海外薄弱电网下电站项目的运行服务

海外薄弱电网下电站项目的运行服务

胡效庆

中电建电力投资集团有限公司巴基斯坦分公司   甘肃省兰州市    730030

摘要：随着风电、光伏项目推广以及直流输电工程、电气化交通的快速发展，电力系统的电子变流器数量占比提高，同时，长距离供电网以及区域电网中变压器数量也相应增加，使得电网具有“低短路比”特征。文章以此为背景，结合某海外电站项目，首先说明了该电站的潜在隐患，其次分析了跳闸、触发OPC的原因，最后从运行服务人员的视角出发，围绕运行服务内容、如何解决上述问题以及最终取得的效果展开了讨论，并对运行服务的注意事项进行了总结，以供参考。

关键词：海外项目；薄弱电网；电站运行服务

前言

调查发现，近几年，“薄弱电网”现象越来越明显，该现象在海外地区较为常见，通常会给电站项目的稳定运行造成不良影响。目前，国内以及大多数发达国家的电网建设水平较高，管理技术也较为先进，电网频率的稳定性良好，然而，在多数中东和非洲国家，由于电网频率的波动范围较大，使得电站项目的运行服务难度极高。鉴于此，本文重点研究海外薄弱电网电站运行服务措施，通过采取科学的运行调度方法，为电网电站项目的可靠运行提供技术支持。

1项目介绍

本次研究的对象是机组容量为2×660MW超临界参数燃煤汽轮发电机组的薄弱电网电站，500kV升压站接线方式是3/2接线。项目位于巴基斯坦卡拉奇，当地的气候特征是高湿、高温，年平均湿度为60%，最小湿度20%，最大湿度95%，夏季温度最高月份的平均温度是36℃。设计方案将相对湿度定为60%，电气设备的环境温度定为50℃，其它设备的环境温度定为40℃，环境湿球温度是26.8℃，凝汽器的背压为10.2KPa，循环水的进水温度在33℃左右。机组并网运行至今的运行、维护工作，均由中巴双方人员共同完成。

目前，该电站发电量能够达到该国发电量的10%~15%。然而，电站在运行过程中，先后出现了以下问题：①电网频率过高，进而触发OPC的情况②调机③跳闸[1]。近几年，该国对电力的需求大幅增加，现有供电能力和电力需求之间的矛盾愈演愈烈，外在表现即为电网频繁发生故障，只有尽快确定问题成因和解决方案，才能避免矛盾进一步加剧，制约当地经济以及社会的发展。

2电站潜在隐患

海外薄弱电网下的电站项目通常包括以下几种类型：首先，火力发电站。为应对电力需求的增长，通常会建设基于燃煤、燃油或天然气的火力发电站，其优点在于能够快速响应电力需求，确保当地电力供应稳定。其次，可再生能源电站。气候条件适宜的地区，可以建设可再生能源电站，如风力发电站，利用当地的自然能源，减少对传统能源的依赖以及对环境的影响。最后，分布式能源电站。在偏远地区或岛屿地区，传统的电网建设成本较高，为了解决这个问题，可以选择建设分布式能源电站，如小型太阳能发电设备，以满足当地的电力需求。

项目所在地的电网规模偏小，电站占比高，发电机、机组的运行状态均会直接影响电网频率。电网高频可能致使汽轮机转速超出阈值，触发OPC，中压、高压调阀关闭，若不尽快解决该问题，将增加以下事故的发生率：其一，OPC机组不出力，电网负荷受机组停运影响而下降，在拉低电网频率的同时，压垮上游发电机、其他正常运行的电站，从而导致电网全线崩溃。其二，若OPC动作后运行人员处理不当会造成机组跳闸。另外，调查发现，本项目电站发电量在电网中的占比极高，此前，电网共出现116次跳闸故障，其中，有23次造成了厂用电停电。考虑到项目方关于薄弱电网电站运行的经验十分有限，因此，要想从容应对可能出现的问题，应了解问题成因，并提前制定切实可行的解决方案。

3现存问题成因

实地调查后发现，本项目机组跳闸的原因如下：电网频率达到或超过51.5Hz、额定转速超过3090r/min，汽轮机将自行触发OPC[2]。调查发现，项目所在地的火电机组均具备OPC保护功能，一旦电网出现计划外的高频突变情况，火电机组便会触发OPC，由此而带来的连锁反应，包括电网负荷大幅震荡、低周波突变等[3]。另外，考虑到频繁触发保护会损伤叶片、调阀等构件，因此，项目方应做到严格控制汽轮机OPC的次数，由此为电厂设备、电网安全性提供保障。

4电站运行服务说明

4.1工作内容

本项目中，项目方的工作内容包括：第一，监控电站的运行情况，通过实时监测，及时发现并处理问题，确保电站正常运行。第二，由于薄弱电网具有负荷变化大、电压不稳定等问题，需要在最短时间内排除故障，以保证连续供电，因此，项目方要对设备可能发生的故障进行快速诊断，并提供相应的维修服务。第三，根据当地条件和需求，对电站运行模式以及参数加以优化。例如，根据电网负荷情况，调整电站的输出功率，以适应电网的变动。第四，薄弱电网可能会遇到电力供应不足的情况，因此，要尽快落实能源管理工作，合理安排发电计划，以最大程度地满足当地需求。第五，为工作人员提供培训和技术支持，使其能够熟练操作设备、完成常规维护和故障处理。第六，建立风险管理机制，制定相应的应急预案，确保电站运行的安全性还有可靠性。

4.2具体方案

分析发现，项目所在地稍显恶劣的环境条件无形中影响着运行服务质量，虽然项目方可以证明问题原因与环境相关，但该说法往往难以被客户完全接受。鉴于此，出于增强自身执行能力的考虑，项目方决定细化问题原因，针对除环境因素外的其他因素，分别制定切实可行的解决对策，具体包括：一是预估电网高频率，确定其所需负荷减少量具体数值，在此基础上，控制锅炉负荷，避免电网频率持续上升，进而触发OPC。二是修正OPC阈值，保证经过修正的阈值与汽轮机情况相符，由此达到分散、规避潜在风险的目的。三是预判电路可能出现的事故，根据预判结果，对电站出力作出调整，确保电网侧事故可控。四是从保护供油系统的层面出发，对OPC保护逻辑加以调整，使其更具有针对性和可行性。

4.3应用效果

项目方从实际出发，联合客户针对不同问题制定了相应的解决方案，有效解决了机组频繁触发OPC的问题，在保证机组稳定、高效运行的前提下，使自身服务质量得到大幅提升。以上技术手段落实后的数年间，该电站仅有一台发电机组出现跳闸情况，并未引起全国大范围停电。

5注意事项

针对薄弱电网电站所开展运行服务工作，需要注意以下几点：（1）提前了解当地电网的情况，包括电压稳定性、频率范围等，以确保尽快适应当地运行环境。（2）薄弱电网电站极易遇到电压波动、频率偏差、短时停电等问题，因此，有关人员需要提前开展技术适应性评估，判断电站设备、系统是否适应电网的特点，并根据评估结果进行相应调整和改进。（3）在电站中引入备用能源和储能系统，应对薄弱电网的不稳定性。其中，发电机组、太阳能板等备用能源可以提供额外的电力供应，锂电池等储能系统则负责存储电力，应对机组计划外停机等突发情况。（4）建立有效的监控、维护体系，及时检测电压、频率等参数，实时传输数据，以供分析和预测。（5）为当地人员提供培训和技术支持，使其能够熟练操作设备以及系统，独立进行日常运行和维护工作。（6）遵守当地的法规和监管要求，确保项目合规。

6结论

针对电网容量较为薄弱、管理水平不理想的海外电站所开展运行服务工作，应彻底摒弃稳定电网运行服务的思想与手段，转而以潜在隐患和问题成因为导向，确定工作方向和具体策略。事实证明，只有这样才能使薄弱电网、电站更加可靠，并确保电网、电站作用得到最大限度发挥。

参考文献：

[1]钱国明,孟杰,朱海东,等.基于调频服务的新型光-储电站容量规划及运行策略[J].中国电力,2023,56(06):132-138+147.

[2]陈谦,刘文锋.储能参与辅助服务市场的应用及计算方法[J].现代信息科技,2021,5(18):152-154.

[3]方宇晨,赵书强.聚光型太阳能电站与风电场联合优化运行及竞价策略[J].中国电机工程学报,2020,40(01):39-49+372.