自备电厂6350MW机组孤网运行技术方案方案大全Word格式文档下载.docx

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1.1、近期项目概述

本电厂为新建工程，是XXXXXXXX160万t/a铝合金项目的配套动力站工程，厂址位于XXXXXXXXXXXXXXXX。

电厂近期规划容量为4×

350MW＋4×

350MW，一期工程为4×

350MW级国产亚临界燃煤间接空冷机组，预计2014年底一期工程4台机组全部投产，二期工程为4×

350MW级国产超临界燃煤间接空冷机组，预计2015年底5、6机组投产。

本工程在6台机建设完毕后6×

350MW级机组主要承担电解铝所需负荷，并可调峰运行。

电厂年利用小时数暂定7500小时。

1.2、电解铝情况

XXXXXXXX公司年产80万吨铝合金总负荷为125万kWh，分两系列运行。

一系列年产45万吨铝合金，二系列年产45万吨铝合金，配套4×

350MW机组。

运行方式

1）一系列铝厂运行方式220KV双母线并列运行

交流侧：

1#动力变和1#、3#、5#、7#整流变接于220kvⅠ母；

2#动力变和2#、4#、6#、8#整流变接于220kvⅡ母；

1#、2#动力变分别接带10kvⅠ段、10kvⅡ段，10kv母线分段运行。

直流侧：

8台整流变并列运行；

45万吨产能，电解负荷640MW，碳素负荷20MW，总负荷640MW，每台整流变带80MW负荷。

2）二系列铝厂运行方式220KV双母线并列运行

3#动力变、9#、11#、13#、15#整流变接于220kvⅢ母；

4#动力变、10#、12#、14#整流变接于220kvⅣ母；

3#、4#动力变分别接带10kvⅠ段、10kvⅡ段，10kv母线分段运行。

7台整流变并列运行；

40万吨产能，电解总负荷640MW，每台整流变带91.5MW负荷。

3）电厂运行方式

一系列和二系列铝厂变电站采用双母线双分段

220KV双母线并列运行

1#、2#发电机组和启备变接于一系列220kv母线上。

3#、4#发电机组和启备变接于二系列220kv母线上。

1.3、电厂基本情况

本工程建设6×

350MW机组采用国产表面式间冷汽轮发电机组。

同步建设烟气脱硫、脱硝设施。

本工程4台亚临界机组锅炉全部采用XXXXXXXX能源公司的产品，2台超临界机组锅炉采用xxx锅炉厂有限责任公司的产品；

6台机组汽轮机、发电机均采用XXX公司的产品

锅炉采用中速磨煤机冷一次风机正压直吹式制粉系统，汽水系统除辅助蒸汽系统外均按单元制系统设计。

汽轮机旁路系统采用两级高低压串联旁路，其中高压70%，低压2X65%BMCR（锅炉最大连续蒸发量）考虑。

1.4、优化运行基本技术要求

1）正常运行用电负荷最大波动范围：

一系列约45MW～50MW

二系列约45MW～50MW

独立电网运行时应保证机组的安全稳定运行（应考虑两个系列波动范围的叠加，周波、频率如何设置）。

2）铝厂甩负荷情况

通过铝厂运行方式可以得出，当铝厂出现故障的情况下，铝厂甩负荷将会出现整个系列全甩，在此情况下应能够保证电厂承担另外一个系列的安全运行（包括电厂如何切负荷）；

或铝厂两个系列全部甩负荷如何保证电厂带厂用电运行。

3）电厂跳机切负荷情况

若电厂在正常运行时，设备发生故障跳一台机组或甩部分负荷时，铝厂如何切负荷（包括电气系统保护装置的完善）。

4）电厂的黑启动方案，包括黑启动电源设计。

5）当机组全停时，根据铝厂生产性质，要求在4个小时内恢复铝厂总负荷80%。

6）电厂机组利用小时按7500小时，厂用电率按8%考虑；

要求论证电厂备用机组容量。

2、本工程孤网运行研究

2.1孤网运行的影响因素

电力建设规程曾有规定，电网中单机容量应小于电网总容量的8％，以保证当该机发生甩负荷时，不影响电网的正常运行。

电网中的各机组，一般都有10％—15％的过载余量，一旦某机组发生甩负荷，并且该机组容量小于电网总容量的8％，则电网所失去的功率可以暂时由网中其他机组过载余量负担，电网频率下降0.2Hz，对电网稳定不构成威胁。

反之，孤网对系统负荷波动特别敏感，微小的负荷波动都会导致频率的急剧变化，尤其是大电源线路、联络线路的跳闸会导致系统频率的严重下降以及发电机组的跳闸，频率严重失控时则会导致所有机组跳闸、系统全黑。

机组的控制方式和系统参数的设置是影响机组孤网运行频率控制能力的最主要因素。

如按照《电力系统安全稳定导则》，孤网运行应从5个方面考虑：

1）、孤网要有足够的解列点设计，发生事故时，减载和甩负荷解列点要保证自备电厂发电机装机容量和用户负载基本平衡；

2）、系统应有足够的静稳定储备，包括有功、无功备用容量和必要的调节手段，以适应正常负荷波动和调节有功和无功潮流时，均不应发生自发振荡。

在正常方式（包括正常检修方式）下，系统任意一个元件（发电机、线路设备、变压器、母线）发生单一故障时，不应导致主系统发生非同步运行，不应发生频率崩溃和电压崩溃。

在事故后经调整运行方式，电力系统仍应有符合规定的静稳定储备，其他元件有按规定的事故过负荷运行能力。

3）、系统参数的设计要考虑各种运行状态下电压调整的手段。

增减无功功率进行调压：

如增减发电机无功、投退并联电容器；

改变有功功率和无功功率的分布进行调压：

如调整整流变压器档位分接头进行调压；

改变网络参数进行调压：

如采用调整用电负荷或限电的方法调整电压。

4）、要考虑孤网运行的频率调整措施。

如何控制频率的稳定，是孤网运行研究最主要的问题。

孤网自平衡能力差，负荷扰动会使频率发生较大变化，扰动过大甚至会导致孤网频率崩溃。

这要求发电机组调速系统需具有快速、充足的调节能力，以保持孤网频率的稳定。

对于孤网，由于各单台设备的功率比率很大，通常功率负荷的扰动能相对值也较大，因此在正常情况下，需要确定的一次调频能力、二次调频能力，才能维持电网频率稳定。

还由于通常发电机功率比率较大，剩余机组功率的蓄能以及发电机出力限制，不足以弥补功率的不足，电网频率可能迅速降低。

在某大型设备启动时，系统必须储备有足够的热备用能量，并且确保能够及时释放出来才能维持频率稳定。

因此孤网运行还涉及采用提高锅炉蒸汽参数、提高电网频率及调节阀预留足够开度等措施。

孤网运行和并网运行有明显的差别：

孤网的自平衡能力差，负荷的扰动对孤网的影响较并网运行明显，频率会发生较大变化，容易导致发电机组保护动作而使孤网崩溃。

这就要求发电机组调速系统具有快速、充足的调节能力，以保证在负荷不断变化的情况下，机组出力能够自动跟随负荷的变化，保持电网频率的稳定。

5）、电力系统发生稳定破坏时，必须有预定措施，以缩小事故范围减少事故损失。

2.2孤网运行的可行性分析

根据孤网运行影响因素分析，为了保障孤网安全、稳定运行，需从实际工程的孤网运行方式、负荷性质、发电机组及其辅助系统自身性能等方面综合论证。

根据本工程机组和负荷情况，孤网在发电机组和电解铝负荷均正常情况下可以安全稳定运行，而在孤网负荷波动的情况下孤网将受到较大的冲击，对其是否能安全稳定运行需进行深入研究。

2.2.1孤网运行研究方案

孤网运行时，不论孤网容量大小，不管是一台机组跳闸还是多台机组跳闸，控制策略都是快速调节其他运行机组出力，使之与孤网负荷保持相对平衡，维持机组转速相对稳定，如确实调节不了时，安全稳定控制装置应根据频率、功率等的情况先行切断相应的负荷后，以先保证电网再保证生产为宗旨。

根据以上原则，提出几种可能出现的极端运行方案，本工程孤网运行需进行深入分析研究的方案如下：

1）孤网运行方案一（自备电厂某机组自身故障原因降低出力，其他机组不能平衡负荷时，需相应调整铝厂负荷）

此状态是当自备电厂由于电厂发电机失磁或其它原因导致发电机减出力运行，其他机组已不能平衡所降负荷时的情况，此时可根据电厂实际减少负荷及切除负荷的时间要求，再根据铝厂侧负荷调节速度及切除负荷要求按一定的程序相应实施。

a）当电厂降出力在20MW以内

铝电解正常生产靠整流机组调变有载开关及稳流控制装置升、降负荷。

两个系列调压方式为107级连续有载调压。

100MW以下负荷，通过调整大闭环给定电流，5~10秒即可调整到位，然后再利用有载开关调整控制和位移电流，大闭环解开时，调整一档，固有响应时间为5~7秒，两个系列可实现升、降负荷20MW。

b）如电厂发电机组突然降出力，电解铝二个系列同时调整

降负荷15MW，需要5~10秒，稳流总调控制方式或自动降档方式；

降负荷30MW，需要5~10秒，稳流总调控制方式或自动降档方式；

降负荷60MW，需要5~10秒，稳流总调控制方式或自动降档方式；

降负荷80MW，需要5~10秒，稳流总调控制方式或自动降档方式；

降负荷100MW，需切除一系列1台整流机组，需要＜20毫秒（稳控动作），同时降低一系列电流；

降负荷120MW，需切除一系列1台整流机组，，需要＜20毫秒（稳控动作）；

同时降低一、二系列电流；

降负荷200MW，需切一、二系列各1台整流机组，需要＜20毫秒（稳控动作），同时降低一系列电流；

2）孤网运行方案二（极端运行方式下，自备电厂机组故障停机）

此状态是当自备电厂的机组故障跳机时，此时原有机组所带的负荷将冲击整个孤网，电网内部有功缺额严重，系统频率将快速下降，此时必须根据铝厂侧的负荷情况，铝厂尽快降低生产负荷，使系统频率快速恢复，保证整个孤网运行。

具体按照铝厂工艺要求考虑按以下工况实施：

a）一台350MW机组跳闸，稳控装置动作，切除铝厂320MW左右负荷，即切除一系列3台整流机组（3×

80=240MW）,切除二系列1台整流机组（91.5MW）；

b）一台350MW机组跳闸，另一台机350MW组再跳闸，稳控装置动作，再切除铝厂350MW左右负荷，即切除一系列1台整流机组（80MW）,切除二系列3台机组（3×

91.5=274.5MW）；

c）两台350MW机组同时跳闸，稳控装置动作，切除铝厂640MW左右负荷，即切除第二系列7台整流机组（7×

91.5=640MW）；

3）孤网运行方案三（铝厂故障或解列）

此工况是当自备电厂的机组正常运行，而铝厂故障或解列时，这种情况会导致系统有功严重过剩，频率快速升高，此时应该快速切除相应容量的自备电厂的机组，以使系统频率快速恢复。

此工况建议通过FCB功能来确保厂用电运行。

本工程虽然只是要求孤网运行，但实际电厂也面临着类似FCB功能的要求，机组需在外部电网故障时快速甩负荷至需要的负荷。

2.2.2孤网运行对电解铝的影响分析

1）孤网正常运行

在此过程中，电厂发电负荷不稳，会频繁出现增、减负荷现象，电解系列频繁升、降电流运行，会造成阳极效应频繁发生，热平衡破坏，电解质对侧部炉帮产生冲刷，致使电解槽内原铝中的硅、铁含量有所增加，造成电解原铝品位一定程度下降，从而影响了铸造铝锭产品质量，但影响程度较小，一般5～7天即可恢复，整体上不影响产品质量。

在现行孤网稳定控制技术发展情况下，孤网负荷小幅度波动带来的影响已能从技术上解决，因此孤网正常运行对电解铝基本没有影响。

2）孤网电负荷下降

当出现发电机组运行异常，铝厂侧可根据负荷情况，采取适当降电流运行，待供电恢复正常后，按正常程序组织生产，此种情况所造成的经济损失较小。

降负荷10-15%，对工艺进行适当调整，可维持生产；

降负荷20%，可坚持24小时；

降负荷30%，可坚持20小时；

降负荷40%，可坚持10小时；

降负荷60%，可坚持7小时；

降负荷80%，可坚持5小时；

3）系列电流降至零的影响

若发生短时间内系列停电（30分钟以内），铝厂侧可进行应急处理，待供电恢复正常后，按正常程序组织生产。

五彩湾冬季极端气温可达到零下40度左右，采用孤网运行时，停机时间越长则电解铝升负荷速度越慢。