国网电科院_光伏电站接入电网与检测

1光伏电站接入电网与检测光伏电站接入电网与检测国网电力科学研究院2011.01.10国网电力科学研究院2011.01.10朱凌志([e-mail])13776667085报告内容报告内容„„光伏发电对电网的影响光伏发电对电网的影响„国内外光伏并网标准介绍„国网光伏并网技术规定„光伏发电的并网检测21.光伏发电对电网的影响1.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……1.光伏发电对电网的影响1.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。31.光伏发电对电网的影响1.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）：z250kW屋顶工程实测最大功率变化率为每分钟20％z60kW屋顶工程实测最大功率变化率为每分钟25％1.光伏发电对电网的影响1.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大电网稳定控制问题41.光伏发电对电网的影响1.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配电网的运行控制问题LTCXfmrPowerGenVoltageFeederwoltageprofileatpeakdemandwithDGUnitOffFeederwoltageprofileatpeakdemandwithDGUnitOnAreaofVoltageSubstation1.光伏发电对电网的影响1.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24681012141618202224tQQLQG51.光伏发电对电网的影响1.光伏发电对电网的影响配电网的运行控制问题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。1.光伏发电对电网的影响1.光伏发电对电网的影响配电网的运行控制问题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）61.光伏发电对电网的影响1.光伏发电对电网的影响配电网的运行控制问题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„……1.光伏发电对电网的影响1.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。配电网的规划设计配电网的规划设计71.光伏发电对电网的影响1.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机制，随着分布式能源的大规模发展，也将增加电网的运行成本。对电网经济性的影响对电网经济性的影响报告内容报告内容„光伏发电对电网的影响„„国内外光伏并网标准介绍国内外光伏并网标准介绍„国网光伏并网技术规定„光伏发电的并网检测82.国内外光伏并网标准介绍2.国内外光伏并网标准介绍„我国‹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‹GB-Z19964-2005光伏发电站接入电力系统技术规定„国外‹IEC61727-2004光伏（PV）系统-电网接口特性‹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‹TechnischeRichtlinieErzeugungsanlagenamMittelspannungsnetzRichtliniefürAnschlussundParallelbetriebvonErzeugungsanlagenamMittelspannungsnetz(德国-发电厂接入中压电网的技术导则）主要的与光伏相关的并网技术标准主要的与光伏相关的并网技术标准2.国内外光伏并网标准介绍2.国内外光伏并网标准介绍我国几个现行的针对小型光伏电站的标准我国几个现行的针对小型光伏电站的标准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IEC61727-2004光伏（PV）系统-电网接口特性„主要针对380V的小型光伏电站„仅在电能质量、安全保护方面作了规定92.国内外光伏并网标准介绍2.国内外光伏并网标准介绍我国针对大规模光伏电站的指导性文件我国针对大规模光伏电站的指导性文件GBZ19964-2005光伏发电站接入电力系统技术规定„在电能质量、有功控制、电压/无功调节、系统测试、通信与信号方面进行了简单的要求。‹要求光伏电站能够控制输出的有功功率‹要求光伏电站能够限制最大有功变化率（包括起停时）‹要求光伏电站能够在一定程度上参与电网电压调节„仅给出了基本原则。„已经失效！！！2.国内外光伏并网标准介绍2.国内外光伏并网标准介绍美国针对分布式发电的并网标准美国针对分布式发电的并网标准--IEEE1547IEEE1547IEEE1547SeriesofInterconnectionStds„是一个针对分布式发电的并网标准，不限于光伏。„主要部分：‹ANSI/IEEEStd1547(2003):interconnectionsystem&interconnectiontestrequirementsforinterconnectingDRwithElectricPowerSystems(EPS)‹P1547.1standardforinterconnectiontestprocedures‹P1547.2guideto1547standard‹P1547.3guideforinformationexchangeforDRinterconnectedwithEPS‹P1547.4guideforDRislandsystems102.国内外光伏并网标准介绍2.国内外光伏并网标准介绍美国针对分布式发电的并网标准美国针对分布式发电的并网标准--IEEE1547IEEE1547IEEEStandardforInterconnectingDistributedResourceswithElectricPowerSystems„一些典型的技术要求：‹TheDRshallnotactivelyregulatethevoltageatthePCC‹EachDRunitof250kVAormoreorDRaggregateof250kVAormoreatasinglePCCshallhaveprovisionsformonitoringitsconnectionstatus,realpoweroutput,reactivepoweroutput,andvoltageatthepointofDRconnection.‹WhenrequiredbytheAreaEPSoperatingpractices,areadilyaccessible,lockable,visible-breakisolationdeviceshallbelocatedbetweentheAreaEPSandtheDRunit.‹theDRinterconnectionsystemshalldetecttheislandandceasetoenergizetheAreaEPSwithintwosecondsoftheformationofanisland.2.国内外光伏并网标准介绍2.国内外光伏并网标准介绍德国针对接入中压电网分布式电源的并网标准德国针对接入中压电网分布式电源的并网标准TechnischeRichtlinieErzeugungsanlagenamMittelspannungsnetzRichtliniefürAnschlussundParallelbetriebvonErzeugungsanlagenamMittelspannungsnetz„典型技术要求–对电网的支撑能力‹tostayconnectedduringafault（故障时保持并网）‹在电压跌落到0时，至少要坚持150ms不脱网。‹在红实线以下的区域，可以脱网运行，当然能并网运行也是可以的。