李保权
伟能机电设备（深圳）有限公司
摘要：我国的系统电厂和各企业的自备电厂中发电机的正常运行方式一般有并网运行和孤网运行两种。这两种运行方式都有不同的运行技术特点，并且运行中的差异非常大。因为机组并网运行时机组运行非常的平稳，所以大部分电厂都是并网运行，并网运行的抗风险能力也非常强，但是随着实际生产过程中各个企业为了降低用电成本和提高供电的可靠性，建设了许多自备电厂，这些自备电厂大多采用孤网运行的方式，或是当公司的公用电网供电中断时机组进入孤网运行模式，以便保证自备电厂机组的连续可靠生产运行，避免企业因供电中断造成重大安全事故和经济损失。
关键词：并网；孤网运行；频率；安全运行
引言
随着科技的发展，发电系统逐渐形成了以风力发电、火力发电以及水力发电的三大发电体系，其中风力发电是最天然的方式，它不会破坏自然环境，而且是可持续能源，取之无禁，用之不竭，是最先进的技术之一。所以，它也是中国倾注了许多心血去重点研究的一个发电技术，受到各地电力企业的喜爱[1]。同时，随着技术的逐渐提高，有些问题也随之暴露出来，因为风是自然产物，所以有许多不确定因素，比如风速、风力等，这些不确定因素极大地影响了风电并网之后的系统运行，主要是影响了发电系统的频率、以及电压的稳定，这对于我国发电行业的发展，有着不可忽视的影响，因此，我们必须对此进行研究，从根本上去解决此问题。
1电力系统频率研究
1.1稳定风电网频率的必要性
长久以来，我们国家在电力系统相关的科研项目中，主要是从电压与功率等几个方面作为研究的重心，而对于系统中同样处于重点地位的频率稳定方面却未加重视。社会在日新月异地发展，科技也在不断进步，电力系统承受的压力也与日俱增，随之而来的是电力系统的频率越来越不稳定，经常出现跳频的现象，极大地影响了城市电力系统，许多安全问题也逐渐浮出水面，就像一颗不定时炸弹，随时威胁着城市的发展，所以，对于当今风电网电力系统的频率问题，我们应该加以重视，并作为重点来进行研究。一般来说，研究方法分为动态与静态两种，但是在频率问题上，动态研究方法研究过程缓慢，解决不了燃眉之急，不能很好地应用到现实中，因此我们可以从静态的方向去进行研究，静态的计算方法主要有两种，一种是快速评估法，还有一种是直接法，两种方法都可以很好地分析系统频率稳定性，并能满足现实需求。
1.2研究风电网系统频率的意义
相比较现有的其他两种发电方式，风力发电不如水力以及火力发电稳定，主要是风力的大小不可控，因此电力的强弱差距较大，输出的电力功率很不稳定，不能顺利地达到预期效果。但是随着社会与科技的发展，风力发电体系在我国已经进入了发展期，随着风力发电机的增多，慢慢地形成了一定规模、一定数量的风力发电网，并逐渐进入到我国先进电网系统的研究与建设中去，这在很大程度上决定了，我们必须重视风力发电系统的功率，以及运行中的稳定性，值得我们深入研究。在目前的电力系统中，为了能够平稳地运行电力系统，我们可以看到，风流发电场实际上是存在的较大的干扰发生源，对电力系统的稳定性有着不可忽视的影响。因此，我们要想能够提高风力发电的工作效率以及功率稳定性，为了进一步挖掘风力资源，我们必须对风电机并网后的电力系统频率进行研究分析，以寻求最大化利用资源。
2发电机孤网运行
（1）孤网运行模式，一般是指不与系统大电网相连的小容量电网的运行模式。在这种情况下，小电网中只有一个或几个发电机组并列运行，这种模式运行时，发电机的频率受负载变化的影响较大，频率变化幅度比较大，当遇到系统甩负荷时容易造成发电机跳闸扩大事故。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆孤网一般可分为下面几种方式。1）小电网中有多台机组并列运行，单台机组的容量与电网的容量比大于8%。2）电网中只有一个机组运行，这种形式称为单机带负荷运行模式。3）系统甩负荷时，发电机组带厂用电运行，这种情况称为孤岛运行，是单机孤网运行时的一种特殊工况。（2）孤网运行的调节特点：当机组孤网运行时，运行人员要通过发电机的频率变化进行相应的负荷调整，当频率低于50HZ时要开大汽轮机调节气门，增加机组的有功功率，当系统频率高于50HZ时，要关小汽轮机的调节气门，减少机组的有功功率，孤网运行时运行人员的劳动强度比较大，要求负荷变化速度和锅炉增减燃烧量的速度都比较高，运行极不稳定。（3）孤网运行机组对汽轮机调速系统的要求。1）孤网运行的机组要求汽轮机的调速系统的灵敏度非常高，动态响应比较快，迟缓率较低。2）对于单机孤网运行的机组，一般采用手动加减负荷的方式，不建议投负荷自动的运行方式。3）电网的线路侧要有可靠的低周减载保护，以便在频率过低时，及时的切除部分负荷，以保证机组的安全运行。（4）孤网运行时保证电能质量合格的技术措施。1）孤网运行的机组要采用数字电液调节系统，以便提高汽轮机组的调节速度，减少运行中频率的偏差。2）孤网运行的发电机应采用微机静止励磁调节装置，以便减小发电机与系统的电压差。（5）孤网机组备用电源以及厂用电机启停的操作注意事项。1）备用电源：一般选择柴油发电机作为事故应急电源或启动电源，或者采用系统电网的电源作为启动电源。2）厂用辅机的启停：当厂用电源采用系统大电网时，辅助设备的启动和停止不受限制，如果是单纯的孤网运行时，机组的大型辅机宜采用软启动或变频启动的方式，以减少对系统的冲击，辅机启动前应先与电气、锅炉和汽机专业联系，以便做好准备工作，适当的提高系统频率和电压。
3风力发电并网技术
3.1同步风力发电机组并网技术
这一发电机组主要是将风力发电机和同步发电机相结合，在进行同步发电机的运行中，能够输出有效有功功率，且能够为发电机组提供必要的无功功率，促进周波稳定性提升，对于提高电能稳定性具有一定的效用。在目前风力发电中，这种发电机组并网技术应用相对较多。一般情况下，风速波动明显，会造成转子转矩出现较大的波动，影响发电机组并网调速的准确性，将两种发电机结合起来，需要对于这些隐患进行分析，采用在电网和发电机组之间安装变频器的方法，避免电力系统无功振荡和步失，提升并网质量。
3.2异步风力发电机组并网技术
这一并网技术相对于同步风力发电机组来说，主要是借助转差率实现对于发电机的运行负荷的调整目标，对于具体的调速精度要求并不高，能够减少相关同步设备安装的繁琐，也可以省去整步操作环节，实现转速的适当调整，保证发电机能够接近同步转速即可。这一并网技术的缺点在于在具体的并网操作中可能会产生冲击电流，且电流过大的情况下，会导致电网电压水平降低，对于电网的安全运行也是不利的。在异步风力发电机组并网技术应用中，需要进行无功补偿，避免抽选磁路饱和和电流增大问题。
结语
孤网运行的模式已经有较多的自备电厂采用，但无论时并网运行方式还是孤网运行方式，运行中都要加强机组的监视和调整，尤其是孤网运行的机组，能否提高运行人员的事故处理能力是决定机组能否安全运行的关键，孤网运行虽然存在较多的安全隐患，但只要做好机组的运行管理，不仅能够给企业提供低价的电能，也能提高企业市场竞争力。
参考文献
[1]张坤亚.风电并网的电力系统经济调度研究综述[J].机电信息，2016（27）：40~41.
[2]任磊，高延涛.浅谈含风电场的电力系统经济调度[J].现代制造，2017（18）：172~173.
论文作者:李保权
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第21期
论文发表时间:2019/11/26
标签：机组论文; 电网论文; 频率论文; 系统论文; 发电机论文; 电力系统论文; 负荷论文; 《中国西部科技》2019年第21期论文;