提高并网小水电电能质量

1RURALELECTRIFICATION2009年第11期 总第270期NewEnergy新能源近年来小水电上网电能质量差和无功上网不足直接影响到电网供电质量和小水电的经济、高效、安全、可靠运行。满足电网对小水电无功上网电量的要求，是小水电和电网降损节能、提高效率的重要技术保障和必要的管理条件。经济有效地解决小水电无功上网电量不足，对提高农村水电经济、高效、安全、可靠运行至关重要。1 提高小水电设备技术水平、自动化水平小水电无功上网电量多少是衡量和考核小水电上网电能质量的重要技术指标和经济指标，也是电力系统考核小水电站电能质量的重要指标，无功上网电量直接与小水电的经济运行挂钩。针对这一情况，大部分小水电站相继投入了物力、财力来解决小水电无功上网电量不足问题，方法大都是采用改造励磁设备，增大励磁电流；投入发电设备，枯水期调相运行；增设电力电容器等措施，这些方法可以有效改善上网电能质量和提高电网供电质量。1.1改善励磁条件使用自动励磁调节装置。发电机电压升高时励磁电流减小，令发电机端电压相应降低。反之，发电机端电压降低时，励磁电流增大，令发电机端电压上升。调节过程是反复不断地从一种稳态向另一稳态的调节过程，自动励磁调节装置需要来完成这一调节过程维持发电机端电压稳定，提高水电上网电能质量。要有足够的励磁容量。随着并网机组所带负荷的增加，机端电压相应升高。机端电压达到1.05Ue时，根据发电机空载额定转速时的函数关系曲线可知，这时的定子铁芯已基本饱和，在电枢反应去磁作用下，需加大励磁电流，增加励磁电流无功出力和机端电压虽然稍有增加，但发热严重，限制了励磁调节，也就限制了无功输出，影响水电供电质量。仅有足够的励磁容量也不能很好解决小水电尤其是上网条件较差电站上网的问题，当电网夜间电压过高时，单靠增大励磁电流是有限的，即使增大励磁电流超出发电机额定值范围，有些电站不但不能满足无功上网的需要，长期超发电机额定电压值运行对发电机绝缘和使用寿命也有很大影响。1.2使用有载调压变压器小水电在选用主变压器时，由于种种原因，往往大都选用降压变压器作水电站升压变压器使用。运行中由于电网和变压设备原因使发电机端电压有可能要升高到1.1～1.15倍左右的额定电压才能并网运行。发电机端电压升高会导致发电机的功率因数值也随之升高，功率因数上升，从而限制了无功电量的输出，影响了水电电能质量。使用有载调压变压器或智能型有载调压变压器，改变变压器变压比及调压范围，是有效解决小水电上网条件差，上网距离远等问题的主要方法和措施，也是改善水电站无功上网电量不足，增大无功上网电量的有效途径。1.3使用自动准同期并网装置使用自动准同期并网装置可避免人工并网可能出现的判断不准，并网不及时，冲击电流过大等弊端，同时也提高了发电机与电网的并网速度，杜绝发生非同期并网事故。自动准同期并网系统也是实现水电站数字化和自动化控制的主要控制装置。1.4改善送电线路条件小水电站大都建在山区，上网线路较长，电压等级低，导线截面小，上网电压一般都在10～35 kV之间，线路参数不合适，功率损失和电压损失较大。设计送电线路时，选择足够的导线线径是降低功率损失和电压损失的有效途径。1.5使用自动调速器小水电站调速设备大都使用SD型手电两用调速，由于电动调速电动机的转速快，容易造成调速器手柄伤人，故多数人为退出电动调速，并网和调整水轮机输出功率由人工操作完成，这给小水电设备自动化运行增加了难度。水电站必须保证水轮机调速器自动化。建议小水电站对调速器进行电动调速的维修、维护和改进。2 提高管理水平2.1服从电网调度管理，遵守电网调度规程部分小水电虽有比较先进的自动励磁装置，但值班人员有意关掉该系统，而启用手动励磁装置。没有根据有功输出的大小相应调节无功输出的比例，没有按电网规定，保持功率因数在0.8左右并网运行。 小水电工作人员错误认为多发无功会影响有功的输出，有意关掉自动励磁调节设备，使发电机在“欠励磁”状态下运行，加重电网中的无功负担，造成不应有的有功损耗。2.2提高自动化检测设备管理水平为小水电站安装带有无功自动补偿控制装置的无功补偿设备，保证各小水电站在其上网发电期间功率因数小于提高并网小水电电能质量周文强，河南省淅川县鹳河灌区管理所2RURALELECTRIFICATION2009年第11期 总第270期新能源NewEnergy0.85时，自动中止上网发电，以保证小水电站在上网时必须同时输出一定的无功电能。2.3安装无功补偿装置可采用低压电容器补偿屏，在低压母线上进行无功补偿，补偿容量一般按功率因数不大于0.85为标准进行补偿，这样既节能又满足小水电站的功率因数符合标准。 对径流式电站，可根据电站及电网的实际情况，相应设置一定容量的备用调相机组。3 结束语重视小水电可靠、经济、安全、高效运行是实现环保型和节约型社会的客观要求，是提高新农村建设和以电代燃料的主要能源基础，提高小水电电能质量是充分发挥小水电站经济运行的关键，也是保障电网电能质量的主要途径和重要举措。（责任编辑：马宗禹）研究人员正在开发一种技术，回收污染大气的CO2。他们利用CO2的C原子合成碳氢化合物，也就是我们熟知的烃。这些烃可以用作汽车燃料，还可以替代原油成为制造塑料和其他材料的原材料。这种变废为宝的举措将有可能为缓解能源危机带来一线希望。想法很简单，分两步走。第一步，从CO2分子中移走一个O原子，得到CO。第二步，将CO与H气混合，在催化剂的作用下，得到液态烃燃料。后一步反应被称为费一托法，发明于20世纪20年代，技术已经非常成熟。早在第二次世界大战时期，当原油供应紧张时，德国人曾经利用这种方法制造汽油。困难在于第一步反应，如何才能既省钱又高效地从CO2中获取CO？最简单的途径是在2400 ℃高温下加热CO2，在这个温度下，CO2自动裂解成CO和O。问题是用什么方法来达到这个反应所需的高温。显然，太阳能是最佳选择。目前，研究人员已经建成了一个小规模的反应器，看其能否利用太阳能从CO2中获取CO。这个反应器包括一个是抛物面镜，用于聚焦太阳光；一个是反应室，用于吸收太阳能，并产生CO。将反应室安装在抛物面镜的上方，使它的进光口对准抛物面镜的焦点。焦点上的太阳光通过进光口照射在反应室的陶瓷棒上。陶瓷棒吸收太阳能，加热注入反应室的CO2，使CO2的温度上升到2400 ℃，将其分解为CO和O。不过，这个反应器存在一个缺陷，操作温度过高。高温会损失大量热能，这样就会降低能源利用率。尽管太阳能是免费的，但是建造和维护这些设备是昂贵的。所以，如果想降低成本，就需要提高反应效率。研究人员设想将该反应器与发电设备联合使用，这样，发电设备能够利用反应器散发的热能发电，提高太阳能的利用率。研究者又开发了一种反应系统。这个系统的操作温度稍低。它也有一个聚焦太阳光的抛物面镜。不同的是，反应室有两个凹槽，由14个钴铁氧陶瓷环吸收太阳能。这种陶瓷在加热时能够释放氧原子，但不破坏它的完整性。聚焦的太阳光透过窗户照射在反应室的一个凹槽（这个凹槽温度较高）上，加热凹槽里的陶瓷环，使陶瓷环的温度上升到1500 ℃。此时，陶瓷释放氧原子。随着环的旋转，环上加热的部分移到反应室的另一个凹槽（这个凹槽温度较低）。在这里，起初加热部分的温度降低到1100 ℃。在这个温度下，脱氧的陶瓷能够从注入的CO2气体中夺取一个O原子，这样就得到了CO。环继续旋转，刚刚被氧化的陶瓷又回到温度较高的凹槽，再次被加热至1500 ℃。如此，周而复始。在这个反应系统里，两个温度非常关键。陶瓷要被加热到合适的温度才能释放氧原子，又需要降低到合适的温度才能与CO2反应。为了保证产生合适的温度，相邻的陶瓷环向着相反的方向旋转。也就是说，每个陶瓷环被加热的部分在向温度较低的凹槽旋转时，相邻的陶瓷环会帮助它降低温度。这个反应系统最初是为了制H而研制的。制H时，在温度较低的凹槽里注入的是水蒸气而不是CO2。研究人员称，裂解CO2时的太阳能利用率要高于制H。他们估算，这个反应系统每个小时能够产生100 L的CO。随着原油和天然气越来越昂贵，越来越稀缺，人们正在积极寻找可以替代原油的新型原材料。如果这项利用CO2合成燃料的技术成熟，并且价格上占据竞争优势，那么CO2将不再从汽车排气管排出，也不再从发电站烟囱里喷出，而是源源不断地输入到反应器里产生CO。CO再被加工成烃燃料，用于生产塑料或其他产品。到那时，CO2不但能为自己挽回面子，它的恶名也将得到“平反”。（责任编辑：马宗禹）新能源的曙光：CO2可作为燃料高峰，中国科普研究学会