机方案，2台燃机机组和1台汽机机组均采用线一变单元接线，l台燃机机组和1台汽机机组经2回220kV电缆线路接入玉泉营220kV变电站，路径长约2.lkm；另l台汽机机组经1回220kV电缆线路接入南苑220kV变电站，路径长约2.3km。接线示意如图2所示。

2.2 接入系统方案综合技术经济比较

经过短路、潮流、稳定计算，该燃气电厂的四个接入系统方案从技术上来讲都是可行的，接入系统后稳定性较好，并且四个方案下该燃气电厂及相关变电站220kV母线的短路电流水平均小于50kA。

由于玉泉营220kV变电站地处负荷中心，要为周边的菜市口、翠林、长椿街等220kV变电站转供电力，该燃气电厂接入玉泉营站可以满足地区负荷需求，降低相关线路潮流。

接入系统方案一A中，该燃气电厂采用双母线接线，电厂运行比较灵活，供电可靠。但是该接入系统方案中，即便选择XLPE-1×2500mm2电缆，在最大持续出力时、该燃气电厂—玉泉营1回线路故障情况下，该燃气电厂出力将受阻21.96%～25.59%。

接入系统方案一B中，该燃气电厂采用线一变单元接线，设备利用率高，经济性较好，且操作检修方便，处理事故迅速，且能保证电厂出力的送出。

接入系统方案二A中，l台燃机机组和1台汽机机组采用双母线接线，经双回电缆接入玉泉营变电站，另1台燃机机组经单回电缆接入南苑变电站，既能维持电厂运行的相对灵活性，又能保证电厂出力的送出。

接入系统方案二B中，该燃气电厂采用线一变单元接线，设备利用率高，经济性较好，且操作检修方便，处理事故迅速，且能保证电厂出力的送出。

从经济角度来看，各方案投资匡算如表1所示，由大到小的顺序为方案二A、方案一A、方案二B、方案一B。

根据上述分析结果，从电厂运行的灵活性的角度考虑，采用方案一A接入系统方式较为合理，但是该方案下可能出现电厂出力受限的情况；从电网运行的灵活性以及电厂的送出以及经济性角度考虑，采用方案一B以及方案二B接入系统较为合理，但是方案一B中机组需采用“一拖一”的运行方式，考虑到地区对供热量及供热可靠性的需求，该燃气电厂采用“二拖一”的装机方式，不建议采用接入系统方案一B；从电厂运行与出力送出的角度考虑，采用方案二A接入系统较为合理，但是该方案经济性较差，且不利于电网运行。

2.3 接入系统方案推荐意见

综合考虑电网运行的灵活性、电厂的送出、经济性等各方面因素，推荐接入系统方案二B作为该燃气电厂接入系统的方案，即该燃气电厂1台燃机机组和1台汽机机组采用单元接线经2回220kV电缆接入玉泉营220kV变电站，另1台燃机机组采用单元接线经1回220kV电缆接入南苑220kV变电站。

表1 各接入系统方案投资匡算表

3 结论

根据对北京某燃气电厂的计算和分析，经过技术经济比较，得到如下结论：

1）该燃气联合循环电厂2台机组作为供热机组，机组的建设有利于提高本地区的供电可靠性，减轻本地区供热及受电压力，同时可改善京津唐电网的电源结构，减轻京津唐电网的调峰压力，另外为受端系统提供无功电压支撑、提高严重故障时系统的支撑能力，因此，该机组的建设是必要的；

2）根据该燃气联合循环电厂周边厂站情况和相应的北京电网规划，该燃气电厂采用接入系统方案二B接入系统，即该燃气电厂1台燃机机组和1台汽机机组采用单元接线经2回220kV电缆接入玉泉营220kV变电站，另1台燃机机组采用单元接线经1回220kV电缆接入南苑220kV变电站。

【参考文献】

[1]吴文辉.电气工程基础[M].武汉：华中科技大学出版社，2010.

[2]熊信银，朱永利.发电厂电气部分[M].北京：中国电力出版社，2009.

[3]蒋云松，张彬，侯益灵华能岳阳电厂二期工程接入系统方案研究[J].华中电力，2004，6（17）：28-31.

[责任编辑：尹雪梅]