国网电科院_光伏电站接入电网技术规.ppt

光伏电站接入电网技术规定 国网电力科学研究院2009 10 20 汇报内容 技术规定编制背景编制原则主要内容介绍后继工作 1 技术规定编制的背景条件 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2540 7MW 约占世界产量的40 3月26日颁布光电建筑应用财政补助政策 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 即将出台的 新能源振兴规划 也将明确指出 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 技术规定编制的背景条件 电能质量问题光伏发电并网逆变器易产生谐波 三相电流不平衡 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 光伏发电大规模应用对电网运行提出挑战 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 1 技术规定编制的背景条件 运行控制问题光伏电源出力随机且变化幅度大 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 光伏发电大规模应用对电网运行提出挑战 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 1 技术规定编制的背景条件 电网安全问题大量分布式光伏电源接入配电网后 原来辐射状配电网络变为多电源结构 需加装或更换保护及自动化装置 光伏电源引起的自给非正常孤岛问题 需加装有效的反孤岛保护 光伏发电大规模应用对电网运行提出挑战 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 技术规定编制的背景条件 现有并网标准缺少电网的规划 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 GB Z19964 2005 光伏发电站接入电力系统技术规定 已超使用期限 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 现有技术标准不能满足光伏电站大规模并网的需要 1 技术规定编制的背景条件 在标准缺失的情况下 光伏逆变器生产厂商无法设计开发满足电网需求的逆变器产品 不利于光伏系统集成商进行规范化的光伏系统设计和设备选型 不利于电网部门进行并网光伏电站的规范管理 对现有继电保护系统进行整定和改造 标准的欠缺不利于光伏发电在国内的推广应用 1 技术规定编制的背景条件 受能源局委托 国家电网公司组织编制了 光伏电站接入电网技术规定 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7月30日 国家电网公司促进新能源发展工作会议上发布 汇报内容 技术规定编制背景编制原则主要内容介绍后继工作 2 技术规定编制原则 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 2 技术规定编制原则 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 以大规模集中开发 中高压接入 与 分散开发 低电压就地接入 并举的发展特征 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 当光伏发电在电网电源中的比例达到一定规模时 必须考虑其对电网电压频率控制的影响 必须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 2 技术规定编制原则 目前 我国并网光伏电站的建设尚处于试验示范阶段 尚无统一的设计规范和接入标准 光伏系统集成商尚未考虑与电网的交互影响 对于接入低压民用配电网的光伏系统 很多地区电网暂不具备与其进行实时通信的能力 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前瞻性的技术要求 如光伏电站的低电压耐受能力等等 结合电网和光伏发电技术现状 考虑一定的前瞻性 2 技术规定编制原则 技术规定的编制和应用 应有利于光伏逆变器厂商规范其逆变器性能指标 生产出满足电网要求的产品技术规定的编制和应用 应有利于对光伏电站的系统集成商进行合理的光伏电站设计 包括容量 接入电压等级 保护配置 监控通信等 和关键设备选型通过技术规定的编制和应用 可规范光伏电站综合控制系统所需具备的功能和性能指标 有利于引导光伏系统集成商开发具备有功和无功控制 能够与电网调度部门通信的先进的综合控制系统 有利于引导光伏制造和集成商进行产品和系统设计 2 技术规定编制原则 通过技术规定可以规范化光伏电站所需具备的有功 无功控制性能 有利于电网进行安全稳定校核计算 通过技术规定可以规范光伏电站的故障保护特性 有利于电网进行合理的继电保护配置 通过技术规定可以让电网掌握光伏电站的运行状态和运行规律 制定节约化的调度运行策略 有利于规范电网进行科学的接入电网设计和运行控制 汇报内容 技术规定编制背景编制原则主要内容介绍后继工作 光伏电站接入电网技术规定 主要内容 其它要求 并网性能 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 整体内容介绍 光伏电站接入电网技术规定 主要内容 按照电压等级对光伏电站进行分类 3 1一般原则 小型光伏电站 接入电压等级为0 4kV低压电网的光伏电站 中型光伏电站 接入电压等级为10 35kV电网的光伏电站 大型光伏电站 接入电压等级为66kV及以上电网的光伏电站 根据是否允许通过公共连接点向公用电网送电 可分为可逆和不可逆的接入方式 定义了可逆和不可逆接入方式 小型光伏电站安装容量一般不大于200kWp 光伏电站接入电网技术规定 主要内容 在线监测要求 需加装在线监测装置 3 2电能质量要求 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 谐波GB T14549 1993 电能质量公用电网谐波 电压偏差GB T12325 2008 电能质量供电电压偏差 电压波动和闪变GB T12326 2008 电能质量电压波动和闪变 电压不平衡度GB T15543 2008 电能质量三相电压不平衡 直流分量IEEE 1547 光伏电站接入电网技术规定 主要内容 3 3功率控制和电压调节 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 基本原则 大中型光伏电站应具备一定的电源特性 能够在一定程度上参与电网的电压和频率调节 光伏电站接入电网技术规定 主要内容 3 3功率控制和电压调节 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 大中型光伏电站的功率因数应能够在0 98 超前 0 98 滞后 范围内连续可调 无功电压调节 在其无功输出范围内 大中型光伏电站应具备根据并网点电压水平自动调节无功输出的能力 其调节方式和参数应可由电网调度机构远程设定 基本原则 大中型光伏电站应具备一定的电源特性 能够在一定程度上参与电网的电压和频率调节 光伏电站接入电网技术规定 主要内容 3 3功率控制和电压调节 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 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 光伏电站接入电网技术规定 主要内容 3 4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电压异常的响应要求 参照GB T19939 2005 光伏系统并网技术要求 光伏电站接入电网技术规定 主要内容 3 4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 如果在指定的时间内频率恢复到正常的电网持续运行状态 则无需停止送电 光伏电站接入电网技术规定 主要内容 3 4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电压在右图电压轮廓线以下时 允许光伏电站停止向电网线路送电 推荐UL1设定为0 2倍额定电压 T1设定为1秒 T2设定为3秒 参数选择主要考虑与电网继电保护配合 光伏电站接入电网技术规定 主要内容 3 4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异常频率下的允许运行时间 光伏电站接入电网技术规定 主要内容 3 5安全与保护 基本原则 光伏电站或电网异常 故障时 为保证设备和人身安全 应具有相应继电保护功能 保证电网和光伏设备的安全运行 确保维修人员和公众人身安全 基本要求 符合可靠性 选择性 灵敏性和速动性的要求 明显断开点 在逆变器输出汇总点必须设置易于操作 可闭锁 且具有明显断开点的并网总断路器 光伏电站接入电网技术规定 主要内容 3 5安全与保护 在120 倍额定电流以下 光伏电站连续可靠工作时间应不小于1分钟 在120 150 额定电流内 光伏电站连续可靠工作时间应不小于10秒 当检测到电网侧发生短路时 光伏电站向电网输出的短路电流应不大于额定电流的150 过流与短路保护 编制说明 参照现有的国家标准GB T19939 2005 光伏系统并网技术要求 光伏电站应具备一定的过载 过电流 能力光伏电站的输出短路电流应有限制 以便在接入电网设计时进行继电保护整定校核计算 光伏电站接入电网技术规定 主要内容 3 5安全与保护 光伏电站必须具备快速监测孤岛且立即断开与电网连接的能力 其防孤岛保护应与电网侧线路保护相配合 光伏电站的防孤岛保护必须同时具备主动式和被动式两种 应设置至少各一种主动和被动防孤岛保护 防孤岛效应 编制说明 参照现有的国家标准GB T19939 2005 光伏系统并网技术要求 防孤岛保护必须与电网继电保护密切配合 光伏电站接入电网技术规定 主要内容 3 5安全与保护 逆功率保护当检测到逆向电流超过额定输出的5 时 光伏电站应在0 5 2秒内停止向电网线路送电 恢复并网系统发生扰动后 在电网电压和频率恢复正常范围之前光伏电站不允许并网 且在系统电压频率恢复正常后 光伏电站需要经过一个可调的延时时间后才能重新并网 这个延时一般为20秒到5分钟 取决于当地条件 其它部分 编制说明 参照现有的国家标准GB T19939 2005 光伏系统并网技术要求 光伏电站接入电网技术规定 主要内容 3 6通用技术条件 防雷和接地 参照SJ T11127 光伏 PV 发电系统过电压保护 导则 IEC60364 7 712 建筑物电气装置第7 712部分 特殊装置或场所的要求太阳光伏 PV 发电系统 电磁兼容 光伏电站应具有符合相关标准的抗电磁干扰的能力 同时 设备本身产生的电磁干扰不应超过相关设备标准 主要内容 编制说明 参照现有相关标准 耐压要求 光伏电站的设备必须满足相应电压等级的电气设备耐压标准 抗干扰要求 并网点电能质量符合国标时应能够保持正常运行 安全标识 小型光伏电站 GB2894 安全标志 neqISO3864 1984 和GB16179 安全标志使用导则 光伏电站接入电网技术规定 主要内容 3 7电能计量 明确计量点 并网前应明确上网电量和用网电量计量点 原则上设置在产权分界的光伏电站并网点 采用符合标准的计量装置 DL T448 电能计量装置技术管理规程 GB T17883 0 2S和0 5S级静止式交流有功电度表 DL T614 多功能电能表 DL T645 多功能电能表通信协议 主要内容 大中型光伏电站需配置主副两套电能表 电能计量装置需进行检测和验收 电能表需具备多种功能 双向有功和四象限无功计量功能 事件记录功能 配有标准通信接口 具备本地通信和通过电能信息采集终端远程通信的功能 光伏电站接入电网技术规定 主要内容 3 8通信与信号 基本原则 大中型光伏电站的通信系统应以满足电网安全经济运行对电力通信业务的要求为前提