發(fā)電廠電氣系統(tǒng)的發(fā)展

馬海霞

摘要：近年來的電力體制改革、燃煤價格上漲等因素，給發(fā)電企業(yè)帶來巨大的壓力，文章簡介了發(fā)電廠電氣系統(tǒng)，并在智能電網(wǎng)發(fā)展的背景下，分析了發(fā)電廠電氣系統(tǒng)自動化、智能化、高效率等發(fā)展方向。

引言：

近年來，隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，建設(shè)“堅強智能電網(wǎng)”的進程不斷推進，對電力的需求日益旺盛，大中型發(fā)電廠不斷增多，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜化，對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的要求技術(shù)不斷進步，推動發(fā)電廠電氣系統(tǒng)向著自動化、智能化、高效率方向發(fā)展。

1.發(fā)電廠電氣系統(tǒng)簡介

電能由于無法儲存，所以電能從發(fā)出到使用的各個環(huán)節(jié)是一個連續(xù)工作的過程，發(fā)、輸、變、配、用形成一個緊密結(jié)合的系統(tǒng)。發(fā)電廠主要用于發(fā)出和提供電能，發(fā)電廠電氣系統(tǒng)可以分為電能生產(chǎn)系統(tǒng)、電氣一次系統(tǒng)和電氣二次系統(tǒng)。

其中，發(fā)電廠電氣一次系統(tǒng)包括發(fā)電機、變壓器、電動機、互感器、斷路器、隔離開關(guān)、電抗器、避雷器、電力電纜等，主要用來生成、輸送和分配電能。

發(fā)電廠電氣二次系統(tǒng)主要是各類繼電保護和安全自動裝置，繼電保護用于電廠故障時快速跳閘或發(fā)信，自動裝置包括準(zhǔn)同期、低頻減載、備自投、自動重合閘等，主要用于電廠的測量、監(jiān)控和保護。

2.智能電網(wǎng)建設(shè)推動發(fā)電廠電氣系統(tǒng)發(fā)展

2.1智能電網(wǎng)帶動電力系統(tǒng)變革

2009年，國家電網(wǎng)公司在特高壓輸電技術(shù)國際會議上，正式提出了建設(shè)“堅強智能電網(wǎng)”的規(guī)劃，經(jīng)過5年的發(fā)展，智能電網(wǎng)建設(shè)給電力系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)都帶來了革新性的變化，也成為我國電網(wǎng)發(fā)展的最終趨勢。

發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度是電網(wǎng)發(fā)展的六大環(huán)節(jié)，作為電能發(fā)出的最前端環(huán)節(jié)，發(fā)電廠的核心任務(wù)就是為電網(wǎng)提供安全、綠色、高效的能源。隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，先進的傳感技術(shù)、測量和控制技術(shù)、通訊技術(shù)、計算機信息技術(shù)等不斷應(yīng)用到發(fā)電廠電氣系統(tǒng)中，構(gòu)建智能電網(wǎng)時代的新型電廠勢在必行。

2.2發(fā)電廠電氣系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

目前，我國發(fā)電網(wǎng)的電源結(jié)構(gòu)以火力發(fā)電為大頭，水力發(fā)電、抽水蓄能、燃?xì)獍l(fā)電等也占一定比例，隨著智能電網(wǎng)背景下新能源發(fā)電的異軍突起，發(fā)電網(wǎng)呈現(xiàn)出多元化的發(fā)電格局，并朝著自動化、智能化、高效率的方向發(fā)展。

（1）自動化

隨著電力技術(shù)的發(fā)展，發(fā)電廠電力設(shè)備將不斷的提高信息化、自動化、互動化程度，技術(shù)性能不斷完善和提升。微機綜合自動化系統(tǒng)、DCS分散控制系統(tǒng)、智能監(jiān)控系統(tǒng)等的使用，使得電廠生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)采集和存儲、故障監(jiān)測、電源管理、遠(yuǎn)程監(jiān)控、智能通訊等流程更加集成化，極大的提升了電廠工作效率。例如，在發(fā)電廠電氣控制方面，傳統(tǒng)的控制多為一對一控制、弱電選線控制兩種，可靠性和安全性相對較低，微機監(jiān)控方式將電氣控制深入DCS系統(tǒng)，極大的提高了機組的自動化水平，微機化操作也有利于工作效率的提升。

在常規(guī)能源發(fā)電方面，發(fā)電機的勵磁和調(diào)節(jié)體系、分散控制系統(tǒng)等裝備日益信息化和自動化，相關(guān)的控制參數(shù)朝著可視、實時、在線可調(diào)的方向發(fā)展；自動化程度的提高使得發(fā)電廠逐步向著“爐機電輔”一體化控制方向發(fā)展，分散智能和網(wǎng)絡(luò)作用實現(xiàn)了智能OEM嵌入。在新能源發(fā)電方面，風(fēng)力、太陽能等新能源發(fā)電獲得迅猛發(fā)展，新能源的并網(wǎng)和控制技術(shù)成為研究熱點，并網(wǎng)逆變器、功率預(yù)測和協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、風(fēng)光儲一體化監(jiān)控、低電壓穿越等技術(shù)，都集中體現(xiàn)了自動化的技術(shù)特征。

（2）智能化

發(fā)電環(huán)節(jié)的智能化技術(shù)集中在電廠一次設(shè)備的智能化和網(wǎng)廠協(xié)調(diào)技術(shù)的研究上。一次設(shè)備的智能化體現(xiàn)在：發(fā)電機的勵磁和調(diào)速系統(tǒng)的參數(shù)實測、機組的智能化快速調(diào)節(jié)、常規(guī)發(fā)電廠的調(diào)頻調(diào)峰技術(shù)研究等方面，網(wǎng)廠協(xié)調(diào)技術(shù)體現(xiàn)在：大規(guī)模能源接入電網(wǎng)的協(xié)調(diào)技術(shù)、機組優(yōu)化控制系統(tǒng)、設(shè)備監(jiān)測、故障診斷等。新能源發(fā)電的智能化是近年來的研究熱門，也是技術(shù)難點，包括新能源電廠的仿真建模、并網(wǎng)控制技術(shù)、可靠性評估等。

目前，常規(guī)能源的智能發(fā)電技術(shù)已經(jīng)相對成熟，但新能源入網(wǎng)的相關(guān)智能化研究還多處于理論研究領(lǐng)域，受到新能源自身不穩(wěn)定性、易波動等特殊性能的影響，目前大量的清潔能源還未能安全、穩(wěn)定的并入電網(wǎng)，相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)還處于探索階段。

（3）高效率

智能電網(wǎng)的發(fā)展以低碳、節(jié)能、高效為主要特征，在此背景下，發(fā)電廠電氣系統(tǒng)也在不斷提升效率，走節(jié)能增效之路。發(fā)電廠電氣系統(tǒng)效率的提高措施包括諧波抑制、更換節(jié)能設(shè)備等。

在發(fā)電廠電氣系統(tǒng)中，實際電壓與電流的波形并非完全規(guī)則的正弦波形，由于系統(tǒng)中包括電容、電感等在內(nèi)的非線性元件的存在，使得電氣系統(tǒng)中不可避免的出現(xiàn)諧波，對電網(wǎng)造成污染。諧波的存在一方面使得電力設(shè)備功率消耗變大，影響設(shè)備使用壽命，另一方面還可能引發(fā)機械振動和噪音，給系統(tǒng)穩(wěn)定運行帶來影響。為了降低諧波對發(fā)電廠電氣系統(tǒng)的影響，可以從諧波產(chǎn)生之處安裝過濾裝置，包括有源濾波器和無源濾波器等，還可以改變分流裝置的頻率來降低諧波。隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，各類新型的無功補償和諧波抑制裝置也不斷投入使用，對電網(wǎng)的諧波抑制起到很高的效果，極大的提高了電網(wǎng)運行效率。

在發(fā)電廠電氣系統(tǒng)的節(jié)能改造方面，以電氣系統(tǒng)中的能耗大戶一變壓器為例，目前，變壓器損耗約占電網(wǎng)損耗的60%左右，一些投運時間較久的發(fā)電廠中，還有大量的老舊變壓器在運行，有些甚至是帶故障運行，設(shè)備的老舊和落后帶來較大的能源消耗，如果能夠更多的使用節(jié)能型變壓器，將極大的提高電網(wǎng)的運行效率。智能電網(wǎng)的發(fā)展也帶動了節(jié)能變壓器的發(fā)展，目前，很多低能高效的新型變壓器如：非晶合金鐵芯變壓器、采用卷鐵芯結(jié)構(gòu)系列變壓器等，已經(jīng)日益普及，給電網(wǎng)帶來極大的節(jié)能效益。

3.結(jié)語

發(fā)電廠電氣系統(tǒng)的發(fā)展，與電廠提高設(shè)備可靠性、加強自動控制水平、完善設(shè)備管理是分不開的，隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，發(fā)電廠電氣系統(tǒng)的發(fā)展空間還很廣闊。

參考文獻

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