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[摘 要]近些年来，分布式电源得到更多关注，分布式电源装机容量也随之增加。尤其是在可持续发展理念下，我国国内能源走节能、绿色之路。首先能源利用的可再生利用，是分布电源的重要部分。在该背景下，煤矿瓦斯受到利用、重视。本文主要分析煤矿瓦斯发电在分布式电源中的运用，探讨煤矿瓦斯发电技术优点。
[关键词]煤矿瓦斯；发电；分布式电源
中图分类号：TD712 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）17-0344-01
近些年来，随着全球注重可再生能源，例如太阳能、地热能和风能开发利用度越来越高，特别是环保型发电机技术，已进入到实际运用阶段。例如燃烧发电、风力发电和太阳能发电，许多国家已投入使用。目前，煤礦瓦斯作为燃料发电的主要成分，我国大部分煤矿瓦斯发电厂已实现了并网发电，即分布式电源利用。笔者根据自身多年的发电企业从业经验，主要分析煤矿瓦斯在分布式电源中的应用。
一.分布式电源定义
对于煤矿瓦斯发电技术，在分布式电源中运用研究，首先要解释分布式电源。根据国际分布式能源联盟WADE的定义，分布式电源是由发电系统构成，这些系统在很近地方、消费地点发电，对发电废能高效利用，产生热、电，建立现场端可再生能源，包含废热、多余压差和现场废弃，构成电能循环利用系统。通过这些系统综合，构成分布式能源系统，不考虑技术规模、燃烧系统联网与否。
同时，分布式电源不是指柴油发电机的燃煤小火力发电厂和紧急备用电源，是指沼气、煤层气和天然气等燃烧，依靠燃烧燃气轮机和内燃机，通过太阳能光伏发电和微型气轮机发电，以氢气和天然气为燃料，通过小型风力发电和生物质能发电。因其环保和效率具有优越性，在部分方面获得一定发展，应用范围十分广泛。例如办公楼、医疗机构和大型商场。
二.煤矿瓦斯发电
首先，瓦斯发电系统。对于瓦斯发电，在模块开采时所获得瓦斯气，瓦斯气内包含的热能，燃烧之后释放、转换电能，是一种能量转换过程。现阶段，瓦斯发电主要有三类：汽轮发电机、燃气轮机与燃气发动机。在煤矿发电厂，通过煤层气发电机组和输送系统，利用余热利用系统和并网供电系统。煤层气输送系统是利用管道，由井下输送瓦斯气体到发电设备，发电机组系统是通过瓦斯爆炸，产生功能发电的机组设备。余热利用系统是在发电过程中产生热能，保障生活和工作用电，既可改善工作条件和生活环境，又能节约资源。并网供电系统是将所发电能，利用变压作用，并入到主电网。
其次，煤矿瓦斯发电现状。截止目前，我国瓦斯发电机组一共有1356台，装机总容量高达92万KW，我国山西晋城的12万KW瓦斯发电厂，是世界规模最大的发电厂，一年可产生电量8.5亿KW`H，已实现了并网发电。
第三，煤矿瓦斯发电。对煤矿瓦斯进行开发利用，可取得良好经济效益，目前，我国天然气、煤炭、石油等传统能源价格逐渐上涨，对煤矿瓦斯进行开发利用，可与煤矿开采工程同步进行，能够节省工程成本。我国82%煤矿矿难，是因瓦斯突出、爆炸引起，抽取煤矿瓦斯之后发电，可降低矿道瓦斯留存率，防止事故发生，保障生产安全、有效运行。另外，煤矿瓦斯成分是甲烷，属于温室气体的主要成分，甲烷破坏大气臭氧的伤害是CO2的25倍左右。若开发利用煤矿瓦斯，可降低碳排放量，促进节能减排。
三.煤矿瓦斯发电厂的并网运行
首先，并网运行内涵。我们所说并网运行，是瓦斯发电机组处于正常运行状态下，和常规配电网连接，实现主回路相通，一般设置公共连接点，经过逆变器、电缆线、变压器连接。
其次，并网方式。按照无电网功率的交换方式，将煤矿瓦斯发电厂的机组并网运行，主要分为两类：普通并网、并网不上网。并网不上网，是禁止向外输送瓦斯发电机组功率，功率流向是电网输送至发电机组。而普通并网是指电网向发电机组输送剩余功率。
第三，并网电压。对于瓦斯发电机组的并网运行，必须严格规定并网电压，发电机组容量也直接影响了并网电压。一般而言，瓦斯发电机组并网配电系统，电压一般小于35kv等级，根据不同煤矿瓦斯发电机组容量，选择并网电压，通常是机组容量越大，则并网电压越大。
四.煤矿瓦斯发电厂的并网运行影响因素
对于煤矿瓦斯发电，作为分布式电源的重要能源来源，在分布式电源运用中，主要分为并网运行和独立运行两种方式。如果煤矿瓦斯发电能够独立运行，很难确保供电电能质量。例如供电功率和连续性。如果添加柴油发电机、储能设备，实现并网互补，在某种程度上，可提升供电质量，但会增加投资和维护成本。因此，在电力系统、煤矿瓦斯发电厂，并入到主网运行，在平时，以煤矿瓦斯发电，如果电力不足，可从电网获取电能，以大电网支撑，保障煤矿瓦斯发电经济性前提下，确保系统可靠、安全运行。然而，煤矿发电厂实现并网运行，对电网有一定影响。
首先，影响供电电压。因电网电压稳定性属于全局性问题，若某一负荷点发生电压质量恶化，扩展至全系统，会影响整个系统运行，甚至产生电压崩溃，导致严重后果。煤矿瓦斯并入到主网后，对输配电网络，直接影响了一般用户供电。所以，必须严格控制好瓦斯发电厂电压。按照并网分布式特点，根据电源机组容量，确定不同并网电压，通常容量愈大，则并网电压愈大。对于我国并网电压，通常为400v，少许容量超过几千千瓦并网电压，一般为10.5kv。
其次，电压波动影响。从普通煤矿瓦斯发电厂的角度来看，其发电机组的惯性和容量都较小。针对煤矿瓦斯发电厂，由于机组容量较小，惯性较小，易受负荷变化冲击。如果煤矿瓦斯发电机组，随着负荷变化，对整机组出力进行调整。若机组控制系统调整不合理，调整量不符合实际负荷，会导致发电机组在较长时间内，出口处电压幅值处于一种周期性波动状态，进而影响了电能质量。
第三，运行频率范围影响。在电力系统中，必须保证所有节点频率一致，方可保证电力系统安全运行。对于煤矿瓦斯发电厂并网运行，需保障电网频率、发电频率一致。若机组容量较小，则系统所占比例也小。所以，煤矿瓦斯发电机组，在启动和停止机组时，对系统频率影响较小。然而，电力系统频率变化，会影响煤矿瓦斯发电机组。如果发电厂机组选择同步发电机，并网运行过程中，发电机频率和电网频率需保持一致，煤矿瓦斯控制系统对电网频率进行检测，合理调整发电机转速。
第四，功率因数影响。保证电力系统稳定性，必须保证系统的无功率支持。如果瓦斯发电机组处于停止运行状态，配电网络则无功损失。为降低配电系统的依赖性，确保机组停止运行之后，供电系统电压仍然稳定，煤矿瓦斯发电机组需保持高功率因数运行。另外，在发电机组与电网并网位置，需安装无功补偿装置。
五.结束语
综上所述，瓦斯发电运用范围越来越广，我国大多数瓦斯发电厂已实现并网并行。立足我国实际，瓦斯发电优势巨大，但也存在一些问题，例如分布式电源并网的电网规划、负荷预测影响。另外，配电系统的电压分布和网损情况都会直接受到煤矿瓦斯发电厂的影响，常用的量化分析配电系统电压分布和网损情况的方法为潮流计算。还需要专业人员的进一步研究和开发，实现能源的可再生利用和可持续发展。
参考文献
[1]高炯.瓦斯发电作为分布式电源在电力系统中的应用与研究[J]. 科技资讯，2011，30：145.
[2]孙虎.瓦斯发电系统模块建模与仿真研究[D].中国矿业大学，2014.
[3]田书然.分布式光伏电源并网发电可行性研究[D].山东大学，2014.
[4]杨洋.煤矿地面瓦斯抽采站安全监控系统的开发[D].安徽理工大学，2009.
[5]孔丽.含分布式电源的主动配电网电压特性的研究[D].北京交通大学，2012.
[关键词]煤矿瓦斯；发电；分布式电源
中图分类号：TD712 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）17-0344-01
近些年来，随着全球注重可再生能源，例如太阳能、地热能和风能开发利用度越来越高，特别是环保型发电机技术，已进入到实际运用阶段。例如燃烧发电、风力发电和太阳能发电，许多国家已投入使用。目前，煤礦瓦斯作为燃料发电的主要成分，我国大部分煤矿瓦斯发电厂已实现了并网发电，即分布式电源利用。笔者根据自身多年的发电企业从业经验，主要分析煤矿瓦斯在分布式电源中的应用。
一.分布式电源定义
对于煤矿瓦斯发电技术，在分布式电源中运用研究，首先要解释分布式电源。根据国际分布式能源联盟WADE的定义，分布式电源是由发电系统构成，这些系统在很近地方、消费地点发电，对发电废能高效利用，产生热、电，建立现场端可再生能源，包含废热、多余压差和现场废弃，构成电能循环利用系统。通过这些系统综合，构成分布式能源系统，不考虑技术规模、燃烧系统联网与否。
同时，分布式电源不是指柴油发电机的燃煤小火力发电厂和紧急备用电源，是指沼气、煤层气和天然气等燃烧，依靠燃烧燃气轮机和内燃机，通过太阳能光伏发电和微型气轮机发电，以氢气和天然气为燃料，通过小型风力发电和生物质能发电。因其环保和效率具有优越性，在部分方面获得一定发展，应用范围十分广泛。例如办公楼、医疗机构和大型商场。
二.煤矿瓦斯发电
首先，瓦斯发电系统。对于瓦斯发电，在模块开采时所获得瓦斯气，瓦斯气内包含的热能，燃烧之后释放、转换电能，是一种能量转换过程。现阶段，瓦斯发电主要有三类：汽轮发电机、燃气轮机与燃气发动机。在煤矿发电厂，通过煤层气发电机组和输送系统，利用余热利用系统和并网供电系统。煤层气输送系统是利用管道，由井下输送瓦斯气体到发电设备，发电机组系统是通过瓦斯爆炸，产生功能发电的机组设备。余热利用系统是在发电过程中产生热能，保障生活和工作用电，既可改善工作条件和生活环境，又能节约资源。并网供电系统是将所发电能，利用变压作用，并入到主电网。
其次，煤矿瓦斯发电现状。截止目前，我国瓦斯发电机组一共有1356台，装机总容量高达92万KW，我国山西晋城的12万KW瓦斯发电厂，是世界规模最大的发电厂，一年可产生电量8.5亿KW`H，已实现了并网发电。
第三，煤矿瓦斯发电。对煤矿瓦斯进行开发利用，可取得良好经济效益，目前，我国天然气、煤炭、石油等传统能源价格逐渐上涨，对煤矿瓦斯进行开发利用，可与煤矿开采工程同步进行，能够节省工程成本。我国82%煤矿矿难，是因瓦斯突出、爆炸引起，抽取煤矿瓦斯之后发电，可降低矿道瓦斯留存率，防止事故发生，保障生产安全、有效运行。另外，煤矿瓦斯成分是甲烷，属于温室气体的主要成分，甲烷破坏大气臭氧的伤害是CO2的25倍左右。若开发利用煤矿瓦斯，可降低碳排放量，促进节能减排。
三.煤矿瓦斯发电厂的并网运行
首先，并网运行内涵。我们所说并网运行，是瓦斯发电机组处于正常运行状态下，和常规配电网连接，实现主回路相通，一般设置公共连接点，经过逆变器、电缆线、变压器连接。
其次，并网方式。按照无电网功率的交换方式，将煤矿瓦斯发电厂的机组并网运行，主要分为两类：普通并网、并网不上网。并网不上网，是禁止向外输送瓦斯发电机组功率，功率流向是电网输送至发电机组。而普通并网是指电网向发电机组输送剩余功率。
第三，并网电压。对于瓦斯发电机组的并网运行，必须严格规定并网电压，发电机组容量也直接影响了并网电压。一般而言，瓦斯发电机组并网配电系统，电压一般小于35kv等级，根据不同煤矿瓦斯发电机组容量，选择并网电压，通常是机组容量越大，则并网电压越大。
四.煤矿瓦斯发电厂的并网运行影响因素
对于煤矿瓦斯发电，作为分布式电源的重要能源来源，在分布式电源运用中，主要分为并网运行和独立运行两种方式。如果煤矿瓦斯发电能够独立运行，很难确保供电电能质量。例如供电功率和连续性。如果添加柴油发电机、储能设备，实现并网互补，在某种程度上，可提升供电质量，但会增加投资和维护成本。因此，在电力系统、煤矿瓦斯发电厂，并入到主网运行，在平时，以煤矿瓦斯发电，如果电力不足，可从电网获取电能，以大电网支撑，保障煤矿瓦斯发电经济性前提下，确保系统可靠、安全运行。然而，煤矿发电厂实现并网运行，对电网有一定影响。
首先，影响供电电压。因电网电压稳定性属于全局性问题，若某一负荷点发生电压质量恶化，扩展至全系统，会影响整个系统运行，甚至产生电压崩溃，导致严重后果。煤矿瓦斯并入到主网后，对输配电网络，直接影响了一般用户供电。所以，必须严格控制好瓦斯发电厂电压。按照并网分布式特点，根据电源机组容量，确定不同并网电压，通常容量愈大，则并网电压愈大。对于我国并网电压，通常为400v，少许容量超过几千千瓦并网电压，一般为10.5kv。
其次，电压波动影响。从普通煤矿瓦斯发电厂的角度来看，其发电机组的惯性和容量都较小。针对煤矿瓦斯发电厂，由于机组容量较小，惯性较小，易受负荷变化冲击。如果煤矿瓦斯发电机组，随着负荷变化，对整机组出力进行调整。若机组控制系统调整不合理，调整量不符合实际负荷，会导致发电机组在较长时间内，出口处电压幅值处于一种周期性波动状态，进而影响了电能质量。
第三，运行频率范围影响。在电力系统中，必须保证所有节点频率一致，方可保证电力系统安全运行。对于煤矿瓦斯发电厂并网运行，需保障电网频率、发电频率一致。若机组容量较小，则系统所占比例也小。所以，煤矿瓦斯发电机组，在启动和停止机组时，对系统频率影响较小。然而，电力系统频率变化，会影响煤矿瓦斯发电机组。如果发电厂机组选择同步发电机，并网运行过程中，发电机频率和电网频率需保持一致，煤矿瓦斯控制系统对电网频率进行检测，合理调整发电机转速。
第四，功率因数影响。保证电力系统稳定性，必须保证系统的无功率支持。如果瓦斯发电机组处于停止运行状态，配电网络则无功损失。为降低配电系统的依赖性，确保机组停止运行之后，供电系统电压仍然稳定，煤矿瓦斯发电机组需保持高功率因数运行。另外，在发电机组与电网并网位置，需安装无功补偿装置。
五.结束语
综上所述，瓦斯发电运用范围越来越广，我国大多数瓦斯发电厂已实现并网并行。立足我国实际，瓦斯发电优势巨大，但也存在一些问题，例如分布式电源并网的电网规划、负荷预测影响。另外，配电系统的电压分布和网损情况都会直接受到煤矿瓦斯发电厂的影响，常用的量化分析配电系统电压分布和网损情况的方法为潮流计算。还需要专业人员的进一步研究和开发，实现能源的可再生利用和可持续发展。
参考文献
[1]高炯.瓦斯发电作为分布式电源在电力系统中的应用与研究[J]. 科技资讯，2011，30：145.
[2]孙虎.瓦斯发电系统模块建模与仿真研究[D].中国矿业大学，2014.
[3]田书然.分布式光伏电源并网发电可行性研究[D].山东大学，2014.
[4]杨洋.煤矿地面瓦斯抽采站安全监控系统的开发[D].安徽理工大学，2009.
[5]孔丽.含分布式电源的主动配电网电压特性的研究[D].北京交通大学，2012.