一、余熱發電系統并網運行的技術特點

　　目前，我國水泥工業純低溫余熱發電技術的核心內容是熱力循環系統，熱力循環方式主要有單壓系統、閃蒸系統、雙壓系統三種基本模式，以及由此衍生的復合系統構成。理論和實踐表明，以上三種熱力系統的選擇，應依據企業的具體情況來選擇合適的系統，采用哪種熱力循環方式最合理，應依據熱平衡計算、生產線規模、企業管理水平、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電系統，相對于外部常規供配電網絕大多數采取“并網不上網”的并網運行方式，主要有下列技術特點和技術要求：

　　1. 并網及上網含義

　　所謂并網運行是指發電機組在正常運行狀態下，與外部常規配電網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、經過變壓器連接、經過逆變器連接等方式。并網運行按照電能功率交換方式可分為普通并網和并網不上網2種。前者發電機組可以向外部電網輸送多余電能功率，而后者則嚴格禁止發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流向電力用戶，因此，水泥余熱利用發電系統的“并網不上網”的含義是指水泥余熱利用發電系統雖然與外部常規供配電網并網但其所發電量由水泥工廠全部自用，即所發電能并不傳輸到外部電網使用，純粹技術上的并網連接點也都在水泥企業的內部供配電網線路上通過電纜直接連接。通俗一點講，并網也可理解為技術方面，一般指的是“設備”，是發電機及發電設備與電力系統間存在物理連接。上網則是市場交易方面，一般指的是“電”，是電熊，電量要通過電力系統向用戶傳送及銷售。

　　2. 并網的條件

　　水泥余熱利用發電系統的汽輪發電機一般選用的是同步發電機，同步發電機要投入電網并聯運行(并網運行)。必須滿足幾個條件：①發電機的電壓應與電網電壓大小相等、相位相同；②發電機的頻率應和電網頻率相同；③發電機的相序應和電網相序一致。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，因為發電機并網時，客觀上同相之間的電壓差和相位差是不可避免的，發電機沒并網前自己是一個電網系統，外部常規配電網算一個，兩個電網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即可發并網信號，使發電機組安全可靠并網。差越小，沖擊電流越小，需要系統無功功率也最小，對外部常規配電網的影響亦越小。

　　3. 并網的方法

　　并網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，一種稱為準同步法(準同期)，另一種稱為自同步法。目前水泥余熱利用發電系統的汽輪發電機并網的方法均采用準同步法，所謂準同步法是指同步汽輪發電機與外部電網并網時，調節其電壓、頻率及相位角，使待并網發電機的電狀態盡可能與對方(外部電網)一致，即完全合乎上述并聯運行投入的條件。這樣的同步過程，亦稱為理想同步。一般采用技術先進、安全可靠、精度高的現代同步指示裝置和自動化并聯裝置，水泥工業配套余熱發電系統在這方面設計的已經非常先進可靠與完美了。

　　4. 并網電壓

　　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電系統的發電機組一般都是與110kV電壓等級以下的外部常規配電系統并網，我們知道，根據并網發電機組容量的不同，要選擇不同的并網電壓，設發電機組容量為S，電壓為U，電流為I，則三者滿足S=UI，I=S/U，可見在發電機組容量一定的情況下，為了盡量降低電流，就要相應提高發電機組的電壓，因此，選擇適當的并網電壓也是為了將在PCC點的注入電流控制在合適的范圍之內，同時降低線路損耗。根據我國各個地方的電網特點及水泥工廠內部配電電壓等級，為了使機組運行在一個安全合理的電壓水平上，水泥工業配套余熱利用發電系統的發電機組并網電壓一般在6.3kV和10.5kV居多。

　　5. 接入容量

　　根據國外分布式發電裝置(Distributed Generation簡稱DG)的運行經驗，常規DG發電機組并網后，會引起系統內潮流的變化，為了使這種變化處于可控的范圍內，一般要對DG發電機組的容量進行合理限制。另外，由于DG機組的啟、停機不受電力系統調度部門的控制，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。例如感應發電機需要從電力系統中獲得無功支持才能正常運行，當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并網規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機組的總容量不能超過最大負荷的25%。而在水泥行業，一般地處城市偏遠地區，其配套余熱利用發電系統的發電機組又都布置在水泥工廠內部，發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，因此借鑒國外經驗，我們認為余熱發電機組的啟、停機不受電力系統調度部門的控制也是可以的。

　　二、余熱利用發電系統并網運行政策落實上存在的問題

　　水泥余熱發電是一項非常有效的節能減排途徑，應該說國家已經給予政策上的大力支持，2005年也已被列入我國十大節能工程之一。

　　1. 主要相關法律條文引述

　　(1)《中華人民共和國節約能源法》(2007年10月28日修訂通過，自2008年4月1日起施行)：

　　“三十一條  國家鼓勵工業企業采用高效、節能的電動機、鍋爐、窯爐、風機、泵類等設備，采用熱電聯產、余熱余壓利用、潔凈煤以及先進的用能監測和控制等技術。

　　第三十二條  電網企業應當按照國務院有關部門制定的節能發電調度管理的規定，安排清潔、高效和符合規定的熱電聯產、利用余熱余壓發電的機組以及其他符合資源綜合利用規定的發電機組與電網并網運行，上網電價執行國家有關規定。

　　第七十八條  電網企業未按照本法規定安排符合規定的熱電聯產和利用余熱余壓發電的機組與電網并網運行，或者未執行國家有關上網電價規定的，由國家電力監管機構責令改正；造成發電企業經濟損失的，依法承擔賠償責任。”

　　(2)《中華人民共和國循環經濟促進法》(2008年8月29日第十一屆全國人民代表大會常務委員會第四次會議通過，自2009年1月1日起施行)：

　　“第三十條 企業應當按照國家規定，對生產過程中產生的粉煤灰、煤矸石、尾礦、廢石、廢料、廢氣等工業廢物進行綜合利用。

　　第三十二條企業應當采用先進或者適用的回收技術、工藝和設備，對生產過程中產生的余熱、余壓等進行綜合利用。

　　建設利用余熱、余壓、煤層氣以及煤矸石、煤泥、垃圾等低熱值燃料的并網發電項目，應當依照法律和國務院的規定取得行政許可或者報送備案。電網企業應當按照國家規定，與綜合利用資源發電的企業簽訂并網協議，提供上網服務，并全額收購并網發電項目的上網電量。”

　　2. 實際政策落實上存在的問題及原因

　　但在實際并網問題上，水泥行業往往受到當地電力行業的嚴重不公平待遇和刁難甚至“敲詐”，只要并網，有許多地區的電力行業(電網企業)還要按余熱發電系統發電量的多少收取極不合理的“上網費、并網費或管理費”等。余熱發電機組機組的啟、停機還要受到電網企業電力系統調度部門的嚴格控制，個別省市的水泥廠余熱發電并網仍然是老大難問題，余熱發電系統具備發電條件后往往卻因并網問題得不到合理解決而遲遲不能正常發電運行，有的能拖半年之久，有的水泥企業甚至將并網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的利潤空間，一定程度上也影響了新上水泥余熱發電項目的積極性，阻礙了國家節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惠和鼓勵政策、技術上完全成熟并大力推廣的節能減排項目，在實際政策執行與落實上，有許多偏差、阻力和不公平呢?我們通過調查，綜合分析認為主要有以下原因：①行業利益上有沖突，由于水泥余熱發電會在一定程度上影響了電力電網企業的利益，電力電網企業從內心里、真實的想法是：對水泥企業的余熱利用發電系統的并網請求是不樂意接受的，態度也是不積極的；②在我國，集中發電、遠距離輸電和大電網互聯是電能生產、輸送和分配的主要方式，電力行業尤其是電網行業又是一個高度壟斷的的行業，有相當一部分電力行業人員是有著比較固化的集中發電、遠距離輸電和大電網互聯及電網安全的行業習慣思維，對近年來國外發展較快的直接安置在用戶近旁的分布式發電裝置也不是太了解，再加上近年來電力行業多是上大機組淘汰落后小機組的發展，應該說個別電力行業工作人員對容量一般不大的水泥余熱發電系統的機組(一般有2MW 4.5MW 9MW 1.8MW和2.2MW以下幾個規格)能否保持較理想的發電技術指標有些偏見或對水泥行業管理運行發電機組的技術力量和經驗不太信任，認為一旦和他們管理運營的外部大電網并網運行，會增加外部大電網的不安全運行的風險點。③一些政策法規尚不健全，尤其在針對水泥行業余熱利用發電系統的并網技術標準上還是空白，已有政策法規條文的實際操作性差，水泥行業與電力電網行業雙方對政策法規條文的理解和領會存在差距，也是阻礙合理高效進行并網的一個重要原因。往往使雙方在并網協議簽訂時對一些由各方應承擔的基本義務、必須滿足的技術條件和行為規范等很難協商一致，存在分歧，就是已經簽訂的一些并網協議也不能真正體現平等、自愿、協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配套余熱發電系統在并網運行方面客觀存在的許多問題，結合其技術特點，站在科學發展觀的立場，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．充分利用行業協會的技術優勢，發揮其技術指導和服務作用，針對當前存在問題，認真學習借鑒國外發達國家的先進經驗和政策立法理念，組織相關技術專家進行認真專題論證，積極向國家有關主管部門(如國家發改委、國家電監會等)提出建議和議案，統籌協調解決，盡快制定出余熱利用發電并網(審批、優惠政策等)管理辦法，提高優惠政策的可操作性。

　　2．水泥企業要高度重視對真正熟悉余熱利用發電技術及國家節能減排優惠政策等優秀人才的選培工作，在與電力行業工作人員商談水泥余熱利用發電系統并網協議時，充分發揮他們的技術專業特長，最大限度用好國家的政策法規，以理服人，盡最大可能為水泥行業多爭取合理合法利益，使簽訂的并網協議能充分體現公平合理的原則，提升整個水泥行業的應有價值。

　　3．水泥余熱利用發電系統的并網運行一定要用“想在前頭，力求完美”的理念，提前做好各項準備工作，凡事，預則立，不預則廢(預：預先，指事先作好計劃或準備；立：成就；廢：敗壞。)，不能等項目已經快具備發電運行的條件時再與電力行業商談并網協議。

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

　　5．為規范水泥廠余熱發電的設計工作，我國《水泥工廠純低溫余熱發電設計規范》正在編制之中，針對業內以噸熟料發電量評價發電技術的現象，還應抓緊編制余熱發電技術評價方法與標準。

　　四、結束語

　　水泥余熱利用發電系統是國家節能減排工作中的重要技術之一，同外部常規配電網并網運行，能夠充分發揮余熱發電機組的優勢，提高能源利用率，降低配電網網損，提高供電可靠性。其機組并網在技術上是完全可行的，只要設計合理，設備選型得當，運行良好，不會影響外部常規配電網的安全運行。因此，我國應加快余熱利用發電并網條例或并網管理辦法的制定，盡快消除在水泥余熱利用發電系統并網運行中存在的不合理現象，合理平衡水泥行業與電力電網行業之間的關系，使得水泥余熱利用發電系統并網有章可循，從而促進我國節能減排項目的快速健康發展。