解析煤礦瓦斯發電廠並網對電網的影響
能源環境
作者：王竹南
【摘要】筆者對煤礦瓦斯發電的基本內涵，以及現階段我國煤礦瓦斯發電廠的建設和應用情況進行了分析，以此為基礎深入分析了煤礦瓦斯發電的主要優勢和應用價值，同時，根據我國電力係統建設和運行的基本情況，探討了電網係統所受的煤礦瓦斯發電廠並網的影響，並分析了功率因數、運行頻率、電壓波動、供電電壓和係統網損等對電力係統的影響。
【關鍵詞】煤礦瓦斯發電廠；並網；電網
1、煤礦瓦斯發電
1.1 煤礦瓦斯發電的主要優勢
第一，甲烷是煤礦瓦斯的基本成分，也是大氣中的主要溫室氣體構成成分，其所產生的大氣臭氧破壞作用約為CO2的22倍左右，若充分開發利用煤礦瓦斯，則能夠大大減少碳的排放量。
第二，在各類煤礦事故中，煤礦瓦斯所導致的事故發生率最高，我國約有70%至80%的煤礦礦難的發生原因都在於瓦斯突出或爆炸，抽取煤礦瓦斯能夠顯著降低煤礦安全事故的發生率，降低礦道內瓦斯的含量。
第三，煤礦瓦斯的開發利用具有較大的經濟效益，隨著近年來國內外煤炭、天然氣等傳統能源價格的逐步提高，相關領域對於煤礦瓦斯開發利用的價值也逐漸受到了人們的關注，且煤礦工程的開采量也逐漸增加，工程施工成本有所降低。
1.2 煤礦瓦斯發電係統構成
瓦斯發電指的是在開采煤礦的過程中，通過燃燒瓦斯氣中所產生的熱能，獲得大量的電能，是一種能量轉化的過程。汽輪發電機、燃氣輪機和燃氣發動機是現階段煤礦瓦斯發電過程中最為常用的三種發電形式。餘熱利用係統、並網供電係統、發電機組、煤層氣輸送係統是煤礦瓦斯發電廠的主要構成部分：第一，餘熱利用係統。通過利用煤礦瓦斯發電過程中出現的熱量，能夠有效降低常規能源的消耗量，改善人民的生活和工作環境。第二，並網供電係統。利用變壓等設備將所發電能並入主電網。第三，發電機組係統。利用瓦斯爆炸做功發電的機組和輔助設備。第四，煤層氣輸送係統。將瓦斯氣體利用管道由井下輸送至地麵的發電設備。
2、煤礦瓦斯發電廠並網運行
2.1 並網運行的基本內涵
並網運行指的是在正常運行的瓦斯發電機組工作狀態下，與常規配電網主回路中所產生的電氣連接，通常將連接點稱為“公共連接點”。 經過逆變器連接、經過變壓器連接、電纜直接連接等是電氣連接的常用方式。
2.2 並網方式
根據有無電網功率交換，通常可將煤礦瓦斯發電機組並網運行劃分為並網不上網和普通並網兩類，其中，前一類指的是禁止外送瓦斯發電機組功率，也就是功率流向僅僅是由電網至瓦斯發電機組；後一類指的是向電網輸送瓦斯發電機組的剩餘功率。
2.3 並網電壓
在煤礦瓦斯發電機組並網運行過程中，選擇並網電壓具有較為嚴格的規定，且直接受到發電機組容量的影響。通常情況下，瓦斯發電機組的並網配電係統為35kV以下等級的電壓，按照不同的煤礦瓦斯並網發電機組容量，應對並網電壓進行相應的選擇，通常選擇原則為越大的容量，其並網電壓也應越大。
3、煤礦瓦斯發電廠並網運行對電網的影響
3.1 對功率因數的影響
電力係統中無功功率的充分支持是保持電力係統電壓穩定性的基礎，一旦煤礦瓦斯發電廠機組發生停止運行問題，則配電網絡中會出現無功損失。為了確保煤礦瓦斯發電廠機組運行停止後電壓係統運行的穩定性，最大限度降低配電係統對煤礦瓦斯發電廠機組的無功依賴性，應在高功率因數下使用煤礦瓦斯發電廠機組。