เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันก๊าซขนาดเล็กสามารถทำงานขนานกับโครงข่ายไฟฟ้าได้หรือไม่

ได้ เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันก๊าซขนาดเล็กสามารถเดินเครื่องขนานกับโครงข่ายไฟฟ้าสาธารณูปโภคได้ แต่ไม่สามารถเชื่อมต่อเข้ากับตู้สวิตช์บอร์ดของไซต์งานแล้วสตาร์ทได้ทันที การเดินเครื่องขนานกับโครงข่ายให้สำเร็จขึ้นอยู่กับการปรับให้สอดคล้องกับโครงข่ายก่อนเชื่อมต่อ การควบคุมการแบ่งจ่ายกำลังไฟฟ้าหลังเชื่อมต่อ และการป้องกันทั้งสถานประกอบการและระบบสาธารณูปโภคเมื่อเกิดสภาวะผิดปกติ

สำหรับธุรกิจที่กำลังประเมินการผลิตไฟฟ้า ณ สถานที่ คำถามในทางปฏิบัติไม่ใช่เพียง “สามารถเดินเครื่องขนานได้หรือไม่” แต่คือโครงการสามารถบรรลุวัตถุประสงค์การดำเนินงานของไซต์โดยไม่ก่อให้เกิดต้นทุนการเชื่อมต่อ ความซับซ้อนในการควบคุม ความเสี่ยงด้านเชื้อเพลิง หรือความเสี่ยงจากการหยุดทำงานที่สูงเกินไปหรือไม่ ระบบเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันก๊าซขนาดเล็กที่ออกแบบอย่างเหมาะสมสามารถรองรับการลดการใช้ไฟฟ้าสูงสุด การจ่ายไฟอย่างต่อเนื่องให้แก่ไซต์งาน การประยุกต์ใช้ระบบผลิตไฟฟ้าและความร้อนร่วม และการเพิ่มความยืดหยุ่นในการดำเนินงาน มูลค่าที่ได้รับขึ้นอยู่กับลักษณะโหลดและกลยุทธ์การเชื่อมต่อโครงข่าย

การเดินเครื่องขนานกับโครงข่ายเกี่ยวข้องกับอะไรบ้าง

เมื่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันเดินเครื่องขนานกับโครงข่าย ทั้งสองแหล่งจะจ่ายไฟให้แก่บัสไฟฟ้าเดียวกัน ก่อนที่เบรกเกอร์เครื่องกำเนิดจะปิด ระบบควบคุมต้องซิงโครไนซ์แรงดันไฟฟ้า ความถี่ และมุมเฟสของเครื่องกำเนิดให้ตรงกับโครงข่าย การปิดเบรกเกอร์โดยไม่ซิงโครไนซ์อาจทำให้เกิดความเค้นทางกลและทางไฟฟ้าอย่างรุนแรง ดังนั้นหน้าที่นี้จึงต้องดำเนินการด้วยอุปกรณ์ซิงโครไนซ์เฉพาะทางและระบบควบคุมที่ประสานกันอย่างเหมาะสม

เมื่อเชื่อมต่อแล้ว เครื่องกำเนิดจะไม่ได้ “ทำตาม” โครงข่ายโดยอัตโนมัติในทุกด้าน ตัวควบคุมความเร็ว ระบบกระตุ้น เครื่องป้องกันเครื่องกำเนิด และตัวควบคุมโรงงานต้องทำงานร่วมกันเพื่อควบคุมกำลังไฟฟ้าจริง กำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟ แรงดันไฟฟ้า และตัวประกอบกำลังตามโหมดการเดินเครื่องที่ตกลงกันไว้ ด้วยเหตุนี้ ชุดกังหันเพียงอย่างเดียวจึงไม่ใช่โซลูชันที่สมบูรณ์ ระบบไฟฟ้าประกอบส่วนอื่นนอกเหนือจากตัวหลักมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อโครงการ

เลือกโหมดการเดินเครื่องก่อนเลือกชุดอุปกรณ์

ระบบควบคุมที่ต้องการ แนวคิดการป้องกัน และความคุ้มค่าทางธุรกิจจะแตกต่างกันอย่างมาก ขึ้นอยู่กับว่าสถานประกอบการตั้งใจจะใช้เครื่องกำเนิดอย่างไร โครงการส่วนใหญ่อยู่ในหนึ่งในโหมดต่อไปนี้:

ข้อผิดพลาดในการวางแผนที่พบบ่อยคือการคิดว่าเครื่องกำเนิดที่เดินเครื่องขนานกับโครงข่ายจะจ่ายไฟสำรองได้โดยอัตโนมัติเมื่อไฟฟ้าดับ ในหลายการติดตั้ง หน่วยผลิตได้รับการออกแบบให้ทำงานได้เฉพาะขณะที่โครงข่ายยังมีไฟฟ้าอยู่ หากต้องการการเดินเครื่องแบบแยกอิสระ ต้องระบุความต้องการนี้ตั้งแต่ต้น เนื่องจากข้อกำหนดสำหรับสวิตช์เกียร์ ระบบควบคุม การป้องกัน การจัดการโหลด และการทดสอบจะแตกต่างกัน

รายการทางเทคนิคที่กำหนดว่าการเชื่อมต่อจะใช้งานได้หรือไม่

การซิงโครไนซ์และการควบคุมเบรกเกอร์ ระบบต้องมีเครื่องซิงโครไนซ์อัตโนมัติและการจัดวางเบรกเกอร์เครื่องกำเนิดที่เหมาะสมกับระดับแรงดันและระดับกระแสลัดวงจรของไซต์ การซิงโครไนซ์ด้วยมืออาจมีบทบาทในขั้นตอนการบำรุงรักษาที่มีการควบคุม แต่ไม่ใช่พื้นฐานที่เหมาะสมสำหรับการดำเนินงานเชิงพาณิชย์เป็นประจำ

การแบ่งโหลด ในการเดินเครื่องขนาน กังหันต้องสามารถรับค่ากำหนดกำลังไฟฟ้าหน่วยเมกะวัตต์ที่ระบุได้โดยไม่เกิดการแกว่งหรือนำไปสู่การรับไฟฟ้าจากโครงข่ายที่ไม่เสถียร สำหรับการใช้งานแบบไม่ส่งออกไฟฟ้า ตัวควบคุมไซต์จะตรวจสอบจุดเชื่อมต่อร่วมและปรับกำลังผลิตของกังหันเพื่อให้การส่งออกอยู่ภายในขีดจำกัดที่ตกลงกันไว้ ยิ่งโหลดของไซต์เปลี่ยนแปลงรวดเร็วมากเท่าใด ก็ยิ่งต้องประเมินการตอบสนองของระบบควบคุมนี้อย่างรอบคอบมากขึ้นเท่านั้น

การควบคุมกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟและแรงดันไฟฟ้า กำลังไฟฟ้าจริงวัดเป็นกิโลวัตต์หรือเมกะวัตต์ ส่วนกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟช่วยสนับสนุนพฤติกรรมของแรงดันไฟฟ้าในระบบไฟฟ้า การออกแบบระบบไฟฟ้าของสาธารณูปโภคหรือไซต์งานอาจกำหนดเป้าหมายตัวประกอบกำลัง ขีดจำกัดกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟ หรือโหมดควบคุมแรงดันไฟฟ้า ข้อกำหนดนี้ส่งผลต่อความสามารถของระบบกระตุ้นเครื่องกำเนิด และต้องไม่ปล่อยไว้จนหลังจากเลือกอุปกรณ์แล้ว

การป้องกันและการป้องกันการแยกตัวจากโครงข่าย ระบบป้องกันจะตรวจจับความขัดข้อง แรงดันหรือความถี่ผิดปกติ กำลังไฟฟ้าย้อนกลับ การสูญเสียแหล่งจ่ายหลัก และสภาวะอื่นที่ทำให้เครื่องกำเนิดต้องตัดการเชื่อมต่อ การป้องกันการแยกตัวจากโครงข่ายมีความสำคัญเป็นพิเศษ: เครื่องกำเนิดต้องไม่จ่ายไฟต่อไปยังส่วนที่แยกออกของโครงข่ายสาธารณูปโภคหลังจากแหล่งจ่ายจากโครงข่ายสูญหาย การตั้งค่าการป้องกันต้องประสานกันระหว่างเครื่องกำเนิด หม้อแปลง สวิตช์เกียร์ และจุดเชื่อมต่อกับสาธารณูปโภค

การมีส่วนร่วมต่อกระแสลัดวงจร การเพิ่มเครื่องกำเนิดจะเปลี่ยนแปลงการคำนวณระดับกระแสขัดข้องของระบบไฟฟ้าในไซต์ เบรกเกอร์ สายเคเบิล หม้อแปลง และสวิตช์บอร์ดที่มีอยู่เดิมอาจต้องได้รับการตรวจสอบ โครงการอาจดูมีความเป็นไปได้จากกำลังการผลิตของกังหัน แต่กลับไม่สามารถดำเนินการได้หากโครงสร้างพื้นฐานทางไฟฟ้าที่มีอยู่ไม่สามารถรองรับระดับกระแสขัดข้องหรือรูปแบบการป้องกันที่ปรับใหม่ได้

กรณีทางธุรกิจที่มีความคุ้มค่าสูง และกรณีที่ไม่คุ้มค่า

การผลิตไฟฟ้าด้วยกังหันก๊าซแบบเดินเครื่องขนานกับโครงข่ายมักมีความเหมาะสมด้านการดำเนินงานมากที่สุดในพื้นที่ที่ต้องการไฟฟ้าควบคู่กับความร้อน ไอน้ำ หรือพลังงานสำหรับกระบวนการที่ใช้ประโยชน์ได้ ในการจัดระบบผลิตไฟฟ้าและความร้อนร่วม ผลผลิตความร้อนสามารถเพิ่มมูลค่าที่ได้รับจากเชื้อเพลิงได้ อีกทั้งยังเหมาะสมในกรณีที่กำลังการผลิตของโครงข่ายมีจำกัด และสถานประกอบการต้องการแหล่งจ่ายไฟ ณ สถานที่ที่เชื่อถือได้เพิ่มเติมก่อนที่จะมีการปรับปรุงระบบสาธารณูปโภค

แนวทางนี้น่าสนใจน้อยลงเมื่อเครื่องกำเนิดจะเดินเครื่องเพียงเป็นครั้งคราว โหลดของไซต์ต่ำกว่าช่วงการเดินเครื่องที่มีประสิทธิภาพของกังหันมาก หรือไม่มีการใช้ประโยชน์จากความร้อนที่นำกลับมาใช้ได้อย่างน่าเชื่อถือ หน่วยขนาดใหญ่ที่เลือกเพียงเพื่อครอบคลุมความต้องการสูงสุดของไซต์อาจใช้เวลาส่วนใหญ่ในการทำงานที่โหลดต่ำ ซึ่งบั่นทอนทั้งความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจและความยืดหยุ่นในการดำเนินงาน ในกรณีดังกล่าว ชุดอุปกรณ์ขนาดเล็ก หน่วยผลิตหลายหน่วย หรือเทคโนโลยีอื่นอาจเหมาะสมกว่า

อย่ามองเครื่องกำเนิดเป็นส่วนประกอบที่ใช้แทนกันได้

กังหันก๊าซ เครื่องกำเนิดที่ขับเคลื่อน ระบบควบคุม หม้อแปลง และสวิตช์เกียร์ ควรได้รับการประเมินเป็นระบบไฟฟ้าเดียวกัน การเลือกเครื่องกำเนิดมีผลต่อความสามารถในการควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่มีอยู่ พฤติกรรมเมื่อเกิดความขัดข้อง รูปแบบการระบายความร้อน การจัดวางทางกายภาพ และการเข้าถึงเพื่อบำรุงรักษา สำหรับโครงการที่ครอบคลุมการใช้งานก๊าซเป็นเชื้อเพลิงหรือระบบวัฏจักรรวมไอน้ำ การเลือกเครื่องกำเนิดไฟฟ้าควรสอดคล้องกับต้นกำลัง ข้อกำหนดรหัสโครงข่าย และรูปแบบการเดินเครื่องที่คาดการณ์ไว้ แทนที่จะเลือกจากกำลังพิกัดเพียงอย่างเดียว

มีอุปกรณ์ให้เลือกใช้ในช่วงกำลังที่กว้าง แต่ข้อกำหนดที่เกี่ยวข้องไม่ได้มีเพียงความจุเท่านั้น ควรถามว่าเครื่องกำเนิดเป็นแบบสองขั้วหรือสี่ขั้ว จะระบายความร้อนอย่างไร ระบบฉนวนเหมาะสมกับสภาวะของไซต์อย่างไร และคุณลักษณะทางไฟฟ้าจะผสานเข้ากับแผนการควบคุมและป้องกันที่เลือกได้อย่างไร มาตรฐานต่าง ๆ เช่น IEC 60034-3 และ GB/T 7064 อาจเป็นจุดอ้างอิงที่มีประโยชน์สำหรับการออกแบบเครื่องกำเนิดและความคาดหวังด้านสมรรถนะ แต่ไม่สามารถทดแทนการศึกษาการเชื่อมต่อเฉพาะโครงการได้

ลำดับการตัดสินใจในทางปฏิบัติก่อนออกคำขอเสนอราคา

1. กำหนดวัตถุประสงค์การเดินเครื่อง: ลดการรับไฟฟ้าสูงสุด การผลิตไฟฟ้าใช้เองอย่างต่อเนื่อง การส่งออกไฟฟ้า การบูรณาการความร้อน ความยืดหยุ่นเมื่อเกิดไฟฟ้าดับ หรือการผสมผสานของสิ่งเหล่านี้
2. รวบรวมข้อมูลโหลดตามช่วงเวลา และระบุโหลดต่ำสุด โหลดปกติ โหลดสูงสุด และโหลดที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของไซต์ ข้อมูลนี้กำหนดค่ากำหนดการผลิตที่สมจริงและความเป็นไปได้ของการควบคุมแบบไม่ส่งออกไฟฟ้า
3. กำหนดจุดเชื่อมต่อ พิกัดสวิตช์เกียร์ที่มีอยู่ การจัดวางหม้อแปลง ระดับแรงดันไฟฟ้า และพื้นที่ที่มีสำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้า
4. ตัดสินใจว่าหน่วยผลิตต้องเดินเครื่องตามโครงข่ายเท่านั้น หรือเดินเครื่องแบบแยกอิสระหลังไฟฟ้าจากสาธารณูปโภคดับ อย่าคิดว่าปรัชญาการควบคุมเดียวจะครอบคลุมทั้งสองกรณี
5. พัฒนาแนวคิดการเชื่อมต่อและการป้องกันโดยคำนึงถึงข้อกำหนดที่เกี่ยวข้องกับสาธารณูปโภค รวมถึงการวัดมิเตอร์ การสื่อสาร ขีดจำกัดการส่งออก และฟังก์ชันตัดการทำงาน
6. เปรียบเทียบข้อเสนอโดยพิจารณาขอบเขตงานทั้งหมด: กังหัน เครื่องกำเนิด ระบบควบคุม การป้องกัน สวิตช์เกียร์ หม้อแปลง การทดสอบเดินเครื่อง อะไหล่ และการสนับสนุนการบริการ ราคาอุปกรณ์ที่ต่ำอาจซ่อนช่องว่างด้านการบูรณาการที่มีขนาดใหญ่

คำถามที่เปิดเผยข้อเสนอที่มีจุดอ่อน

ระหว่างการประเมินผู้จัดจำหน่าย ให้ถามว่าจะเกิดอะไรขึ้นเมื่อโหลดของไซต์ลดลงอย่างกะทันหัน แรงดันไฟฟ้าโครงข่ายออกนอกช่วงปกติ แหล่งจ่ายจากสาธารณูปโภคสูญหาย หรือเครื่องกำเนิดตัดการทำงานขณะรับภาระความต้องการของโรงงานเป็นส่วนมาก คำตอบจะเผยให้เห็นว่าการออกแบบที่เสนอมีการควบคุมโหลดแบบประสานกัน รีเลย์ป้องกัน และกลยุทธ์การหยุดทำงานหรือการเดินเครื่องแบบแยกอิสระที่เหมาะสมหรือไม่

ควรขอขอบเขตความรับผิดชอบที่ชัดเจนด้วย ในโครงการเดินเครื่องขนานกับโครงข่าย มักเกิดช่องว่างระหว่างการจัดหาชุดกังหัน วิศวกรรมไฟฟ้า การประสานงานกับสาธารณูปโภค งานโยธา และการทดสอบเดินเครื่อง ผู้ให้บริการที่มีความสามารถด้านเครื่องจักรเทอร์โบ เครื่องกำเนิด EPC อะไหล่ และการบริการ เช่น SINO-QNP สามารถสนับสนุนแนวทางโครงการที่บูรณาการมากขึ้นได้ แต่ขอบเขตงานสุดท้ายยังควรระบุว่าใครรับผิดชอบการศึกษาโครงข่าย การประสานรีเลย์ เอกสารการเชื่อมต่อ และการทดสอบการยอมรับ ณ สถานที่

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันก๊าซขนาดเล็กสามารถเดินเครื่องร่วมกับโครงข่ายได้อย่างประสบความสำเร็จ เมื่อการใช้งาน การออกแบบไฟฟ้า และจุดเชื่อมต่อกับสาธารณูปโภคถูกกำหนดให้เป็นโครงการเดียวกัน เริ่มจากโหลดของไซต์และวัตถุประสงค์การเดินเครื่อง แล้วจึงกำหนดขนาดชุดอุปกรณ์และระบบควบคุมให้สอดคล้องกับความเป็นจริงนั้น ลำดับดังกล่าวเชื่อถือได้มากกว่าการเริ่มจากพิกัดกังหันแล้วพยายามปรับการเชื่อมต่อโครงข่ายในภายหลัง