大规模光伏电站并网下，电网对并网光伏系统的质量要求 张军军

2017年10月26日 大规模光伏电站并网下， 电网对并网光伏系统的质量要求  演讲人张军军 zhangjunjunepri.sgcc.com.cn 中国电力科学研究院 国家能源太阳能发电研发（实验）中心 中电赛普认证中心 1 光伏并网存在的问题 2 光伏并网认证模式 3 光伏并网认证案例 目 录 4 光伏并网认证展望 1 光伏并网存在的问题 光伏装机爆发式增长 光伏发电  国家大力扶持的战略性新兴产业  国家规划2020年装机1 亿 千瓦 截至2016年6 月底 新增装机 1760万千瓦 占全球新增装机的 以上 累计装机 6100万千瓦 全球光伏发电装机容量 年发电量 293亿千瓦时 全球光伏年发电量 0 20000 40000 60000 80000 100000 120000 2011年2012年2013年2014年2015年2020年 新增装机容量（MW）累计装机容量（MW） 2016年 并网问题突出 光照资源波动性大、随机性强，预测难 光伏电站设备种类多，控制保护复杂 某 200MW光伏电站  9种型号光伏逆变器，共 392台  6种型号光伏组件 2013年11月，在青海开展750kV 线路人工 短路试验，光伏逆变器脱网严重。 2015年7 月，220kV 夺乃Ⅰ线故障，光伏电 站大面积脱网，导致电网周波跌至49.2 赫兹， 损失负荷29.8兆瓦。 2011年10月，青藏直流人工短路试验，出 现逆变器脱网问题。 对电网安全运行影响 ● 电压失稳 ● 频率偏差 ● 系统谐振 问题光伏发电在电力系统中的角色已经从 “无足轻重”变化为“举足轻重”， 为了降低光伏发电对电网运行的影响，需要其在 “故障穿越能力”、“运行适 应性”、“功率控制能力 ”等方面对电网运行起到支撑作用。 单一交流故障可导致灵绍、银东直流两回直流功 率同时降至零，引起系统频率升至50.5Hz 以上， 易引发新能源大规模脱网 内蒙某电站发生谐振 扎鲁特- 青州特高压直流换相失败期间，送端 电网暂态过电压达到1.3倍额定电压，近区光 伏电站有可能大规模连锁脱网。 （一）接入安全方面 （二）运行控制方面 问题 精确的电网运行方式计算是电网运行方式决策的基础。由于 无光伏电站的精确模型 ， 在进行电网运行方式计算时，通常采用等 值的替代模型来进行计算， 而等值的替代模型不能客观准确反应光 伏电站的运行状况 ，随着装机容量的增加， 计算误差越来越来 ，将 直接影响电网运行方式决策，给电网运行安全性和经济性带来重大 影响。 25 47 69 10.8 12.6 11.0 0 5 10 15 20 25 0 10 20 30 40 50 60 70 80 2014 2015 2016 弃光率（ ） 弃光电量（亿千瓦时） 弃光电量弃光率 2014～2016年国网经营区弃光电量和分布 （三）有效消纳方面 问题对于光伏发电的有效消纳目前采用“一刀切 ”的调控方式来开展，对电 站缺乏有效的发电能力等级评价体系，对待发电性能优异的“优质电源”和发 电性能较差的 “劣质电源”没有区别对待，给发电企业积极提升发电质量带来 消极影响。 安徽 北京 重庆 福建 甘肃 广东 广西 贵州 海南 河北 黑龙江 河南 湖北 湖南 江苏 江西 吉林 辽宁 内蒙古 宁夏 青海 山东 上海 陕西 山西 四川 天津 新疆 西藏 云南 浙江 台湾 香港 澳门 05 515 1530 30以上 （四）入网管理方面 问题 1）入网审核方面要求不统一 2）检测资质方面缺失或不规范 3）技术水平方面参差不齐 4）管理模式方面低效松散 电流、无功电流暂稳态区间偏差均超限 2 光伏并网认证模式 国内政策要求 2013.7 2013.8 2013.11 2014.2 国发〔2013〕24 号 国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见 关键产品检测认证制度， 未通过检测认证的产品不准进入市场。 国能新能〔2013〕 433号 国家能源局关于印发分布式光伏发电项目管理暂行办法的通知 分布式光伏发电项目所采用的光伏电池组件、逆变器等设备应通过符合 国家规定的认证认可机构的检测认证， 符合相关接入电网的技术要求。 国能新能〔2013〕 329号 国家能源局关于印发光伏电站项目管理暂行办法的通知 光伏电站项目应符合国家有关光伏电站接入电网的技术标准，涉网设备 必须通过检测认证。 国认证联〔2014〕 10号 国家认监委、国家能源局关于加强光伏产品检测认证工作的实施意见 接入公共电网的光伏发电项目和享受各级政府补贴的非并网独立光伏发电项 目，建设单位进行设备采购招标时，应明确要求采用 获证产品。 国际认证体系国外新能源并网 建立了国际电工委员会可再生能源认证体系 欧洲 标准体系 单元认证程序 单元认证及场站认证示意图 TV NORD 单元认证业务流程 西欧大陆发生 互联电网大面 积停电事故 德国、西班牙等新能源发电 渗透率高的国家加快相关认 证制度和体系建设 2001 2004 2006 2008 2009 2013 西欧停电问题 开端 西班牙 德国 欧盟 电网故障 导致发电 机组脱网 分析报告 德国认证机构 开始从事新能 源发电并网认 证工作 2、光伏并网认证模式 光伏并网认证的环节 光伏逆变器 测试 光伏电站 并网认证 光伏逆变器 第三方认证 光伏逆变器 工厂审查 光伏逆变器 参数辨识和 模型验证 光伏电站现 场检查 光伏电站建 模与仿真分 析 光伏电站现 场测试 2.1 光伏发电并网逆变器产品认证 1、认证流程 认证申请 申请材料提交 合同评审 申请受理 型式试验 满足要求 工厂检查 满足要求 认证决定 限期整改 按期完成 认证终止 否 是 否 是 是 否 证后监督 满足要求 证书保持 再认证 证书暂停 证书撤销 是 否 是 否 颁发证书 认 证 决 定 认 证 实 施 认 证 申 请 证 后 监 督 认证依据 Ⅰ GB/T 19964-2012光伏发电站接入电力系统技术规定 Ⅱ GB/T 29319-2012光伏发电系统接入配电网技术规定 2.1 光伏发电并网逆变器产品认证 2、认证申请阶段 申请认证应提交正式申请（认证申请书），并随附 以下文件  中文使用说明书；  中文铭牌和警告标记；  认证委托人、生产者 制 造商 、生产企业的注册证明 （含营业执照、税务登记证、组织机构代码证）；  光伏发电并网逆变器产品的基本信息（用于确认具体测试方案）；  关键原材料生产者（制造商）和 /或生产 企业质量证明文件（如有）；  认证委托人、生产者（制造商）、生产企业之间签订的有关协议书或合同，如OEM 协议 书，ODM 授权书等；  其他需要的文件，如维修手册、配置代码等。 2.1 光伏发电并网逆变器产品认证 3、认证实施阶段 主要工作包括型式试验和初始工厂检查。 1）型式试验  目的验证产品能否满足技术规范的全部要求。  低电压穿越能力要求故障期间光伏逆变器不脱网， 功率恢复速率不低于 10额定功率每秒，动态无功电流 的大小和响应时间满足标准要求。  运行适应性光伏逆变器电压适应能力、频率适应能力和电能质量适应能力满足标准要求。  有功功率变化光伏逆变器正常运行、并网和正常停机情况下的1min 有 功功率变化。  有功功率控制能力给定光伏逆变器的有功功率输出值，实测值与设定基准功率值进行比对。  无功功率输出能力保证光伏逆变器工作在安全范围的情况下，测试光伏逆变器最大容性/ 感性 无功容量。  无功功率控制能力给定光伏逆变器的无功功率输出值，实测值与设定基准功率值进行比对。 2.1 光伏发电并网逆变器产品认证 2）初始工厂检查  目的评价受审核方是否有能力保证批量生产 的认证产品与型式试验合格的样品的 一致性，以及 与认证标准的符合性。  内容按光伏发电并网逆变器产品认证工厂 产品质量保证能力要求 进行检查； 3、认证实施阶段  范围应覆盖申请认证的所有产品、所有加工场所；  基本原则以产品质量指标为核心，以进货检验 过程 检验 最终检验为基本审查路线，对 影响产品质量指标的关键部件和板卡进行现场确认，并对工厂的试验室条件以及资源配置情况 进行现场确认。 2.1 光伏发电并网逆变器产品认证  对初始工厂检查结论、型式试验结论和有 关资料 /信息进行综合评价，做出认证决定。  对符合认证要求的，颁发认证证书，准许 使用 认证标识。  对型式试验结论、初始工厂检查结论任一 不符合认证要求的，不予批准认证申 请，认证 终止。 4、认证评价与决定 2.1 光伏发电并网逆变器产品认证  对获证产品及其生产企业实施有效的跟踪检 查，以验证生产企业的质量保证能力 持续。 一般情况，从初始工厂检查之日起12 个月内应 进行一次监督审核。 产品认证证书的有效期为5 年。有效期内，证书 的有效性依赖认证机构的获证后监督获得。认 证证书有效期届满，需要延续使用的，认证委 托人应当在认证证书有效期届满前3 个月 重新提 出认证申请。 5、获证后监督 2.1 光伏发电并网逆变器产品认证 产品通过 GB/T19964-2012全项测试 模型参数测试，达到认证要求。 产品通过 GB/T19964-2012全项测试， 达到认证要求。 产品通过 GB/T19964-2012中的低电压 穿越测试 模型参数测试，达到认证要求。 产品通过 GB/T19964-2012中的低电压 穿越测试，达到认证要求。 产品附加满足电网特殊要求。 产品认证等级划分 2.2 光伏电站并网认证 1、认证流程 认证申请 申请材料提交 合同评审 申请受理 认证文件提交 文件审核 满足要求 现场检查 满足要求 仿真分析 满足要求 现场测试 满足要求 认证决定 限期整改 按期完成 认证终止 否 并网通知 补充材料 是 是 是 否 否是 是 否 否 证后监督 满足要求 证书保持 再认证 证书暂停 证书撤销 是 否 是 否 按期完成 颁发证书 限期整改 否 认 证 决 定 并 网 前 认 证 申 请 并 网 后 证 后 监 督 建设完成 并网运行 商业运行 认证依据 GB/T 19964-2012 光伏发电站接入电力系统技术规定 2.2 光伏电站并网认证 2、认证申请阶段 光伏电站建设完成后，电站向认证机构提交认证 申请，并提交如下资料  光伏电站的核准文件  接入系统专题研究报告及审查意见；  光伏发电站一次、二次设备基本信息；  场内所有型号的光伏逆变器的并网检测 /评估报 告及模型 验证报告；  光伏逆变器、无功补偿设备的仿真模型；  其他相关材料。 认证申请 申请材料提交 合同评审 申请受理 认证文件提交 文件审核 满足要求 现场检查 满足要求 仿真分析 满足要求 现场测试 满足要求 认证决定 限期整改 按期完成 认证终止 否 并网通知 补充材料 是 是 是 否 否是 是 否 否 证后监督 满足要求 证书保持 再认证 证书暂停 证书撤销 是 否 是 否 按期完成 颁发证书 限期整改 否 认 证 决 定 并 网 前 认 证 申 请 并 网 后 证 后 监 督 建设完成 并网运行 商业运行 2.2 光伏电站并网认证 3、并网前认证工作 并网前的主要工作内容包括现场检查、稳态仿 真、暂态仿真。 1）现场检查  目的检查光伏发电站的主要设备参数与提交材料的一致 性，检查光伏发电站的二 次设备是否按要求配置。  光伏发电单元  检查部件参数与提交资料的一致性  检查低电压穿越和电网适应性测试/ 评估 报告  电气一次设备  变压器参数、出厂试验报告  无功补偿设备参数、型式试验报告 认证申请 申请材料提交 合同评审 申请受理 认证文件提交 文件审核 满足要求 现场检查 满足要求 仿真分析 满足要求 现场测试 满足要求 认证决定 限期整改 按期完成 认证终止 否 并网通知 补充材料 是 是 是 否 否是 是 否 否 证后监督 满足要求 证书保持 再认证 证书暂停 证书撤销 是 否 是 否 按期完成 颁发证书 限期整改 否 认 证 决 定 并 网 前 认 证 申 请 并 网 后 证 后 监 督 建设完成 并网运行 商业运行 2.2 光伏电站并网认证 3、并网前认证工作  电气二次设备（继保、调度自动化、通信） 检查保护装置定值与调度机构定值单的一致性 检查故障录波装置功能 检查安全稳定控制系统运行情况 检查电能计量设备运行情况； 检查二次安全防护系统； 检查相量测量装置 检查电能质量监测设备的运行情况 检查功率预测系统的功能 检查UPS 系统 检查信息通信方式和通信设备  运行管理 检查运行检修规程、紧急事故处理预案、人员管理规 程等文件； 检查运行人员的资质证书。 认证申请 申请材料提交 合同评审 申请受理 认证文件提交 文件审核 满足要求 现场检查 满足要求 仿真分析 满足要求 现场测试 满足要求 认证决定 限期整改 按期完成 认证终止 否 并网通知 补充材料 是 是 是 否 否是 是 否 否 证后监督 满足要求 证书保持 再认证 证书暂停 证书撤销 是 否 是 否 按期完成 颁发证书 限期整改 否 认 证 决 定 并 网 前 认 证 申 请 并 网 后 证 后 监 督 建设完成 并网运行 商业运行 2.2 光伏电站并网认证 主控板 一致性核查 核查方法 目测 核查方法 半实物仿真 一致性核查 功率电路 一致性核查 核查型式试验逆变器样机和现 场抽检逆变器的一致性情况 2）光伏逆变器一致性核查 2.2 光伏电站并网认证 3、并网前认证工作 3）稳态仿真  目的评估光伏电站并网运行对系统潮流和电压水平的 影响，确定电站无功需求 ，为光伏电站无功容量评价提供 依据。  电压控制要求 通过 110（66） kV 电压等级接入电网的光伏发电站应能 够控制光伏发电站并网点电压在标称电压的 97％～ 107％ 范围内。  通过 220kV及以上 电压等级接入电网的光伏发电站应能 够控制光伏发电站并网点电压在标称电压的 100％～ 110 ％ 范围内。 认证申请 申请材料提交 合同评审 申请受理 认证文件提交 文件审核 满足要求 现场检查 满足要求 仿真分析 满足要求 现场测试 满足要求 认证决定 限期整改 按期完成 认证终止 否 并网通知 补充材料 是 是 是 否 否是 是 否 否 证后监督 满足要求 证书保持 再认证 证书暂停 证书撤销 是 否 是 否 按期完成 颁发证书 限期整改 否 认 证 决 定 并 网 前 认 证 申 请 并 网 后 证 后 监 督 建设完成 并网运行 商业运行 2.2 光伏电站并网认证 3、并网前认证工作  模型要求  仿真软件应采用电力系统仿真软件，步长110ms 。  光伏 电站 应采用 详细模型，包括光伏发电单元、变压器、 集电线路、无功补偿设备、送出线路、继电保护和集中控 制系统等，各种电气设备模型参数应为 设备实际参数或等 效值。 外部电网可进行必要的等值简化，但应对光伏电站所接入 区域电网详细模拟。  仿真内容  计算光伏电站接入后的系统潮流，并进行无功特性分析；  采用PV 曲线法 分析光伏电站并网运行对线路传输功率和节点电压水平的影响；  根据计算分析结果，校核电站无功配置方案是否合理。 认证申请 申请材料提交 合同评审 申请受理 认证文件提交 文件审核 满足要求 现场检查 满足要求 仿真分析 满足要求 现场测试 满足要求 认证决定 限期整改 按期完成 认证终止 否 并网通知 补充材料 是 是 是 否 否是 是 否 否 证后监督 满足要求 证书保持 再认证 证书暂停 证书撤销 是 否 是 否 按期完成 颁发证书 限期整改 否 认 证 决 定 并 网 前 认 证 申 请 并 网 后 证 后 监 督 建设完成 并网运行 商业运行 2.2 光伏电站并网认证 3、并网前认证工作 4）暂态仿真  目的验证电站的低电压穿越能力是否满足标准要求。  低电压穿越能力要求  故障期间光伏电站不脱网  功率恢复速率不低于10 额定功 率每秒  动态无功电流的大小和响应旪间满足标准要求  模型要求  暂态仿真所使用的光伏发电单元模型需经过模型验证。  其他要求与稳态仿真时一致。 认证申请 申请材料提交 合同评审 申请受理 认证文件提交 文件审核 满足要求 现场检查 满足要求 仿真分析 满足要求 现场测试 满足要求 认证决定 限期整改 按期完成 认证终止 否 并网通知 补充材料 是 是 是 否 否是 是 否 否 证后监督 满足要求 证书保持 再认证 证书暂停 证书撤销 是 否 是 否 按期完成 颁发证书 限期整改 否 认 证 决 定 并 网 前 认 证 申 请 并 网 后 证 后 监 督 建设完成 并网运行 商业运行 2.2 光伏电站并网认证 3、并网前认证工作  仿真内容  短路点设置在电站并网点 处。  在电网大方式和小方式下，对光伏电站内的每台逆变器在 额定功率 和20 额定功率运行工况进行仿真。  记录故障前0.5s 至功率 稳定后 0.5s的 有功、无功功率和无 功电流的正序基波分量值。  依据保护设置，对照故障过程中的电压，判断是否有光伏 发电单元脱网。  依据每种工况下光伏电站有功功率曲线，核查功率恢复速 率是否满足要求。  计算动态无功电流注入的响应旪间和持续时间，核查故障 期间的动态无功支撑能力是否满足要求。 认证申请 申请材料提交 合同评审 申请受理 认证文件提交 文件审核 满足要求 现场检查 满足要求 仿真分析 满足要求 现场测试 满足要求 认证决定 限期整改 按期完成 认证终止 否 并网通知 补充材料 是 是 是 否 否是 是 否 否 证后监督 满足要求 证书保持 再认证 证书暂停 证书撤销 是 否 是 否 按期完成 颁发证书 限期整改 否 认 证 决 定 并 网 前 认 证 申 请 并 网 后 证 后 监 督 建设完成 并网运行 商业运行 2.2 光伏电站并网认证 4、并网后认证工作 主要工作内容为现场测试。  目的测试整个光伏电站的电脑质量和功率控制能力。  有功功率变化光伏电站正常运行、并网和正常停机情况 下的 1min、10min 有功功率变化。  有功功率设定值控制调度机构给出光伏电站在 某时段内的有功功率输出 值，测试光伏电站跟踪设定值 的运行能力并给出测试曲线。 无功补偿装置测试补偿装置的动态响应特性和 调节能力。 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、最大感性无功容量。 认证申请 申请材料提交 合同评审 申请受理 认证文件提交 文件审核 满足要求 现场检查 满足要求 仿真分析 满足要求 现场测试 满足要求 认证决定 限期整改 按期完成 认证终止 否 并网通知 补充材料 是 是 是 否 否是 是 否 否 证后监督 满足要求 证书保持 再认证 证书暂停 证书撤销 是 否 是 否 按期完成 颁发证书 限期整改 否 认 证 决 定 并 网 前 认 证 申 请 并 网 后 证 后 监 督 建设完成 并网运行 商业运行