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摘要：晋城市境内煤层气资源蕴藏丰富，开发前景广阔，文中特别对晋城市煤层气资源电力开发利用情况和对电网的影响进行了阐述，简要总结了目前煤层气电站的特点和运行特征，并提出了在煤层气资源电力开发过程中需要注意的事项。
关键词：煤层气资源 电力开发 注意事项
中图分类号：TD84
一、晋城境内煤层气资源分布情况
晋城市地处沁水煤田腹地，无烟煤变质程度高，地表覆盖较深，顶板坚硬致密，透气性极差，煤体的瓦斯含量达17.5～50立方米/吨，瓦斯压力在1.1～13.7Mpa。尤其在晋城市泽州西部、沁水、阳城交界处的三角地带，所有矿井都是高瓦斯矿，矿井瓦斯绝对涌出量最高达178立方米/分，相对涌出量最高达143m3/吨。位于晋城市沁水县境内，地处沁水盆地南部的沁水煤层气田，已探明该区域所蕴含甲烷浓度在95%以上的煤层气资源量约为6.85万亿立方米，占山西煤层气储量的三分之二强。
二、晋城市煤层气电力开发利用情况分析
（一）晋城市煤层气电力开发情况
2000年，山东胜利油田机械动力厂深入晋城部分煤矿进行多次考察调研，9月份，晋城市沁水县五里庙煤矿作为利用瓦斯发电试点的煤层气电站1台机组（装机容量0.4兆瓦）开始发电，同年晋煤集团寺河电站2台机组（4兆瓦）投产进行试运行。2000年以来，晋城煤层气电站以年均装机27.92兆瓦的增长速度迅猛发展，到2010年底，全市累计建成煤层气发电站29座，总装机容量283.64兆瓦。
2000年晋城市煤层气电站发电量0.04亿千瓦时，2005年达到2.41亿千瓦时，“十五”期间年均发电量增长率126.98%，2010年达到17.16亿千瓦时，“十一五”期间年均发电量增长率为48.08%。从2000年首座煤层气电站发电以来到2010年，煤层气电站发电量以年均83.34%增长速度高速发展，超过水、火电的发展
速度，成为晋城市电力生产的中坚力量。
（二）煤层气电力开发情况分析
煤层气电力开发属于国家鼓励的综合利用项目，在环境保护、经济效益、投资建设方面都体现出显著优势，较其它电力生产企业更具有竞争力，潜力巨大。煤层气电力开发对晋城经济和电力行业的促进和影响具体表现在以下几个方面：
1.改变晋城市电力能源结构。煤层气电力开发是有效利用新能源的方式之一，电站投资小，占地少，建设周期短，设备调整运输方便，经营灵活，其对晋城市新能源的利用和能源结构的变化带来了重大影响。2.拓宽煤炭企业多元发展道路。由于煤层气电力开发使用的是煤矿生产过程中伴生的危害其安全的低浓度瓦斯且可用发电的余热来制热、制冷，因此能源得以合理利用，从而提高能源的利用效率，并可降低安全风险和线路网损，提高资源利用率。3.缓解季节高峰压力，起到调峰作用。夏季和冬季负荷高峰期，采用燃气轮机等冷、热、电三联供电系统，可解决夏冬季的供冷和供热需要，同时也提供了一部分电力，降低电力峰荷，起到电力调峰的作用。
（三）晋城煤层气电站现状及特点
由于煤层气开发利用处于初级阶段，煤层气发电项目属于新兴产业，没有相关的规范条例，在投资环境相应宽松的条件下，部分煤层气发电业主在经济利益的驱动下纷纷上马发电项目。统观晋城市的煤层气电站情况，目前煤层气电站特点主要存在以下几点：
一是机组规模小、数量多。晋城市煤层气电站主要是依托煤矿建设的发电项目，煤层气电站规模小单机容量在400—800千瓦，电站的装机容量在400-5000千瓦之间，2008年才有单机容量1800千瓦的机组投运，目前晋城市并网运行的机组为247台；二是安全意识不高。发电公司管理人员对电网安全运行意识淡薄，没有电源点和电网规范运行的意识，给电网安全运行带来隐患。三是电力技术人员缺乏。电站生产运行人员参差不齐，运行人员均为农村人员，没有经过专业的業务培训和学习，主管生产的管理人员为煤矿机电人员，没有电厂管理经验和处理电厂、电网异常的技能，工作人员处理事故的能力不强。
三、煤层气发电对电力系统的影响
随着煤层气发电技术水平不断提高和成本的降低，煤层气发电机组在电力系统安装比例逐年高速增加，除个别电站以高电压等级专线并网外，大部分机组通过10千伏或0.4千伏电压等级并入电网，给电力系统规划、运行、保护等方面带来很多问题。其对电力系统影响主要包括以下几方面。
（一）配网规划难度增加。大量煤层气发电机组在电网随机投入和退出运行加大了负荷预测的不确定性，使统规划人员准确预测负荷增长情况难度增加；配电网规划侧重于动态规划，其动态属性同其维数密切相关，配电网本身节点数就非常多，大量煤层气发电机组接入配网系统，使得在所有可能网络结构中寻找最优网络布置方案更加困难；随着煤层气发电机组的不断接入使得配网对大型发电厂和输电的依赖逐步减少，原有的单向电源馈电潮流特性也发生变化。晋城配网原有小水电机组较多，随着煤层气机组的不断接入，机组类型及所采用能源的多样化，使得如何在配电网中确定合理的电源结构、如何协调和有效地利用各类型的电源成为迫切需要解决的问题。
（二）配网设备闲置，电网效益降低。煤层气电源的的接入使配网的部分些设备闲置或成为备用。如：当煤层气机组运行时，与配电系统相连的配电变压器和电缆线路常常因负荷小而轻载，导致配电系统部分设备成为相应的电源或负荷的备用设备，从而使配电网的成本增加，供电公司的效益下降。
四、煤层气资源在电力开发中应注意事项
通过对晋城市煤层气资源蕴藏量和开发现状及对电网的影响分析可知，晋城市煤层气开发潜力还很大，但在未来的电力开发中切不可盲目行事，应注意以下事项：
（一）、用动态的观点、从气量的实际涌出量、周围环境变化情况或更大范围内统筹规划煤层气发电工程。如在2003年新建的义城煤层气电站装机（容量为3*500千瓦），但随着煤矿的进一步开采，煤矿与原来的旧煤矿打通，煤层气涌出量大幅降低，目前只能维持1台机组发电。又如在2001年建设的加丰煤层气电站（500+2*400千瓦），由于2004年加丰村居民生活和取暖用气，煤矿所抽煤层气大部分被用于居民生活，导致电站只能维持800千瓦装机勉强运行。此外，随着中联煤层气有限责任公司等地面抽放公司的大规模开采，附近煤层气的涌出量将会受到影响。所以，规划建设一定要有全局和动态观念，统筹兼顾，慎重确定。
（二）、科学确定项目规模，既要避免装机容量过大，不能充分发挥机组效益，又要防止容量过小，有限资源不能充分利用。瓦斯排放量和瓦斯浓度是确定装机容量的基础，因按照有关规定和实际经验正确选用发电机组型号，科学计算发电出力，为合理确定电站规模提供可靠依据。
（三）、煤层气发电企业要严格按照国家计委下发的电力项目建设程序办理相应的前期工作，按照电网管理部门出台的并网电厂管理规定，认真履行相应的并网程序。煤层气电站作为电源点，必须有电网的支撑方可安全稳定运行。由于电网的特殊性质，为了保证并网电站的安全稳定运行，为了保证电网及周边电力用户的安全可靠，任何发电站（厂）在并网前都应向电网管理部门提供电站电气设备的相关参数和计划并网运行时间及并网需求，从而保证电网管理部门有足够的时间正确确定运行方式和完善相关的设备需求。
五、 结论
晋城市煤层气资源丰富，煤层气电力开发前途广阔，未来给区域发展将带来重大的影响。在开发方面需结合区域发展规划和电网发展规划统筹布点、合理建设，综合电源与电网联网的技术环节，保证电力开发和电网运行、煤矿运营全面和谐发展，为晋城经济的发展开拓更加节能、环保、经济的电力支撑。
参考文献：
[1] 郑剑，刘克，申金平.分布式供电系统对电网的影响[J].东北电力技术，2006，（4）：4-6，24.
[2] 胡学浩.分布式发电（电源）技术及其并网问题[J].电工技术杂志，2004，（ 10）：1-5
[3] 王敏，丁明.含分布式电源的配电系统规划[J].电力系统及其自动化学报，2004，16（6）：5-8，23.
[4] 莫颖涛.分布式发电及其对系统规划的影响[D].浙江：浙江大学，2006.
关键词：煤层气资源 电力开发 注意事项
中图分类号：TD84
一、晋城境内煤层气资源分布情况
晋城市地处沁水煤田腹地，无烟煤变质程度高，地表覆盖较深，顶板坚硬致密，透气性极差，煤体的瓦斯含量达17.5～50立方米/吨，瓦斯压力在1.1～13.7Mpa。尤其在晋城市泽州西部、沁水、阳城交界处的三角地带，所有矿井都是高瓦斯矿，矿井瓦斯绝对涌出量最高达178立方米/分，相对涌出量最高达143m3/吨。位于晋城市沁水县境内，地处沁水盆地南部的沁水煤层气田，已探明该区域所蕴含甲烷浓度在95%以上的煤层气资源量约为6.85万亿立方米，占山西煤层气储量的三分之二强。
二、晋城市煤层气电力开发利用情况分析
（一）晋城市煤层气电力开发情况
2000年，山东胜利油田机械动力厂深入晋城部分煤矿进行多次考察调研，9月份，晋城市沁水县五里庙煤矿作为利用瓦斯发电试点的煤层气电站1台机组（装机容量0.4兆瓦）开始发电，同年晋煤集团寺河电站2台机组（4兆瓦）投产进行试运行。2000年以来，晋城煤层气电站以年均装机27.92兆瓦的增长速度迅猛发展，到2010年底，全市累计建成煤层气发电站29座，总装机容量283.64兆瓦。
2000年晋城市煤层气电站发电量0.04亿千瓦时，2005年达到2.41亿千瓦时，“十五”期间年均发电量增长率126.98%，2010年达到17.16亿千瓦时，“十一五”期间年均发电量增长率为48.08%。从2000年首座煤层气电站发电以来到2010年，煤层气电站发电量以年均83.34%增长速度高速发展，超过水、火电的发展
速度，成为晋城市电力生产的中坚力量。
（二）煤层气电力开发情况分析
煤层气电力开发属于国家鼓励的综合利用项目，在环境保护、经济效益、投资建设方面都体现出显著优势，较其它电力生产企业更具有竞争力，潜力巨大。煤层气电力开发对晋城经济和电力行业的促进和影响具体表现在以下几个方面：
1.改变晋城市电力能源结构。煤层气电力开发是有效利用新能源的方式之一，电站投资小，占地少，建设周期短，设备调整运输方便，经营灵活，其对晋城市新能源的利用和能源结构的变化带来了重大影响。2.拓宽煤炭企业多元发展道路。由于煤层气电力开发使用的是煤矿生产过程中伴生的危害其安全的低浓度瓦斯且可用发电的余热来制热、制冷，因此能源得以合理利用，从而提高能源的利用效率，并可降低安全风险和线路网损，提高资源利用率。3.缓解季节高峰压力，起到调峰作用。夏季和冬季负荷高峰期，采用燃气轮机等冷、热、电三联供电系统，可解决夏冬季的供冷和供热需要，同时也提供了一部分电力，降低电力峰荷，起到电力调峰的作用。
（三）晋城煤层气电站现状及特点
由于煤层气开发利用处于初级阶段，煤层气发电项目属于新兴产业，没有相关的规范条例，在投资环境相应宽松的条件下，部分煤层气发电业主在经济利益的驱动下纷纷上马发电项目。统观晋城市的煤层气电站情况，目前煤层气电站特点主要存在以下几点：
一是机组规模小、数量多。晋城市煤层气电站主要是依托煤矿建设的发电项目，煤层气电站规模小单机容量在400—800千瓦，电站的装机容量在400-5000千瓦之间，2008年才有单机容量1800千瓦的机组投运，目前晋城市并网运行的机组为247台；二是安全意识不高。发电公司管理人员对电网安全运行意识淡薄，没有电源点和电网规范运行的意识，给电网安全运行带来隐患。三是电力技术人员缺乏。电站生产运行人员参差不齐，运行人员均为农村人员，没有经过专业的業务培训和学习，主管生产的管理人员为煤矿机电人员，没有电厂管理经验和处理电厂、电网异常的技能，工作人员处理事故的能力不强。
三、煤层气发电对电力系统的影响
随着煤层气发电技术水平不断提高和成本的降低，煤层气发电机组在电力系统安装比例逐年高速增加，除个别电站以高电压等级专线并网外，大部分机组通过10千伏或0.4千伏电压等级并入电网，给电力系统规划、运行、保护等方面带来很多问题。其对电力系统影响主要包括以下几方面。
（一）配网规划难度增加。大量煤层气发电机组在电网随机投入和退出运行加大了负荷预测的不确定性，使统规划人员准确预测负荷增长情况难度增加；配电网规划侧重于动态规划，其动态属性同其维数密切相关，配电网本身节点数就非常多，大量煤层气发电机组接入配网系统，使得在所有可能网络结构中寻找最优网络布置方案更加困难；随着煤层气发电机组的不断接入使得配网对大型发电厂和输电的依赖逐步减少，原有的单向电源馈电潮流特性也发生变化。晋城配网原有小水电机组较多，随着煤层气机组的不断接入，机组类型及所采用能源的多样化，使得如何在配电网中确定合理的电源结构、如何协调和有效地利用各类型的电源成为迫切需要解决的问题。
（二）配网设备闲置，电网效益降低。煤层气电源的的接入使配网的部分些设备闲置或成为备用。如：当煤层气机组运行时，与配电系统相连的配电变压器和电缆线路常常因负荷小而轻载，导致配电系统部分设备成为相应的电源或负荷的备用设备，从而使配电网的成本增加，供电公司的效益下降。
四、煤层气资源在电力开发中应注意事项
通过对晋城市煤层气资源蕴藏量和开发现状及对电网的影响分析可知，晋城市煤层气开发潜力还很大，但在未来的电力开发中切不可盲目行事，应注意以下事项：
（一）、用动态的观点、从气量的实际涌出量、周围环境变化情况或更大范围内统筹规划煤层气发电工程。如在2003年新建的义城煤层气电站装机（容量为3*500千瓦），但随着煤矿的进一步开采，煤矿与原来的旧煤矿打通，煤层气涌出量大幅降低，目前只能维持1台机组发电。又如在2001年建设的加丰煤层气电站（500+2*400千瓦），由于2004年加丰村居民生活和取暖用气，煤矿所抽煤层气大部分被用于居民生活，导致电站只能维持800千瓦装机勉强运行。此外，随着中联煤层气有限责任公司等地面抽放公司的大规模开采，附近煤层气的涌出量将会受到影响。所以，规划建设一定要有全局和动态观念，统筹兼顾，慎重确定。
（二）、科学确定项目规模，既要避免装机容量过大，不能充分发挥机组效益，又要防止容量过小，有限资源不能充分利用。瓦斯排放量和瓦斯浓度是确定装机容量的基础，因按照有关规定和实际经验正确选用发电机组型号，科学计算发电出力，为合理确定电站规模提供可靠依据。
（三）、煤层气发电企业要严格按照国家计委下发的电力项目建设程序办理相应的前期工作，按照电网管理部门出台的并网电厂管理规定，认真履行相应的并网程序。煤层气电站作为电源点，必须有电网的支撑方可安全稳定运行。由于电网的特殊性质，为了保证并网电站的安全稳定运行，为了保证电网及周边电力用户的安全可靠，任何发电站（厂）在并网前都应向电网管理部门提供电站电气设备的相关参数和计划并网运行时间及并网需求，从而保证电网管理部门有足够的时间正确确定运行方式和完善相关的设备需求。
五、 结论
晋城市煤层气资源丰富，煤层气电力开发前途广阔，未来给区域发展将带来重大的影响。在开发方面需结合区域发展规划和电网发展规划统筹布点、合理建设，综合电源与电网联网的技术环节，保证电力开发和电网运行、煤矿运营全面和谐发展，为晋城经济的发展开拓更加节能、环保、经济的电力支撑。
参考文献：
[1] 郑剑，刘克，申金平.分布式供电系统对电网的影响[J].东北电力技术，2006，（4）：4-6，24.
[2] 胡学浩.分布式发电（电源）技术及其并网问题[J].电工技术杂志，2004，（ 10）：1-5
[3] 王敏，丁明.含分布式电源的配电系统规划[J].电力系统及其自动化学报，2004，16（6）：5-8，23.
[4] 莫颖涛.分布式发电及其对系统规划的影响[D].浙江：浙江大学，2006.