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(fù)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(zhǔn)同步法(準(zhǔn)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(zhǔn)同步法，所謂準(zhǔn)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(dāng)?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(dāng)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(fēng)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(dāng)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(zé)令改正；造成發(fā)電企業(yè)經(jīng)濟損失的，依法承擔(dān)賠償責(zé)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(dāng)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(dāng)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(dāng)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(dāng)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?！?

　　2. 實際政策落實上存在的問題及原因

　　但在實際并網(wǎng)問題上，水泥行業(yè)往往受到當(dāng)?shù)仉娏π袠I(yè)的嚴重不公平待遇和刁難甚至“敲詐”，只要并網(wǎng)，有許多地區(qū)的電力行業(yè)(電網(wǎng)企業(yè))還要按余熱發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量的多少收取極不合理的“上網(wǎng)費、并網(wǎng)費或管理費”等。余熱發(fā)電機組機組的啟、停機還要受到電網(wǎng)企業(yè)電力系統(tǒng)調(diào)度部門的嚴格控制，個別省市的水泥廠余熱發(fā)電并網(wǎng)仍然是老大難問題，余熱發(fā)電系統(tǒng)具備發(fā)電條件后往往卻因并網(wǎng)問題得不到合理解決而遲遲不能正常發(fā)電運行，有的能拖半年之久，有的水泥企業(yè)甚至將并網(wǎng)問題反映到省長那里，依然得不到合理公平解決。該問題基本上可以定性為普遍存在的問題，大大侵蝕了水泥企業(yè)的利潤空間，一定程度上也影響了新上水泥余熱發(fā)電項目的積極性，阻礙了國家節(jié)能減排計劃的有效實施。為什么一個被國家出臺了一系列優(yōu)惠和鼓勵政策、技術(shù)上完全成熟并大力推廣的節(jié)能減排項目，在實際政策執(zhí)行與落實上，有許多偏差、阻力和不公平呢?我們通過調(diào)查，綜合分析認為主要有以下原因：①行業(yè)利益上有沖突，由于水泥余熱發(fā)電會在一定程度上影響了電力電網(wǎng)企業(yè)的利益，電力電網(wǎng)企業(yè)從內(nèi)心里、真實的想法是：對水泥企業(yè)的余熱利用發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)請求是不樂意接受的，態(tài)度也是不積極的；②在我國，集中發(fā)電、遠距離輸電和大電網(wǎng)互聯(lián)是電能生產(chǎn)、輸送和分配的主要方式，電力行業(yè)尤其是電網(wǎng)行業(yè)又是一個高度壟斷的的行業(yè)，有相當(dāng)一部分電力行業(yè)人員是有著比較固化的集中發(fā)電、遠距離輸電和大電網(wǎng)互聯(lián)及電網(wǎng)安全的行業(yè)習(xí)慣思維，對近年來國外發(fā)展較快的直接安置在用戶近旁的分布式發(fā)電裝置也不是太了解，再加上近年來電力行業(yè)多是上大機組淘汰落后小機組的發(fā)展，應(yīng)該說個別電力行業(yè)工作人員對容量一般不大的水泥余熱發(fā)電系統(tǒng)的機組(一般有2MW 4.5MW 9MW 1.8MW和2.2MW以下幾個規(guī)格)能否保持較理想的發(fā)電技術(shù)指標(biāo)有些偏見或?qū)λ嘈袠I(yè)管理運行發(fā)電機組的技術(shù)力量和經(jīng)驗不太信任，認為一旦和他們管理運營的外部大電網(wǎng)并網(wǎng)運行，會增加外部大電網(wǎng)的不安全運行的風(fēng)險點。③一些政策法規(guī)尚不健全，尤其在針對水泥行業(yè)余熱利用發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上還是空白，已有政策法規(guī)條文的實際操作性差，水泥行業(yè)與電力電網(wǎng)行業(yè)雙方對政策法規(guī)條文的理解和領(lǐng)會存在差距，也是阻礙合理高效進行并網(wǎng)的一個重要原因。往往使雙方在并網(wǎng)協(xié)議簽訂時對一些由各方應(yīng)承擔(dān)的基本義務(wù)、必須滿足的技術(shù)條件和行為規(guī)范等很難協(xié)商一致，存在分歧，就是已經(jīng)簽訂的一些并網(wǎng)協(xié)議也不能真正體現(xiàn)平等、自愿、協(xié)商一致和誠實信用的公正原則。

　　三、建議與對策

　　針對新時期我國水泥工業(yè)配套余熱發(fā)電系統(tǒng)在并網(wǎng)運行方面客觀存在的許多問題，結(jié)合其技術(shù)特點，站在科學(xué)發(fā)展觀的立場，本著公平合理不偏不倚的原則，集思廣益，特提出以下建議與對策：

　　1．充分利用行業(yè)協(xié)會的技術(shù)優(yōu)勢，發(fā)揮其技術(shù)指導(dǎo)和服務(wù)作用，針對當(dāng)前存在問題，認真學(xué)習(xí)借鑒國外發(fā)達國家的先進經(jīng)驗和政策立法理念，組織相關(guān)技術(shù)專家進行認真專題論證，積極向國家有關(guān)主管部門(如國家發(fā)改委、國家電監(jiān)會等)提出建議和議案，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)解決，盡快制定出余熱利用發(fā)電并網(wǎng)(審批、優(yōu)惠政策等)管理辦法，提高優(yōu)惠政策的可操作性。

　　2．水泥企業(yè)要高度重視對真正熟悉余熱利用發(fā)電技術(shù)及國家節(jié)能減排優(yōu)惠政策等優(yōu)秀人才的選培工作，在與電力行業(yè)工作人員商談水泥余熱利用發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)協(xié)議時，充分發(fā)揮他們的技術(shù)專業(yè)特長，最大限度用好國家的政策法規(guī)，以理服人，盡最大可能為水泥行業(yè)多爭取合理合法利益，使簽訂的并網(wǎng)協(xié)議能充分體現(xiàn)公平合理的原則，提升整個水泥行業(yè)的應(yīng)有價值。

　　3．水泥余熱利用發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)運行一定要用“想在前頭，力求完美”的理念，提前做好各項準(zhǔn)備工作，凡事，預(yù)則立，不預(yù)則廢(預(yù)：預(yù)先，指事先作好計劃或準(zhǔn)備；立：成就；廢：敗壞。)，不能等項目已經(jīng)快具備發(fā)電運行的條件時再與電力行業(yè)商談并網(wǎng)協(xié)議。

　　4．水泥余熱利用發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)運行問題要充分借鑒學(xué)習(xí)國外近年來發(fā)展較快的分布式能源系統(tǒng)的思想和經(jīng)驗，例如完全可以把水泥余熱利用發(fā)電系統(tǒng)看作是直接安置在用戶近旁的分布式發(fā)電裝置(Distributed Generation，簡稱DG)，這里的用戶就是水泥工廠自身，揚長避短，和諧科學(xué)發(fā)展。日本的經(jīng)驗是分布能源系統(tǒng)的發(fā)電容量最好在25%-35%之間，不足部分由電網(wǎng)補充，友好供電，相互依存。

　　5．為規(guī)范水泥廠余熱發(fā)電的設(shè)計工作，我國《水泥工廠純低溫余熱發(fā)電設(shè)計規(guī)范》正在編制之中，針對業(yè)內(nèi)以噸熟料發(fā)電量評價發(fā)電技術(shù)的現(xiàn)象，還應(yīng)抓緊編制余熱發(fā)電技術(shù)評價方法與標(biāo)準(zhǔn)。

　　四、結(jié)束語

　　水泥余熱利用發(fā)電系統(tǒng)是國家節(jié)能減排工作中的重要技術(shù)之一，同外部常規(guī)配電網(wǎng)并網(wǎng)運行，能夠充分發(fā)揮余熱發(fā)電機組的優(yōu)勢，提高能源利用率，降低配電網(wǎng)網(wǎng)損，提高供電可靠性。其機組并網(wǎng)在技術(shù)上是完全可行的，只要設(shè)計合理，設(shè)備選型得當(dāng)，運行良好，不會影響外部常規(guī)配電網(wǎng)的安全運行。因此，我國應(yīng)加快余熱利用發(fā)電并網(wǎng)條例或并網(wǎng)管理辦法的制定，盡快消除在水泥余熱利用發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運行中存在的不合理現(xiàn)象，合理平衡水泥行業(yè)與電力電網(wǎng)行業(yè)之間的關(guān)系，使得水泥余熱利用發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)有章可循，從而促進我國節(jié)能減排項目的快速健康發(fā)展。