0 引言

燃氣發電機組的應用比較廣泛，不同的應用場景下發電機組運行模式也有所區別。例如，在沼氣發電應用方面，主要模式是發電上網，通過出售電力獲取收益。在石油天然氣應用方面，燃氣發電機組主要用于驅動壓縮機，屬于純粹的孤島運行。在天然氣熱電冷三聯供的應用方面，燃氣發電機組平時并網運行，一旦電網故障則轉換為孤島運行，為關鍵設備持續提供電力。

1 并網運行

并網運行定義：分布式能源系統發電機組與公共電網在用戶端并列運行，并向公共電網輸送電能的方式。

并網運行是最為常見的運行模式，對于發電機組而言也是最為簡單的運行模式。在并網運行模式下，發電機組需要通過電網狀態監測裝置，實時監測電網狀態。一旦電網發生故障，例如突然失電，監測裝置迅速給出信號，發電機組控制系統立即斷開出口斷路器，切斷與電網的聯系。在這種模式下，發電機組與電網斷開后即進入停機程序。

并網運行時，發電機組控制系統需要調節自身的參數，使其與電網參數一致方可并網，這個過程稱之為同步或者同期(synchronization)。具體來說，需要同步的參數是，相同的電壓、頻率、相序和相位。在發動機控制系統里面，可以預先設置允許的誤差范圍。

一旦達到允許同步的條件，控制系統自動發出合閘指令，使發電機組出口斷路器合閘。如果運行在手動模式，操作員也可以手動進行同步操作。

在并網運行模式下，發電機組控制系統運行方式為“功率模式”。機組按照滿功率或者預先設置的功率值輸出，但是從機組的運行效率、維護保養和排放限值等因素考慮，一般要求長期持續運行的功率百分比不低于50%。

2 孤島運行（孤網運行）

孤島運行定義：分布式能源系統發電機組與公共大電網完全脫開獨立運行的方式。

在孤島運行模式下，燃氣發電機組沒有電網的支撐，完全由自身提供負荷所需電能。發電機組的帶載性能決定了所能承載的負荷大小以及波動。ISO8528-5規定了G1-G4四個類別，分別對應不同的負荷種類和級別。發電機組廠商根據ISO8528-5的定義，給出了機組在相應的等級下最大能承受的負荷情況。

在孤島運行模式下，發電機組控制系統運行方式為“速度模式”。顧名思義，這個時候發電機組控制系統主要是由速度調節器起著核心作用。負荷在波動時，發電機組管理系統迅速調節燃氣和混合氣參數以應對出力變化。需要注意的是，負荷的波動不能超過發電機組的限定值。對于電機類負荷，需要注意其直接啟動電流為額定值的若干倍。通常，對于大電機應該通過軟啟動器、星三角或者變頻器進行啟動。

當同一段母線下有多臺發電機組并列運行時，需要進行負荷分配，包括有功功率的分配和無功功率分配。有功功率分配可以通過廠家提供的負荷分配線，或者類似的專用功能模塊實現。無功功率分配則通過給多臺發電機組的電壓調節器AVR設置相同的Droop參數實現。

3 并網不上網

并網不上網定義：分布式能源系統發電機組與公共電網在用戶端并列運行，不向公共電網輸送電能的方式。

由于各種原因，許多天然氣分布式能源項目無法向電網輸出電力，或者因經濟性不佳而有意不向電網輸出電力，這種即為并網不上網模式。但是發電機組仍然與電網連接，當發電機組功率比負荷小時，剩余電能由電網補充。在并網不上網模式下，一般由發電機組充當主用電源，電網作為備用電源。

并網不上網模式是根據工廠的用電負荷來自動控制機組輸出功率。通常需要發電機組控制系統實時監測并網開關處的功率方向，防止出現“逆功率”。具體來說，當發電機組功率大于負荷時，控制系統發出指令，降低發電機組的輸出功率。當一段母線上有多臺機組時，需要同時調節所有機組的功率。

4 并網和孤島自動切換

有些情況下，機組需要在并網和孤島模式間進行切換。當電網正常時，機組運行在并網模式。網電故障發生時，機組自動切換到孤島模式，機組保持持續運行不停機。這時需要注意的是，如果負荷高于發電機組的輸出功率，就需要切斷部分負荷。機組控制系統能夠根據負荷大小自動發出指令，在負荷即將超過額定功率時立即切斷部分負荷。在設計時，需要綜合考慮負荷的優先順序，把非關鍵負荷與關鍵負荷區別處理。

在發電機組控制系統檢測到電網恢復正常以后，能夠自動給機組發出指令，開始與電網同步的過程，并切換到并網模式。

5 總結

燃氣發電機組的控制模式由用戶的需求決定，在具體的控制系統功能的實現上，廠家根據機組數量，電氣連接方式，以及運行方式等配置不同的功能模塊或者控制柜。如有必要，現有的機組也可以進行改造，增減相應的配置。