国网电科院_光伏电站接入电网技术规定

1.各种储能器件的特性近10年全球太阳能光伏产业年均增长41.3%，近5年为49.5%。中国已经为世界上最大的光伏电池组件生产国，2008年产量达到了2540MW，约占世界产量的40%。2009年产量更是达到了3.3GW2009年3月26日颁布光电建筑应用财政补助政策、2009年7月26日颁布“金太阳示范工程”政策，敦煌10MW光伏项目成功招标，将大力推动建筑光电和大规模光伏电站的建设。各种规划目标均提到，到2020年中国光伏发电的装机总量将达到2000万千瓦。国内太阳能发电发展形势逼人1.编制背景及基本原则《可再生能源法修正案》明确要求：“电网企业应当与按照可再生能源开发利用规划建设，依法取得行政许可或者报送备案的可再生能源发电企业签订并网协议，全额收购其电网覆盖范围内符合并网技术标准的可再生能源并网发电项目的上网电量。发电企业有义务配合电网企业保障电网安全。”《可再生能源发展“十一五”规划》提出，到2010年初步建立可再生能源技术创新体系，具备较强的研发和技术集成能力；制定建筑物光伏并网、大型光伏并网、太阳能热发电并网的技术标准。国家电网公司积极响应国家新能源的发展战略，促进光伏发电大规模应用。国内太阳能发电发展形势逼人1.编制背景及基本原则现有标准GB/T19939-2005《光伏系统并网技术要求》GB/T20046-2006《光伏(光伏发电)系统电网接口特性》仅针对小型光伏电站电能质量和基本安全性提出了要求。GB/Z19964-2005《光伏发电站接入电力系统技术规定》已超使用期限；缺少电网的规划、安全运行和可靠性等重要内容；尚未建立光伏并网的检测标准和管理体系；现有技术标准不能满足光伏电站大规模并网的需要1.编制背景及基本原则不利于光伏逆变器厂商设计开发与电网要求相适应的并网逆变器产品。不利于光伏电站进行规范化的光伏系统设计和设备选型。不利于电网进行技术升级提升接纳光伏发电的能力。不利于光伏电站与电网的协调控制和安全稳定运行。标准的欠缺不利于光伏发电在国内的推广应用1.编制背景及基本原则2009年，根据国家能源局的要求、国家电网公司组织编制了《光伏电站接入电网技术规定》2009年5月16日，国家电网公司组织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2009年6月27日，国家电网公司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，《光伏电站接入电网技术规定（试行）》上报国家能源局，并在国家电网公司经营区域内试行。目前，该规定正计划上升为国家电网公司企业标准。1.编制背景及基本原则技术规定的编制应充分利用现有的国际国内标准，与现行标准不冲突、不抵触。充分借鉴已有的国际国内标准标准号名称国外IEC61727-2004光伏（PV）系统-电网接口特性IEC61173-1992光伏发电系统过压保护导则IEC62116-2008并网光伏逆变器防孤岛测试标准IEEE1373-1999并网光伏系统测试方法和规程推荐标准IEEE929-2000光伏系统电网接口推荐标准IEEE1547-2003分布式电源并网接口标准UL1741-2001应用于电力系统的逆变器、控制器标准VDE0126.1.1-2006低压配电网用逆变器规范国内GB-Z19964-2005光伏发电站接入电力系统技术规定GB-T19939-2005光伏系统并网技术要求GB-T20046-2006光伏（PV）系统电网接口特性1.编制背景及基本原则长远来看，太阳能发电在2030年后具备成为战略能源的资源、技术、成本和环境优势，2050年后可能成为重要的能源供应来源。我国的太阳能光伏发电与欧洲等国家以“分散开发、低电压就地接入”的发展方式不同，呈现出“大规模集中开发、中高压接入”与“分散开发、低电压就地接入”并举的发展趋势。为应对光伏发电在电网电源中的比例快速提高，必须考虑其对电网电压频率控制的影响，对光伏电站进行科学合理的调度运行控制。综合考虑我国光伏发电发展的特点和趋势1.编制背景及基本原则提高等新能源发电系统的自身能力，使其能够具备接近或达到常规发电机组的运行性能；建立新能源发电系统的信息化、自动化平台与相关标准，提高新能源电站自身的自动化水平，实现新能源发电的可预测、可控制与可调度。实现新能源电站的智能控制，有效挖掘新能源电站支撑电网运行的能力，实现电站与电网的互动。结合未来智能电网对新能源电站提出的要求1.编制背景及基本原则目前，我国并网光伏电站的建设尚处于试验示范阶段，缺乏统一的设计规范和接入标准。技术规定条款的可实现性充分考虑了国内光伏发电的现有技术水平。对于由于技术和成本因素导致难以实现的技术需要（如小型电站的远程通信、大型光伏电站的功率预报等），在本技术规定中暂不作要求。针对国际上已经开始关注的光伏并网新问题，在标准中考虑了一些具有前瞻性且易于实现的技术要求（如光伏电站的低电压耐受能力等）。结合光伏发电并网技术现状，考虑一定的前瞻性1.编制背景及基本原则技术规定的编制和实施，应有利于光伏逆变器厂商规范其逆变器性能指标，开发适应电网要求的产品。技术规定的编制和实施，应有利于光伏电站的合理设计（包括容量、接入电压等级、保护配置、监控通信等）和关键设备选型。有利于引导光伏企业和集成商进行产品和系统设计1.编制背景及基本原则技术规定的编制和实施，应有利于电网掌握光伏电站的运行状态和运行规律，进行稳定控制、继电保护、调度运行等方面的技术升级，进行合理的接入电网规划设计，提升电网接纳光伏发电的能力。有利于电网进行科学的接入规划和技术升级报告内容编制背景及基本原则光伏发电对电网的影响相关并网标准介绍技术规定主要内容相关的配套标准修订思路光伏发电的并网检测2.光伏发电对电网的影响我国的太阳能光伏发电呈现出“大规模集中开发、中高压接入”与“分散开发、低电压就地接入”并举的发展趋势。大型电站形式分布式电源形式光照资源的随机性、间歇性、周期性是光伏电站对电网产生影响的最主要因素与常规电源相比光伏发电的自身特点通过电力电子器件并网没有旋转部件：没有惯性、没有阻尼……2.光伏发电对电网的影响光伏发电通过电力电子逆变器并网，易产生谐波、三相电流不平衡；输出功率随机性易造成电网电压波动、闪变建筑光伏直接在用户侧接入电网，电能质量问题直接影响用户的电器设备安全。电能质量问题浙江示范工程在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。2.光伏发电对电网的影响太阳能资源具有间歇性、周期性、波动性、周期性等特点。当光伏发电在电源中的比例不断增大的时候，对电网调峰的影响将愈加显著。光伏电源只在白天发电，具有一定的正调峰特性解决光伏发电的短期功率波动问题、如何利用光伏发电的正调峰特性进行合理的经济调度解决输电通道的利用率问题。电网调频与经济运行问题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％2.光伏发电对电网的影响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，而这些地区一般地域范围广而本地负荷小，光伏电站的电力需要进行远距离输送。随着光伏电站数量和规模的不断加大，光照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，长距离输电的电压稳定性问题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提出了新的挑战。大电网稳定控制问题2.光伏发电对电网的影响根本原因：我国的中、低压配电网主要是中性点不接地(或经消弧线圈接地)系统，采用单侧电源辐射型供电网络。光伏电源接入配电网，使配电系统从放射状结构变为多电源结构，潮流和短路电流大小、流向以及分布特性均发生改变。配电网的运行控制问题LTCXfmrPowerGenVoltageFeederwoltageprofileatpeakdemandwithDGUnitOffFeederwoltageprofileatpeakdemandwithDGUnitOnAreaofVoltageSubstation2.光伏发电对电网的影响电压调节问题原有的调压方案不能满足接入分布式电源后的配电网电压调节要求。因此必须评估分布式电源对配电网电压的影响，研究新的调压策略配电网的运行控制问题对有载调压分接头动作影响高电压：DG接入馈线，变压器一次电压接近上限时低电压：DG安装在LTC或者电压调节器侧对VQC影响DG启停，无功变化造成VQC动作次数越界24681012141618202224tQQLQG2.光伏发电对电网的影响配电网的运行控制问题继电保护问题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。2.光伏发电对电网的影响配电网的运行控制问题孤岛引起的安全问题线路维护人员人身安全受到威胁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）孤岛内部的保护装置无法协调电网供电恢复后会造成相位不同步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2.光伏发电对电网的影响配电网的运行控制问题配电网的监控通信我国配电网的信息自动化水平相对落后10kV及以下低压线路一般不具备通信通道光伏发电带来的双向计量计费问题……2.光伏发电对电网的影响大量分布式光伏发电的接入使配电网对大型发电厂和输电网的依赖逐步减少，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种类型的电源、在配电网规划中如何考虑分布式光伏发电的影响等问题的研究，成为迫切需要解决的课题。电网的损耗主要取决于系统的潮流，分布式光伏发电系统影响系统的潮流分布，也必然影响配网的损耗。光伏系统晚上不能发电，需要大电网作为备用，所以并不能降低配电网的建设和改造费用。而系统网损的大小、配电网建设改造投资多少都直接决定着电网的效益。传统的配电网计算分析和规划设计方法已经不适用于包含大量分布式光伏发电的配电网，因此，必须针对新型的电源结构和供电方式，研究适合分布式光伏系统接入的配网分析理论和规划设计方案。配电网的规划设计2.光伏发电对电网的影响增加了电力负荷的预测难度由于用户可根据自身实际需要安装使用分布式光伏系统，与电力负荷相抵消，对规划区负荷增长的模型产生影响，从而更难准确预测电力负荷的增长及空间负荷分布情况。加大了配电网规划的不确定性由于分布式光伏系统安装点存在不确定性，而其输出电能的随机特性，不能为规划区提供持续的电力保证，使变电站的选址、配电网络的接线和投资建设等规划工作更加复杂和不确定。提高了配电网规划适应性要求虽然分布式光伏系统的大量接入能减少或推迟配电系统的建设投资，但若位置和规模不合理，则可能导致配电网的某些设备利用率降低、网损增加，电网可靠性降低。配电网的规划设计2.光伏发电对电网的影响降低配电网设备利用率对于联网运行的分布式发电设施，系统需要为其提供运行备用容量，以保证用户的用电可靠性，相应的配电线路和变电设施因长期为分布式发电提供备用而处于轻载。增加电网运行成本目前为太阳能发电提供系统备用以及调峰、调频、调压等辅助服务没有建立定价和补偿