《光伏电站接入电网技术规定》...

国家电网公司企标Q/GDW147-2010光伏电站接入电网技术规定一、光伏发电大规模应用对电网运行提出的挑战一、光伏发电大规模应用对电网运行提出的挑战二、Q/GDW147-2010标准制定的背景三、Q/GDW147-2010标准解读近年来，光伏产业迅猛发展，国内光伏装机容量逐年增加，2008年国内光伏发电装机14万千瓦，2009年达到30万千瓦，预计2015年我国光伏装机容量有望突破500万千瓦，2020年突破2000万千瓦，而大规模光伏并网对电网运行提出了新的挑战。资源与负荷逆向分布带来的送出与消纳问题幅照强度波动性、随机性强，运行控制问题突出光伏分布式接入配电网对电网安全产生影响光伏分布式接入配电网对继电保护产生影响大量使用电力电子并网设备带来的电能质量问题严重一、光伏发电大规模应用对电网运行提出的挑战光伏并网发电的现状光伏并网发电的现状大规模光伏电站的电力输送问题。采用“集中开发、高压送出”模式开发的大规模光伏电站多集中在西北、华北等日照资源丰富的荒漠/半荒漠地区，这些地区一般地域范围广，但是本地负荷小，光伏电站的电力需要进行远距离输送。长距离输电的电压稳定性问题。随着光伏电站数量和规模的不断加大，光照强度短期波动和周期性变化引起的线路电压超限现象将逐步出现，这将成为制约大规模光伏电站建设开发的主要因素之一。光伏发电的运行控制特性完全由电力电子逆变器决定，没有转动惯量和阻尼特性，与常规发电机组有较大的区别。光伏发电的大规模接入对电网的安全稳定分析与控制提出了新的挑战。资源与负荷逆向分布带来的送出与消纳问题资源与负荷逆向分布带来的送出与消纳问题一、光伏发电大规模应用对电网运行提出的挑战光伏电源出力波动性和随机性特点明显，且光伏电站自身无惯性环节，呈现有功功率阶越性变化特点，需要增加电网的旋转备用容量进行调节；供电可靠性指标分析、电压无功控制、电能计量计费以及与电网自动化系统的信息交互等各种运行控制措施也存在技术问题。幅照强度波动性、随机性强，运行控制问题突出幅照强度波动性、随机性强，运行控制问题突出西藏羊八井100kW电站：最大功率变化率每分钟70％；浙江示范工程（运行3个月）：250kW屋顶工程实测最大功率变化率为每分钟20％60kW屋顶工程实测最大功率变化率为每分钟25％一、光伏发电大规模应用对电网运行提出的挑战光伏分布式接入配电网对电网安全产生影响光伏分布式接入配电网对电网安全产生影响西班牙3MW光伏电站项目：采用3个逆变器厂家的多种型号小型光伏逆变器并联运行，在真实电网故障的情况下电站继续运行，后带负荷人为重现此现象。（各型号逆变器已通过认证，此事件已提交IEC组织）1S2S光伏分布式接入配电网会带来特有的计划外孤岛运行问题，会威胁线路维护人员人身安全；造成与孤岛地区相连的用户供电质量受影响（频率和电压偏出正常运行范围）；孤岛电网与主网非同步重合闸造成操作过电压；单相分布式发电系统会造成系统三相负载欠相供电，目前所有的防孤岛检测算法均存在检测盲区。一、光伏发电大规模应用对电网运行提出的挑战光伏分布式接入配电网对继电保护产生影响光伏分布式接入配电网对继电保护产生影响在线路发生故障后，继电保护以及重合闸的动作行为都会受到光伏发电系统的影响。对基于断路器的三段式电流保护的影响最为显著。导致本线路保护的灵敏度降低及拒动；导致本线路保护误动；导致相邻线路的瞬时速断保护误动并失去选择性；导致重合闸不成功；……日本2.2MW太阳城项目：大量配电网保护更换；浙江示范工程：加装低周、低压解列、过流等保护；校核和调整10kV电流速断、延时电流速断、过流保护、反向故障保护定值。一、光伏发电大规模应用对电网运行提出的挑战光伏并网逆变器采用高频调制，易产生谐波；并联输出谐波放大现象难以预测与治理；输出功率不确定性易造成电网电压波动、闪变；需要电网配置相应电能质量治理装置。大量使用电力电子并网设备带来的电能质量问题严重大量使用电力电子并网设备带来的电能质量问题严重浙江示范工程在10kV接入、400V接入、220V接入系统中，都检测到谐波电流总畸变率偏高的问题。随着容量的增大，谐波电流对电网的影响将进一步加大。敦煌特许权招标工程接入审查时特定高次谐波超标，随着后续工程的上马，相应的解决方案正在制定之中。一、光伏发电大规模应用对电网运行提出的挑战一、光伏发电大规模应用对电网运行提出的挑战二、二、Q/GDWQ/GDW114747--20102010标准制定的背景标准制定的背景三、Q/GDW147-2010标准解读结合我国新能源发展战略，并根据国家能源局的要求，国家电网公司组织，2009年国网电科院牵头起草编制了《国家电网公司光伏电站接入电网技术规定》（试行）2009年5月16日，国网公司发策部组织系统内部专家在南京召开了对技术规定的第一次讨论会2009年6月16日，国家能源局组织相关行业专家在北京召开了第二次讨论会，史立山司长到会主持并作重要讲话2009年6月27日，国网公司发策部组织相关行业专家在北京召开了第三次讨论会2009年7月21日，《国家电网公司光伏电站接入电网技术规定（试行）》上报国家能源局，并在国网公司系统内实施执行二、《光伏电站接入电网技术规定》制定背景2010年，国家电网公司发展部下达企标编制计划，在原《光伏电站接入电网技术规定（试行）》基础上，经过修订后，形成《国家电网公司光伏电站接入电网技术规定（报批稿）》，标准号暂定Q/GDW147-2010。二、《光伏电站接入电网技术规定》制定背景2010年4月23日，国家电网公司发展部组织专家在南京召开讨论会，对修改后的初稿进行了研讨2010年11月12日、12月10日，国家电网公司发展部在北京主持召开《光伏电站接入电网技术规定》（送审稿）审查会，会后形成《光伏电站接入电网技术规定（报批稿）》一、光伏发电大规模应用对电网运行提出的挑战二、Q/GDW147-2010标准制定的背景三、三、Q/GDW147Q/GDW147--20102010标准解读标准解读其它要求其它要求并网性能并网性能光伏电站接入电网技术规定光伏电站接入电网技术规定电能质量要求功率控制与电压调节电网异常时的响应特性安全与保护一般原则通用技术条件电能计量要求通信与信号系统测试要求标准内容整体介绍标准内容整体介绍三、《光伏电站接入电网技术规定》标准解读按照光伏电站接入电网的电压等级，分为：按照光伏电站接入电网的电压等级，分为：3.13.1一般原则一般原则小型光伏电站－通过380V电压等级接入电网的光伏电站中型光伏电站－通过10kV~35kV电压等级接入电网的光伏电站大型光伏电站－通过66kV及以上电压等级接入电网的光伏电站三、《光伏电站接入电网技术规定》标准解读在线监测要求–需加装在线监测装置在线监测要求–需加装在线监测装置3.23.2电能质量电能质量大中型光伏电站数据能够远传小型光伏电站具备一年及以上的存储能力具体要求–参照现有相关国家和国际标准具体要求–参照现有相关国家和国际标准谐波GB/T14549《电能质量公用电网谐波》、GB/T24337《电能质量公用电网间谐波》电压偏差GB/T12325《电能质量供电电压偏差》电压波动和闪变GB/T12326《电能质量电压波动和闪变》电压不平衡度GB/T15543《电能质量三相电压不平衡》直流分量IEEE-1547三、《光伏电站接入电网技术规定》标准解读3.33.3功率和电压功率和电压需要安装有功功率控制系统，具备限制最大功率输出以及限制输出功率变化率的能力具备根据电网频率、调度部门指令等信号自动调节电站的有功功率输出的功能，确保输出功率及变化率不超过给定值光伏电站的起停操作需考虑最大功率变化率的约束有功功率调节有功功率调节基本原则：大中型光伏电站应具备相应电源特性，能够在一定程度上参与电网的电压和频率调节。三、《光伏电站接入电网技术规定》标准解读3.33.3功率和电压功率和电压基本原则：大中型光伏电站应具备相应电源特性，能够在一定程度上参与电网的电压和频率调节。三、《光伏电站接入电网技术规定》标准解读大中型光伏电站电压调节方式包括调节光伏电站的无功功率、无功补偿设备投入量以及调整变压器的变比等。在接入设计时，应重点研究其无功补偿类型、容量以及控制策略。对于专线接入公用电网的大中型光伏电站，其配置的容性无功容量能够补偿光伏电站满发时站内汇集系统、主变压器的全部感性无功及光伏电站送出线路的一半感性无功之和；其配置的感性无功容量能够补偿光伏电站送出线路的一半充电无功功率。无功电压调节无功电压调节对于T接于公用电网和接入用户内部电网的大中型光伏电站应根据项目工程的特点，结合电网实际情况论证其配置无功装置类型及容量范围。对于通过汇集系统升压至500kV（或750kV）电压等级接入公用电网的大中型光伏电站，其配置的容性无功容量能够补偿光伏电站满发时站内汇集系统、主变压器的感性无功及光伏电站送出线路的全部感性无功之和，其配置的感性无功容量能够补偿光伏电站送出线路的全部充电无功功率。3.33.3功率和电压功率和电压有功功率调节性能暂不作要求输出有功功率大于其额定功率的50％时，功率因数应不小于0.98（超前或滞后）。输出有功功率在其额定功率的20%-50%之间时，功率因数应不小于0.95（超前或滞后）小型光伏电站小型光伏电站基本原则：小型光伏电站当做负荷看待，应尽量不从电网吸收无功或向电网发出无功。三、《光伏电站接入电网技术规定》标准解读3.43.4电网异常时的响应特性电网异常时的响应特性基本原则：小型光伏电站当做负荷看待，在电网频率和电压发生异常时应尽快切除并网点电压最大分闸时间U0.5UN0.1秒50％UNU85%UN2.0秒85％UNU110%UN连续运行110%UNU135%UN2.0秒135%UNU0.05秒小型光伏电站在电网电压异常的响应要求参照GB/T19939-2005《光伏系统并网技术要求》三、《光伏电站接入电网技术规定》标准解读3.43.4电网异常时的响应特性电网异常时的响应特性基本原则：小型光伏电站当做负荷看待，在电网频率和电压发生异常时应尽快切除小型光伏电站在电网频率异常的响应要求：对于小型光伏电站，当并网点频率超过49.5~50.2赫兹的范围时，应在0.2秒内停止向电网线路送电。三、《光伏电站接入电网技术规定》标准解读3.43.4电网异常时的响应特性电网异常时的响应特性基本原则：大中型光伏电站应当做电源看待，应具备一定的耐受电网频率和电压异常的能力，能够为保持电网稳定性提供支撑。大中型光伏电站的低电压耐受能力要求当并网点考核电压在右图中电压轮廓线及以上的区域内时，光伏电站必须保证不间断并网运行并网点考核电压在右图电压轮廓线以下时，光伏电站停止向电网线路送电。注：对于三相短路故障和两相短路故障，考核电压为光伏电站并网点线电压；对于单相接地短路故障，考核电压为光伏电站并网点相电压。三、《光伏电站接入电网技术规定》标准解读光伏电站并网点电压跌至20％标称电压时，光伏电站能够保证不间断并网运行1s；光伏电站并网点电压在发生跌落后3s内能够恢复到标称电压的90％时，光伏电站能够保证不间断并网运行。3.43.4电网异常时的响应特性电网异常时的响应特性基本原则：大中型光伏电站应当做电源看待，应具备一定的耐受电网频率和电压异常的能力，能够为保持电网稳定性提供支撑。大中型光伏电站在电网频率异常下的允许运行时间频率范围运行要求低于48Hz根据光伏电站逆变器允许运行的最低频率或电网要求而定48Hz-49.5Hz每次低于49.5Hz时要求至少能运行10分钟49.5Hz-50.2Hz连续运行50.2Hz-50.5Hz每次频率高于50.2Hz时，光伏电站应具备能够连续运行2分钟的能力，实际运行时间由电网调度机构决定；此时不允许处于停止状态的光伏电站并网。高于50.5Hz在0.2秒内停止向电网线路送电，且不允许停运状态的光伏电站并网。三、《光伏电站接入电网技术规定》标准解读3.5