微燃?xì)廨啓C(jī)電力特性及并網(wǎng)技術(shù)

1、微型燃?xì)廨啓C(jī)電力特性及并網(wǎng)技術(shù)摘要：介紹了微型燃?xì)廨啓C(jī)的電力特性，通過對(duì)其電力并網(wǎng)問題研究和分析.闡述了微型燃 氣輪機(jī)的電力并網(wǎng)應(yīng)用，其并網(wǎng)不上網(wǎng)的發(fā)電模式不僅僅需要成熟的并網(wǎng)技術(shù).還需要考慮 到可能對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的影響，絕不能向公用電網(wǎng)倒送電，所以要在并網(wǎng)控制線路上另外加入一 套以逆功率保護(hù)為主的綜合保護(hù)系統(tǒng)。文章并對(duì)微型燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行模式轉(zhuǎn)換的應(yīng)用做簡(jiǎn)單探 討。關(guān)鍵詞：并網(wǎng)；微型燃?xì)廨啓C(jī)；整流逆變；雙模式轉(zhuǎn)換The Research on the Practical Problems in DistributedGenerationYang FanAbstract： Through the an

2、alysis and research on distributed genneration devices whichpower output based on microturbine， described the implementation of distributed generationconnect to the grid is not only need to the maturity of the technology， but also need to fully take into account possible effects on the power grid an

3、d the power must be ban to send tothe utility power grid, SO we must adding a set of reverse power protection-based comprehensive protection system to the grid control lines.Keywords： Grid Connect； Microturbine； lnverse Power； Dual mode switch 1引言近幾年，隨著國(guó)家對(duì)節(jié)能減排、能源綜合利用的需要，分布式能源系 統(tǒng)因其變負(fù)荷靈活、較低的初投資、供電可靠、較

4、小的輸電損失和適 合可再生能源應(yīng)用等特點(diǎn)而越來越受到重視。微型燃?xì)廨啓C(jī)就是其中 的一種動(dòng)力裝置，由微型燃?xì)廨啓C(jī)組成的高轉(zhuǎn)速發(fā)電系統(tǒng)，由于具有 啟動(dòng)速度快，機(jī)動(dòng)性能好，運(yùn)行效率高和能量體積比大的特點(diǎn)而在逐 漸推廣。2微型燃?xì)廨啓C(jī)電力特性及并網(wǎng)原理2. 1內(nèi)部結(jié)構(gòu)及電力特性微型燃?xì)廨啓C(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示：微型燃?xì)廨啓C(jī)的主要組成部分包括：發(fā)電機(jī)、圖1微型燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)部 結(jié)構(gòu)剖面圖離心式壓縮機(jī)、透平、回?zé)崞?、燃燒室、空氣軸承、數(shù)字子 式電能控制器。其獨(dú)特設(shè)計(jì)之處在于它的壓縮機(jī)和發(fā)電機(jī)安裝在一根 轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，該軸由特殊設(shè)計(jì)空氣軸承支撐，在一層很薄的空氣膜上以 最高可達(dá)到96000r / min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。

5、發(fā)電機(jī)內(nèi)部自帶數(shù)字式電能控制器，通過功率電子技術(shù)與高速數(shù)字控 制器模塊相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了多種功能。如調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)發(fā)電功率、實(shí)現(xiàn)多 個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)成組控制、調(diào)節(jié)不同相之間的功率平衡、允許遠(yuǎn)程調(diào)試和 調(diào)度、快速削減出力、切換并網(wǎng)運(yùn)行模式和獨(dú)立運(yùn)行模式。數(shù)字式電 能控制監(jiān)視器可監(jiān)視多達(dá)200個(gè)變量，它可控制發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、燃燒溫 度、燃料流動(dòng)速度等變量，所有操作可在一套帶有顯示界面的軟件系 統(tǒng)上進(jìn)行舊。內(nèi)部電力電子技術(shù)中的整流逆變模塊，使微燃機(jī)發(fā)出的 高頻電力經(jīng)過ACDCAC轉(zhuǎn)變后。可輸出50 / 60HZ的可靠穩(wěn)定的電 源。微型燃?xì)廨啓C(jī)的電力形成如圖2所示：92微型燃?xì)鈷鄼C(jī)電方形成圈以美國(guó)Capstone /

6、z涸的C30,功率為30kW的微型燃?xì)廨啓C(jī)為參考，其 技術(shù)指標(biāo)是在環(huán)境溫度1 5 C、相對(duì)濕度60%、海拔0m的條件下提出 的。如表1所示。a 1 cso微型ss氣輪機(jī)技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)昌指標(biāo)L項(xiàng)目指標(biāo)發(fā)電29-3 Ok W 38.2KW.46CV網(wǎng)效率24%-28%產(chǎn)熱率整體教率70%輸由交流電壓聯(lián)網(wǎng)360-52日V獨(dú)立運(yùn)行3EA4&JV輸出頻率氐網(wǎng) 50-60HZ獨(dú)立 10-e0Hz蜀玉輸出電流輸出接線 方式三相三我制，三相四線制燃料流廢氣溫度275%；質(zhì)量流量D.31kg/s輸出327MJ/M高190Ceti寬714mm深1344rm重是478kg排放NQ 質(zhì)量分?jǐn)?shù)9x10e噪聲10m夕卜65d

7、B環(huán)境溫度-40-65諧波電流 埼變率5%2. 2并網(wǎng)原理微型燃?xì)廨啓C(jī)的電力輸出是通過內(nèi)部的電力電子技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的，其并 網(wǎng)方式通過對(duì)逆變模塊的輸出頻率、幅值和相位的控制來實(shí)現(xiàn)，其電 氣原理簡(jiǎn)單示意圖如圖所示：整流和逆變模塊都是由IGBT做為開關(guān)器件的功率電路，其中IGBT的控 制信號(hào)由機(jī)組內(nèi)部的數(shù)字信號(hào)控制器(DSC)來控制。在進(jìn)行與公用電 網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，微燃機(jī)接收到由控制系統(tǒng)內(nèi)微處理機(jī)發(fā)出的啟動(dòng)命令 后，先檢查發(fā)電機(jī)的相序與電網(wǎng)的相序是否一致，若相序正確。則發(fā) 電機(jī)組開始啟動(dòng)的命令，數(shù)字信號(hào)控制器會(huì)采集電網(wǎng)側(cè)的電壓幅值， 頻率和相位的信號(hào)，然后發(fā)出相應(yīng)的開斷信號(hào)給IGBT，使機(jī)組逆變后 輸出

8、的電力穩(wěn)定的與電網(wǎng)達(dá)到同步，并網(wǎng)后立即在發(fā)電機(jī)端并入補(bǔ)償 電容，將發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)(COSe)提高到0. 95以上。這種通過控制 IGBT的導(dǎo)通角來平穩(wěn)的并入電網(wǎng)，能有效的降低微燃機(jī)并網(wǎng)瞬間的沖 擊電流，從而得到一個(gè)平滑的并網(wǎng)暫態(tài)過程，有利于電力系統(tǒng)的安全 穩(wěn)定運(yùn)行。3并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)對(duì)電網(wǎng)的保護(hù)在實(shí)際項(xiàng)日的工程應(yīng)用中，光靠機(jī)組本身 的并網(wǎng)控制技術(shù)是不夠的。分布式能源的并網(wǎng)運(yùn)行與普通發(fā)電機(jī)組并 網(wǎng)運(yùn)行有所不同，普通的發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)是可以將電力送到電網(wǎng)上去并 由電力部門調(diào)度，而分布式能源的發(fā)展趨勢(shì)是地區(qū)分散化的小電網(wǎng)， 如果都能向公用電網(wǎng)上網(wǎng)送電的話。有可能對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生 一定的影響，所以電力部

9、門對(duì)于分布式能源并網(wǎng)的要求是并網(wǎng)但不上 網(wǎng)，即不允許向電網(wǎng)輸送電能。因此在實(shí)施微型燃?xì)廨啓C(jī)并網(wǎng)過程中， 確保發(fā)電機(jī)輸出的電力不反饋回公用電網(wǎng)非常重要。所以要專門在外 部的配電控制線路上配置一套以逆功率保護(hù)為主的綜合保護(hù)系統(tǒng):在 微型燃?xì)廨啓C(jī)和公用電網(wǎng)的公共連結(jié)點(diǎn)處用互感器采集電流和電壓 的信號(hào)，并將其送到綜合保護(hù)系統(tǒng)程序當(dāng)中，系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)對(duì)實(shí)時(shí)信 號(hào)的監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)向電網(wǎng)反饋電能的情況，立刻給微燃機(jī)側(cè)的斷路 器發(fā)出關(guān)閉信號(hào)，此低壓斷路器應(yīng)該帶有勵(lì)磁脫扣，以便遠(yuǎn)程控制其 動(dòng)作。通過對(duì)線路的隔離使微燃機(jī)停機(jī)。等線路恢復(fù)正常一段時(shí)間后， 微燃機(jī)再投入運(yùn)行。達(dá)到相關(guān)部門對(duì)于分布式能源并網(wǎng)的技術(shù)規(guī)范要

10、求。消除相關(guān)部門對(duì)分布式能源并網(wǎng)安全問題的顧慮。并網(wǎng)保護(hù)原理 示意圖如圖所示：圉4井網(wǎng)保護(hù)原理示意圖4微型燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行模式轉(zhuǎn)換的應(yīng)用當(dāng)公用電網(wǎng)正常時(shí)，微型燃?xì)廨?機(jī)能在并網(wǎng)模式下安全運(yùn)行，然而一旦公用電網(wǎng)出現(xiàn)故障或者維護(hù)狀 態(tài)時(shí)，沒了電網(wǎng)的支持，微燃機(jī)的并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)就會(huì)馬上停止，如果 在沒有別的后備機(jī)組的情況下，此時(shí)需要微燃機(jī)在孤網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)來繼 續(xù)給用戶負(fù)載供電。針對(duì)微燃機(jī)的特性，我們可以設(shè)計(jì)一套雙模式轉(zhuǎn) 換線路：將微燃機(jī)設(shè)為雙模式運(yùn)行，以微燃機(jī)并網(wǎng)模式運(yùn)行為主，一 旦電網(wǎng)出現(xiàn)意外情況時(shí)，立刻切斷微燃機(jī)與電網(wǎng)的連接，在雙模式中 微燃機(jī)會(huì)感知電網(wǎng)失電而轉(zhuǎn)變?yōu)楣戮W(wǎng)模式，由微燃機(jī)孤網(wǎng)運(yùn)行給用戶 繼續(xù)供電。待電網(wǎng)恢復(fù)正常后再把雙模式轉(zhuǎn)換開關(guān)閉合。再次進(jìn)入并 網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)。雙模式轉(zhuǎn)換運(yùn)行原理圖如下圖所示：B05成模式轉(zhuǎn)換運(yùn)行原理國(guó)5結(jié)論微型燃?xì)廨啓C(jī)的電力特性及其內(nèi)部功能強(qiáng)大的數(shù)字控制使其在應(yīng)用 中簡(jiǎn)單可靠，既能保