摘要:
一、余熱發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運行的技術(shù)特點
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，以及由此衍生的復合系統(tǒng)構(gòu)成。理論和實踐表明，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)熱平衡計算、生產(chǎn)線規(guī)模、企業(yè)管理水平、投資高低等實際情況，進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)運行方式，主要有下列技術(shù)特點和技術(shù)要求：
1. 并網(wǎng)及上網(wǎng)含義
所謂并網(wǎng)運行是指發(fā)電機組在正常運行狀態(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～般稱為“公共連接點”(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)電機組可以向外部電網(wǎng)輸送多余電能功率，而后者則嚴格禁止發(fā)電機組的電能功率外送，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)電機一般選用的是同步發(fā)電機，同步發(fā)電機要投入電網(wǎng)并聯(lián)運行(并網(wǎng)運行)。必須滿足幾個條件：①發(fā)電機的電壓應(yīng)與電網(wǎng)電壓大小相等、相位相同；②發(fā)電機的頻率應(yīng)和電網(wǎng)頻率相同；③發(fā)電機的相序應(yīng)和電網(wǎng)相序一致。但前兩個條件是允許稍有出入的，第三個條件必須絕對滿足，因為發(fā)電機并網(wǎng)時，客觀上同相之間的電壓差和相位差是不可避免的，發(fā)電機沒并網(wǎng)前自己是一個電網(wǎng)系統(tǒng)，外部常規(guī)配電網(wǎng)算一個，兩個電網(wǎng)并列運行前需要投同期，同期考慮三個問題，電壓差，相位差，頻率差，理論上三者差為0，即為最佳同期點，實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允許的范圍內(nèi)即可發(fā)并網(wǎng)信號，使發(fā)電機組安全可靠并網(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。實際的同步方法有兩種，一種稱為準同步法(準同期)，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)電機并網(wǎng)的方法均采用準同步法，所謂準同步法是指同步汽輪發(fā)電機與外部電網(wǎng)并網(wǎng)時，調(diào)節(jié)其電壓、頻率及相位角，使待并網(wǎng)發(fā)電機的電狀態(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、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)計的已經(jīng)非常先進可靠與完美了。
4. 并網(wǎng)電壓
我國的水泥工廠其總進線電壓一般有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)電機組容量的不同，要選擇不同的并網(wǎng)電壓，設(shè)發(fā)電機組容量為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)電機組的電壓，因此，選擇適當?shù)牟⒕W(wǎng)電壓也是為了將在PCC點的注入電流控制在合適的范圍之內(nèi)，同時降低線路損耗。根據(jù)我國各個地方的電網(wǎng)特點及水泥工廠內(nèi)部配電電壓等級，為了使機組運行在一個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)的運行經(jīng)驗，常規(guī)DG發(fā)電機組并網(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)電機組的容量進行合理限制。另外，由于DG機組的啟、停機不受電力系統(tǒng)調(diào)度部門的控制，所以如果單臺機組容量過大，啟、停機時就會對周圍的用戶用電造成較大的影響。例如感應(yīng)發(fā)電機需要從電力系統(tǒng)中獲得無功支持才能正常運行，當它啟動時會造成電壓突然下降，而它運行時吸收大量無功，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)定中為了減小機組啟、停機時的沖擊和保證其他用戶的安全用電，限制DG機組的總?cè)萘坎荒艹^最大負荷的25%。而在水泥行業(yè)，一般地處城市偏遠地區(qū)，其配套余熱利用發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電機組又都布置在水泥工廠內(nèi)部，發(fā)電機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，理論上和實踐上也都充分證明了這一點，因此借鑒國外經(jīng)驗，我們認為余熱發(fā)電機組的啟、停機不受電力系統(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)運行政策落實上存在的問題
水泥余熱發(fā)電是一項非常有效的節(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、鍋爐、窯爐、風機、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)電的機組以及其他符合資源綜合利用規(guī)定的發(fā)電機組與電網(wǎng)并網(wǎng)運行，上網(wǎng)電價執(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)電的機組與電網(wǎng)并網(wǎng)運行，或者未執(zhí)行國家有關(guān)上網(wǎng)電價規(guī)定的，由國家電力監(jiān)管機構(gòu)責令改正；造成發(fā)電企業(yè)經(jīng)濟損失的，依法承擔賠償責任。”
(2)《中華人民共和國循環(huán)經(jīng)濟促進法》(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)廢物進行綜合利用。
第三十二條企業(yè)應(yīng)當采用先進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)電項目，應(yīng)當依照法律和國務(wù)院的規(guī)定取得行政許可或者報送備案。電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)當按照國家規(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)電項目的上網(wǎng)電量?！?/P>
