浅议小机组关停对电网的影响

（新疆天富能源股份有限责任公司，石河子市，832000） 张逻恒

近年来，能耗高、污染重的小火电机组占比过大，为改变不合理的电力结构，落实国家“上大压小”政策，推进节能降耗，石河子市将逐步关停小火电机组，努力减少氮氧化物、二氧化硫排放总量，实现电力工业节能降耗减排目标和健康发展。目前，全网拥有10台小火电机组，装机总容量815MW，机组关停后电网在110kV片区缺少电源支撑，对电网电能质量、运行方式、网架结构等方面产生较大影响，本文结合电网运行和电源分布实际情况，分析了小机组停运后对电网的影响并提出了相应的完善措施。

1 电网介绍

石河子电网作为发、供、调一体化的兵团局域电网，主要通过110kV玛东线与新疆自治区电网弱连接，已建成覆盖全垦区220kV骨干网架，其中市区已形成不完全的220kV双环网，骨干网架实现了由110kV向220kV的转型升级。截止目前，全网装机容量6 530MW，其中自备电厂装机2 760MW，火电机组装机共6 230MW，垃圾发电装机15MW，水电装机230MW，光伏发电70MWP。220kV降压变电站10座，变压器43台，总变电容量4 080MVA，110kV降压变电站23座，变压器46台，总变电容量2020MVA，35kV降压变电站28座，变压器51台，总变电容量459.4MVA。供电辖区东起昌吉州玛纳斯县、六师新湖农场，西邻克拉玛依市、奎屯市，南至石场镇，北至西古城镇，覆盖地域7 762km2。全网拥有12台330MW火电机组，两台660MW火电机组，全网最大负荷可达4 000MW，小火电机组最大发电

图1 石河子小火电机组情况图

由图1可知，全网共有10台小火电机组，市区东热电、西热电各2台机组（#1机组135MW、#2机组100MW，#2机组为背压机组），南热电2台机组（#1、#2机组均为125MW），团场共4台机组（3台15MW机组，1台50MW），总容量815MW。东、西、南热电厂地处市区，连接市区重要变电站，是110kV片区重要的电源点，对电网起一定的支撑作用，机组自并网以来，对电力供应发挥了重要作用。

团场小火电机组分别在121、142、147、148团场，团场小火电机组除了发电外还向团场提供冬季供热，由于团场距离市区较远，夏季农灌高峰负荷时，造成末端电压低，小火电机组的存在一定程度上起到了电压支撑作用。近年来，空气污染严重，环境质量恶化，为响应“蓝天工程”和节能减排，逐步采用燃气锅炉、电能替代等多能源供电方式，关停能耗高、效益差的小机组是电力企业应承担的社会责任，曾经为居民电力供应做出贡献的小火电机组将逐渐退出舞台。

2 小机组停运对电网的影响

2.1 电网调峰能力

由于石河子电网以工业负荷为主，其负荷水平受国家及地区经济形势，市场行情及大用户建设情况影响较大，负荷发展呈超常规性、跳跃性。以2017年为例，团场小火电以冬季供热为主，不参与电网调峰，夏季7月份农灌负荷可达500MW，全网最大负荷4 000MW，机组的调峰能力较弱，高峰时段通知各工业企业限负荷达到4次。采用大用户法进行预测，至2020年石河子电网最大负荷7 194MW，用电量达545.7亿千瓦时。如果小机组全部停运，虽然天河II期2×660MW机组投运后增加1320MW，但自备电厂和公网机组出现故障，石河子电网调峰裕度仍然不足。

2.2 电力供需平衡

参考石河子市“十三五”电力发展规划，未来将重点发展云计算、大数据及高新技术制造业等产业，推动新型工业化，降低能耗水平，提高环境质量。（见表1）

按照“十三五”石河子电网负荷发展趋势，当小机组停运后，石河子市片区电网开始出现电力亏缺，并随着负荷增长，电力亏缺进一步增大，预计到2020年，石河子电网电力亏缺2 189MW，需寻求外部电源电力引入石河子市区满足负荷发展需要。

2.3 电网潮流变化

目前，电网110kV网架片区负荷比重大，通过南热电和绿洲变联络变220kV片区向110kV片区输送有功约100MW，110kV片区通过联络变输送无功约80MVar。当市区小机组停运以后，110kV网架区域电源只有水电机组，虽然夏大运行方式下水电满发，但110kV片区电源对高峰期农灌负荷支撑不足，需要从220kV片区传输大量有功，造成绿洲变、南热电联络主变穿越功率增大；同样在农灌负荷回落的冬大运行方式下，考虑水电枯水期发电出力大幅减少的因素影响，联络变主变穿越功率仍不会有所缓解。电网内部无功通过110kV玛东线迂回送至220kV片区，网损增大不利于经济运行。

小机组停运后，市区110kV系统电压会有所下降，同时由于缺少电源点支撑，一旦电网上有冲击，电网内部距离故障点较近的用户以及带有变频设备的用户极易造成低电压穿越，设备闪停，影响供电可靠性，同时对系统振荡的抗干扰能力变弱。团场小机组如果停运，在夏季农灌负荷高峰时，缺少电压支撑，需要各变电站及时调档，由于供电半径长，线损较大。

2.4 对稳控自动装置的影响

稳控装置是保障电网安全的三道防线之一，石网稳控装置主要有13个厂站外加天铝和合盛两个稳控子系统，当电网出现故障时执行切机切负荷指令。针对玛东线设有上网切机策略和下网切负荷策略，如果玛东线上网越限，切机值选择玛东线值±50MW范围内并取小值，当小机组停运后，可选切小机组没有了，只能切大机组，如果机组过切稳控还要动作一次切除相应的负荷值，这大大增加了电网安全风险，扩大了停电范围。

2.5 对运行方式的影响

石河子电网有两个电磁环网点，一是绿洲变两台联络变（2*180MVA），二是南热电两台联络变（2*160MVA）。南热电主变为升压变，绿洲主变为降压变，联络变结构不一致，由于阻抗电压不一致，并列条件不满足，会造成负荷分配不均匀，同时电磁环网还会造成电网热稳定、动稳定的破坏，不利于经济运行。随着电网不断发展，高一级电压主网架结构坚强后，低一级电压网架应逐步打开，由于石河子电网与国网通过110kV弱连接的特殊性，在一定时期，电磁环网还将存在，小机组全部停运后，110kV片区的负荷主要由220kV片区电源接带，纵观市区五年发展，110kV片区负荷还会继续增长，110kV网架会造成南电两台主变过载运行，遇到N-1情况主变检修或者故障，联络变及相关线路会重载运行，极易导致跳闸事故，影响电网安全稳定运行。

表1 “十三五”石河子电网负荷预测表

电网事故分片区后，一般并网点选择电厂侧，小机组停运后（比如东、西热电），应该加强升压站的值班管理，以备事故情况下的倒闸操作。

3 小机组关停后应对措施

3.1 加强负荷侧的管理

针对不同用户的特点，制定相关管理办法，控制生产少平低、高耗能的企业，按调度指令配合做好削峰填谷。由于小机组停运后，缺少无功电源，应加强自备电厂（天山铝业、合盛硅业）、鑫能天源、户电合、天宏基、晶鑫硅业、大全、杰荣硅业大用户对无功补偿装置的管理，及时投运并增加相应无功补偿装置，避免无功远距离传输，造成损耗增大。

3.2 增加220kV变电站布点

为解决市区110kV片区电源点不足问题，应加快配套输变电建设进度,在电网远景规划中，设置220kV变电站的布点，解决西热电、东热电、南热电片区电压及负荷匹配。同时完善电网内变频设备低电压穿越功能，利用先进的电力电子技术实现电网有源滤波，在电网薄弱点合理设置高压电抗器，当系统出现故障后，能最大限度减少对用户的冲击，保障供电可靠性。

3.3 合理安排检修计划，确保大机组无故障运行

统一部署，周密安排，确保全网机组按时完成年度检修，坚持“应修必修，修必修好”的原则，避免重复检修、随意检修，对检修质量不达标造成电网备容不足的情况进行严格考核。小机组停运后，电源主要依靠公网大机组，按照“水电不弃水，发挥大机组优势”的原则，保障大机组多发多供，加大对非计划停运的考核管理。

3.4 调整运行方式及完善稳控策略

因涉及环网线路保护配合及损耗问题，石网内部设置开环点，当小机组停运后，综合考虑电网安全和N-1原则，必须及时调整电网运行方式，比如原来110kV西电绿线西电侧开环，后期要保持两侧运行状态，绿洲变和南热电的电磁环网点随着网架结构变化后期进行调整。

对于光伏电站和水电机组完善稳控策略，当电网出现事故时能够及时切除光伏电站和水电机组或者相关组合，同时对低压减载和低频减载定值不断完善。

3.5 枢纽变电站加装同期装置

当电网事故分成若干片区后，原来并网点只能在电厂侧进行并网，随着110kV系统电源点的减少，应考虑在枢纽变电站加装同期装置，当电网事故后可以进行快速并网，恢复主网架。

4 结论

结合石河子电网的基本特点，围绕小机组停运后对电网产生的影响，从五个方面提出了应对措施，对今后电网安全稳定运行，电网建设和管理有一定的借鉴意义。

[1]新疆电力科学研究院，新疆电网2012年安全稳定评估报告[R].乌鲁木齐，2011.

[2]石河子电力调度中心，石河子电网2017年运行方式[R].石河子，2017.

[3]杨伟龙，等.大唐珲春发电厂小机组停运对延边地区电网胡影响[J]，吉林电力.2018，36（6）