2016光伏电站并网性能测试与评价方法

光伏电站并网性能测试与评价方法目  次前言 III范围 1规范性引用文件 1术语和定义 1测试条件 2测试项目 2有功功率 2无功功率 2电能质量 2测试设备 2电压互感器 2电流互感器 3数据采集系统 3谐波测量设备 3测试方法 3有功功率 3无功功率 4电能质量 5评价方法 5有功功率 5无功功率 6电能质量 6低电压穿越能力 8电网适应性 9附录A（资料性附录） 有功功率设定值变化曲线示例 10附录B（资料性附录） 电压调节能力测试曲线示例 11附录C（规范性附录） 有功功率设定值控制准确度及响应时间判定方法 12附录D（资料性附录） 有功功率设定值控制运行要求示例 14附录E（规范性附录） 有功功率恢复和无功电流注入判定方法 15参考文献 17I光伏电站并网性能测试与评价方法范围本标准规定了光伏电站并网性能的测试项目、测试设备、测试和评价方法。本标准适用于通过35kV10kV电压等级与公共电网连接的光伏电站。其他光伏电站可参照执行。规范性引用文件GB/T1232515945GB/T17626.7电磁兼容-试验和测量技术：供电系统及所连设备谐波、间谐波的测量和测量仪器导则GB/T17626.15GB/T19964光伏发电站接入电力系统技术规定IEC61000-4-30电磁兼容性（EMC）第4部分：试验和测量技术第30节：电能质量测量方法（Electromagneticcompatibility(EMC)Part4-30-Testingandmeasurementtechniques-Powerqualitymeasurementmethods）术语和定义GB/T19964界定的以及下列术语和定义适用于本文件。光伏发电单元 PVpowerunit具备独立发电能力的光伏发电最小单元。额定功率 ratedpower光伏电站所有光伏逆变器的额定功率之和。负载测试 on-loadtest在被测光伏电站或光伏发电单元并网运行的情况下，利用低电压穿越测试装置在测试点产生电网电压跌落的测试。1测试条件光伏电站并网性能测试前，应具备以下条件：光伏电站95%以上光伏发电单元可正常运行。测试期间，光伏逆变器及影响并网特性的光伏电站主设备状况不应发生变化。光伏电站能够接收电网调度机构远方发送的有功功率控制信号，调节光伏发电单元的有功功率。光伏电站能够接收电网调度机构远方发送的电压/无功功率控制信号，调节光伏发电单元、光伏电站无功补偿装置的无功出力。测试项目有功功率有功功率变化测试光伏电站1min有功功率变化，包括正常运行、正常启动和正常停机的情况。有功功率设定值控制无功功率无功容量保证光伏电站电压在安全范围的情况下，测试光伏电站最大容性无功容量和最大感性无功容量。电压调节能力在下列两项中选择一项，测试光伏电站对并网点电压调节、保持的能力：测试光伏电站调节并保持并网点电压在调度运行方式要求的电压上、下限值之间的能力。GB/T19964要求范围内的能力。电能质量光伏电站的电能质量测试项目包括闪变、谐波和间谐波。闪变测试光伏电站在连续运行时产生的长时间闪变值。谐波和间谐波测试设备电压互感器2电压互感器的准确度等级不低于0.5级，符合GB1207的要求。电流互感器电流互感器的准确度等级不低于0.5级，符合GB1208的要求。数据采集系统谐波测量设备谐波测量设备应符合GB/T17626.7测试方法有功功率有功功率变化正常运行光伏电站正常运行时的有功功率变化测试方法如下：800Hz080%10%的额定功率为区间，每个功率区间、每相应至510min时间序列的瞬时电压和电流值；通过计算得到各功率区间的有功功率0.2s平均值。60s1min0.2s60.2s时间段内光伏电站输出功率最大值和最小值，1min1min有功功率变化。记录测试期间光伏电站的气象参数和光伏电站内逆变器等主要设备的实际运行情况。正常启动光伏电站正常启动时的有功功率变化测试方法如下：75％时，切除全部运行光伏发电单元；之后光060s时段内光伏电站输出功率最大值和最1min0.2s60.2s时段内光伏电站输出功率最大值和1min1min有功功率变化。75％以上的要求，并记录测试期间光伏电站的气象参数和光伏电站内逆变器等主要设备的实际运行情况。正常停机光伏电站正常停机时的有功功率变化测试方法如下：75060s0.2s60.2s时段内光伏电站输出功率最大值和最小值，得出相应1min1min有功功率变化。3记录测试期间光伏电站的气象参数和光伏电站内逆变器等主要设备的实际运行情况。有功功率设定值控制在光伏电站输出功率达到或超过额定功率的75%设置光伏电站的有功输出控制曲线。采集光伏电站并网点三相电压、三相电流、气象参数以及设定值控制信号，采样频率不低于800Hz。0.2s平均值，并给出光伏电站有功功率跟踪设定值变化的曲线。A。无功功率无功容量b) 0~20%20%~40%40%~60%60%~80%下调并网点电压，直至电压达到调度要求的母线电压下限值或风电场减无功功能闭锁。上调并网点电压，直至电压达到调度要求的母线电压上限值或风电场增无功功能闭锁。800Hz。0.2s平均值，并给出有功功率与无功功率特性曲线。记录测试期间光伏电站的实际运行情况、无功补偿设备运行情况和气象参数。电压调节能力进行5.2.2 a）的试验项目时，按照如下步骤进行：下调并网点电压，直至电压达到调度要求的母线电压下限值或光伏电站减无功功能闭锁；上调并网点电压，直至电压达到调度要求的母线电压上限值或光伏电站增无功功能闭锁。进行5.2.2 b）的试验项目时，按照如下步骤进行：下调并网点电压，直至电压达到调度要求的母线电压下限值或光伏电站减无功功能闭锁；1）GB/T19964要求的电压下限值或光伏电站减无功功能闭锁；上调并网点电压，直至电压达到调度要求的母线电压上限值或光伏电站增无功功能闭锁。3）GB/T19964要求的电压上限值或光伏电站增无功功能闭锁；800Hz。1s平均值。给出光伏电站并网点电压随设定值变化的曲线。给出光伏电站有功功率、无功功率和并网点电压的对应曲线。4电压控制曲线示例在附录B中给出。电能质量在光伏电站正常运行时，测试并网点引起的的闪变，测试方法如下：u(t)i(t)5kHz0至额定80%10%510min时间序10min平均值。u(t)GB/T1232610minPst。GB/T12326PltPlt的最大值记为光伏电站正Plt1。24h计算光伏电站Plt2。3P3lt1 3P3lt1 lt0P3

……………（1）谐波和间谐波光伏电站的谐波和间谐波测试方法如下：24h。080%10%的额定功率为区间，每个功510min10min平均值。GB/T17626.710min数据集的谐波电流和间谐波电压。给出光伏电站引起的谐波电流、电流总谐波畸变率和间谐波电压的最大值。评价方法有功功率正常运行情况下有功功率变化有功功率设定值控制C。光伏电站有功功率控制性能指标要求如下：5%。60s。5有功功率控制超调量σ10%。从光伏电站接收到电网调度机构实时下发的有功功率控制指令开始60s后，光伏电站有功功率实际值与设定目标值的绝对偏差不超过光伏电站装机容量的5%；对于通过下调出力（上调出力）达到设定（最大值与设定值的绝对偏差不超过光伏电站装机容量的10%。附录D为光伏电站有功功率设定值控制运行要求示例。无功功率光伏逆变器功率因数调节能力GB/T19964要求的符合性。无功容量配置无功调节能力光伏电站无功调节性能指标要求：光伏电站无功功率调节的稳态控制响应时间不超过30s。电能质量根据光伏电站并网检测报告，核查光伏电站在其所接入公共连接点引起的长时间闪变值Plt,PCC与GB/T12326要求的符合性。按照式（2）计算光伏电站并网点长时间闪变值Plt,PV传递后，在其所接入公共连接点上引起的长时间闪变值Plt,PCC。,PCCS'

……………（2）式中：

sc,PCCS'Ssc,PCC

sc,PV

Plt,PVTk,PCC,PV

——光伏电站并网点长时间闪变值传递到公共连接点的传递系数；——光伏电站并网点长时间闪变值传递到公共连接点，在公共连接点引起的长时间闪变值；——光伏电站并网点上的长时间闪变值；sc,PCCS' sc,PCCSsc,PCCS'Ssc,PV

——公共连接点的短路容量；——公共连接点短路时光伏电站并网点流向公共连接点的短路容量。若Plt,PV<0.25，则可以不经闪变核算允许接入电力系统；若Plt,PV>0.25，则按照以下方法计算光伏电站的闪变限值。首先求出接于公共连接点的全部负荷产生闪变的总限值G：3L3T33L3T3L3PH6式中：LP——公共连接点对应电压等级的长时间闪变值Plt限值；LH——上一电压等级的长时间闪变值Plt限值；T——上一电压等级对下一电压等级的闪变传递系数，推荐为0.8。不考虑超高压（EHV）系统对下一级电压系统的闪变传递。各电压等级的闪变限值见GB/T12326。光伏电站的闪变限值EPV为：式中：

EPVG3

SPV1St F

……………（4）SPV——光伏电站装机容量，单位兆伏安（MVA）；St ——公共连接点接入设备总容量，单位兆伏安（MVA）；F ——波动负荷的同时系数，其典型值F=0.2～0.3（但必须满足SPV/F≤St）。谐波和间谐波当公共连接点处的最小短路容量不同于基准短路容量时，谐波电流允许值按照式（5）进行修正。式中：

Ih,PCCSk1IhpSk2

……………（5）Sk1——公共连接点的最小短路容量，单位兆伏安（MVA）；Sk2——基准短路容量，单位兆伏安（MVA）；Ihp——第h次谐波电流允许值，单位安培（A）；Ih,PCC——短路容量为Sk1时的第h次谐波电流允许值，单位安培（A）。GB/T14549要求的符合性。光伏电站向电力系统注入的谐波电流允许值按照式（6）计算：SPV1/aIh,PVS

……………（6）式中：

t,hSt.h ——公共连接点上具有谐波源的发/供电设备总容量，单位兆伏安（MVA）；Ih,PV——光伏电站第h次谐波电流允许值，单位安培（A）；Ih,PCC——公共连接点第h次谐波电流允许值，单位安培（A）；a ——相位叠加系数，按表2取值。表1 谐波的相位叠加系数谐波次数h35711139︱>13︱偶次相位叠加系数a1.11.21.41.81.92根据光伏电站并网检测报告，查看光伏电站引起的各次间谐波电压含有率是否在表2规定的限值以内。表2 光伏电站间谐波电压含有率限值7电压等级频率（Hz）100100～8001000V及以下0.160.41000V以上0.130.32低电压穿越能力模型要求光伏电站低电压穿越能力宜采用仿真的手段进行评价。仿真模型应包括光伏电站内所有电气设备，（仿真方法和步骤20%在规定的电网运行方式和光伏电站运行工况下，分别设置光伏电站并网点发生三相短路故障、所示。表3 并网点电压跌落规格规格残压幅值(p.u.)故障持续时间(ms)10.80±0.05180420.60±0.05141030.40±0.05101740.20±0.0562550+0.051500.5s0.5s稳定运行的仿真结果，其中有功功率、无功功率和无功电流仿真结果应记录正序基波分量。计算分析故障期间和故障清除后光伏发电单元变压器低压侧电压、有功功率和无功功率波形。8仿真结果评价19964的要求。站内光伏发电单元故障期间维持并网运行；30%装机容量EE.130%装机容量/s恢复曲线对应的有功功率。GB/T19964中对动态无功电流注入的要求。光伏电站有功功率恢复和无功电流支撑能力判定方法见附录E。电网适应性电压偏差、闪变、谐波和频率适应性19964要求的符合性。三相电压不平衡度适应性根据光伏逆变器并网检测报告，若光伏逆变器三相电压不平衡度为2%时，三相电流不平衡度不大于4%19963的要求。9附 录 A（资料性附录）有功功率设定值变化曲线示例图A.1为光伏电站有功功率控制能力测试时有功功率设定曲线的示例图。光伏电站的有功功率从80%降到20%，每次降幅为20%，在每个控制点持续运行4min；有功功率从20%上升至80%，每次幅度为20%，在每个控制点持续运行4min。图A.1 光伏电站有功功率设定值变化曲线示例图10附 录 B（资料性附录）电压调节能力测试曲线示例220kVB.1为光伏电站电压设定值控制变化曲线示例。在当前电2kV5min，直至电压达到下限或光5min，直至电压达到上限或光伏电站2kV。图B.1 风电场电压控制曲线示例11附 录 C（规范性附录）有功功率设定值控制准确度及响应时间判定方法C.1C.1，可以得出光伏电站有功功率设定值控制的相关特性参数如下：设定值控制期间有功功率允许运行范围：PmaxP20.05Ps有功功率设定值控制超调量：

PminP2-0.05Ps

.................................….........（C.1）P3P2

.................................….........（C.2）有功功率设定值控制响应时间：

tp,restp,1tp,0

.................................….........（C.3）说明：1——P1为光伏电站有功功率初始运行值；2——P2为光伏电站有功功率设定值控制目标值；3——P3为设定值控制期间光伏电站有功功率偏离控制目标的最大运行值；4——P（t）为有功功率设定值运行期间光伏电站有功功率曲线；5——tp,0为设定值控制开始时刻；6——tp,1为设定值控制期间光伏电站有功功率持续运行在允许范围内的开始时刻；7——tp,2为设定值控制结束时刻；128——Pmax为光伏电站有功功率设定值控制允许偏差上限；9——Pmin为光伏电站有功功率设定值控制允许偏差下限。图C.1 光伏电站有功功率设定值控制判定方法示意图13附 录 D（资料性附录）有功功率设定值控制运行要求示例图D.1所示为光伏电站有功功率设定值控制期间有功功率允许运行范围示意图。图中实线为光伏电站有功功率设定值控制目标曲线，两条虚线分别为风电场有功功率实际输出的上下限。图D.1 光伏电站有功功率设定值控制期间有功功率