XXXXXXXX铝电6×350MW机组孤网运行技术方案批准: 审核：校核：编写：目录1、工程概况 (5)1.1、近期项目概述 (5)1.2、电解铝情况 (5)1.3、电厂基本情况 (6)1.4、优化运行基本技术要求 (6)2、本工程孤网运行研究 (7)2.1 孤网运行的影响因素 (7)2.2 孤网运行的可行性分析 (8)2.2.1孤网运行研究方案 (8)2.2.2孤网运行对电解铝的影响分析 (10)2.2.3电解铝对孤网运行的要求 (11)2.2.4本工程孤网运行技术要求 (11)2.2.5孤网备用容量选择 (13)3、改造方案设想 (14)3.1 孤网稳定控制系统 (14)3.1.1孤网稳定控制系统功能 (15)3.1.2机组孤网运行的热工控制 (16)3.2 黑启动系统 (17)3.2.1黑启动设备选择 (17)3.2.2黑启动电负荷统计及分析 (18)3.2.3发电机容量选择 (20)3.2.4黑启动柴油发电机组装机方案 (21)3.2.5黑启动电气主接线 (22)3.2.6发电机中性点接地方式 (23)3.2.7电气总平面布置 (23)3.2.9防雷接地 (23)3.2.10柴油发电机房 (23)3.2.11黑启动电源运行模式分析 (24)3.3 FCB系统 (24)3.3.1实现FCB功能需具备的主要条件 (24)3.3.2机组快速甩负荷过程 (25)3.3.3本工程相关辅机及热力系统配置情况 (25)3.3.4实现机组FCB功能相关热力系统配置分析 (27)3.3.5 FCB工况下的热工控制要求 (29)3.3.6 FCB工况下的电气控制要求 (31)3.3.7 FCB工况下的锅炉控制要求 (32)3.3.8 FCB工况下的汽机控制要求 (33)3.3.9 FCB工况下的总体要求 (33)3.3.10国内类似机组FCB运行情况 (34)3.3.11本工程FCB实施方案 (34)4、电网调控系统 (35)4.1.电力系统 (35)4.2.电力调度 (35)4.3.调度建设总体思路 (36)4.4.调度系统体系 (39)4.5.稳控策略及装置 (42)4.6.功率控制主站AVC、AGC (46)4.7.调度大屏幕系统 (49)4.8.仿真系统 (50)4.8.1调度员培训仿真功能 (50)4.8.3自动装置仿真 (50)4.8.4故障模型与仿真 (51)5、实施步骤 (51)6、孤网运行经济性、可靠性分析 (52)7、孤网注意的问题 (53)7.6孤网需要实验汇总 (55)8、结论及建议 (57)9、220KV电气主接线 (58)1、工程概况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4×350 MW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4×350 MW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220kv Ⅰ母；2#动力变和2#、4#、6#、8#整流变接于220kv Ⅱ母；1#、2#动力变分别接带10kvⅠ段、10kv Ⅱ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双母线并列运行交流侧：3#动力变、9#、11#、13#、15#整流变接于220kv Ⅲ母；4#动力变、10#、12#、14#整流变接于220kv Ⅳ母；3#、4#动力变分别接带10kvⅠ段、10kv Ⅱ段，10kv母线分段运行。
直流侧：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6×350 MW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。