中國儲能網(wǎng)訊：隨著國內(nèi)光伏電站裝機規(guī)模的不斷增長，國內(nèi)電網(wǎng)承受的考驗也越來越重。由于光伏發(fā)電具有間歇性、隨機性與周期性的特點，除卻宏觀層面的質量建設問題外，我們改如何從光伏電站的并網(wǎng)性能指標、并網(wǎng)質量的管控方面加強呢？
在北極星太陽能光伏網(wǎng)主辦的“第三屆光伏電站質量高峰論壇”上，來自中國電力科學研究新能源部門主任張軍軍就“大規(guī)模光伏電站并網(wǎng)下，電網(wǎng)對并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的質量要求”這一主題與大家作了分享。
光伏并網(wǎng)存在的問題
因為這些問題也是老生常談了，我們光伏發(fā)電發(fā)展到今天，不論是現(xiàn)在的總裝機量，還是未來到2020年或者是更遠的一個長期發(fā)展目標，我們光伏是被當作一個助力電源來發(fā)展的，按這種理念去發(fā)展其實是有很大問題的。因為我們光伏發(fā)電規(guī)模還比較小的時候，它的一些并網(wǎng)性能的指標，對電網(wǎng)到底有什么樣的影響，我們并沒有深入的去研究。但是當我們光伏發(fā)電發(fā)展成為一種主力電源的時候，我們會發(fā)現(xiàn)光伏自身一些并網(wǎng)技術的問題，包括了它的資源波動性，發(fā)電的隨機性，以及在發(fā)電電量預測準確性等方面各種各樣的問題。特別是電壓的問題上，我們針對青藏直流聯(lián)網(wǎng)，包括西北二通道投運的時候做了大量的人工短路實驗，發(fā)現(xiàn)了光伏電站里面大量的光伏逆變器出現(xiàn)了脫網(wǎng)的事故。例如：2011年10月，青藏直流人工短路試驗，出現(xiàn)逆變器脫網(wǎng)問題；2013年11月，在青海開展750kV線路人工短路試驗，光伏逆變器脫網(wǎng)嚴重；2015年7月，220kV奪乃Ⅰ線故障，光伏電站大面積脫網(wǎng)，導致電網(wǎng)周波跌至49.2赫茲，損失負荷29.8兆瓦。
通過這些現(xiàn)象，通過技術進行宏觀的技術總結，主要歸納四個方面：
第一個方面，接入安全方面。剛才也說了，光伏發(fā)電在電力系統(tǒng)中的角色已經(jīng)從無足輕重變?yōu)榕e足輕重，為了降低光伏對電網(wǎng)運行的影響，需要其在電壓的故障穿越能力、運行適應性、功率控制能力等方面對電網(wǎng)運行起到支撐作用，而這也是對我們大電源提出的要求。這個要求不只是針對于光伏發(fā)電來提的，在常規(guī)電源發(fā)展上，包括對于火電、水電也都有同樣的要求，這也是一視同仁，因為光伏發(fā)電規(guī)模變大了，就要有大的擔當。
第二個方面，在運行控制方面。精確的電網(wǎng)運行方式計算是電網(wǎng)運行方式?jīng)Q策的基礎。由于無光伏電站的精確模型，在進行電網(wǎng)運行方式計算時，通常采用等值的替代模型來進行計算，而等值的替代模型不能客觀準確反應光伏電站的運行狀況，隨著裝機容量的增加，計算誤差越來越來，將直接影響電網(wǎng)運行方式?jīng)Q策，給電網(wǎng)運行安全性和經(jīng)濟性帶來重大影響。
第三個方面，有效消納方面。對于光伏發(fā)電的有效消納目前采用“一刀切”的調(diào)控方式來開展，對電站缺乏有效的發(fā)電能力等級評價體系，對待發(fā)電性能優(yōu)異的“優(yōu)質電源”和發(fā)電性能較差的“劣質電源”沒有區(qū)別對待，給發(fā)電企業(yè)積極提升發(fā)電質量帶來消極影響。
第四個方面，入網(wǎng)管理方面。（1）入網(wǎng)審核方面要求不統(tǒng)一；（2）檢測資質方面缺失或不規(guī)范；（3）技術水平方面參差不齊；（4）管理模式方面低效松散。
光伏并網(wǎng)認證模式
從國外的層面來看，在國外裝機總量很大的國家，像德國，也都是通過并網(wǎng)認證的模式來進行管理的，主要的發(fā)展原因還是由于新能源所涉及到的技術問題。由于這些技術問題，國外的一些國家如德國，通過采用這樣一種并網(wǎng)認證的模式，來加強對新能源電網(wǎng)并網(wǎng)運行的管理?？傮w上來說，主要還是通過對并網(wǎng)核心關鍵部件的并網(wǎng)性能的認證，如光伏逆變器、SVG等等這些并網(wǎng)關鍵部件并網(wǎng)性能的建模仿真，使整個光伏電站的建模仿真能有一個良好的基礎技術。
光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變器的認證包含認證申請階段、認證實施階段、認證評價與決定以及獲證后監(jiān)督等。我主要說一下我們的認證實施階段。這塊主要包括逆變器和SVG的現(xiàn)場，通過實驗室的型式實驗，初始工廠檢查光伏逆變器的并網(wǎng)性能指標開展這樣一個檢測工作。
通過實驗室的型式實驗和模型參數(shù)的辨識提取，結合工廠檢查一系列的結論，最后對光伏逆變器的并網(wǎng)性能指標給出科學性的評判。
這里面針對于滿足我們并網(wǎng)性能的標準，就是GB/T19964的標準，根據(jù)滿足不同的并網(wǎng)性能指標，我們給出了相應的分級要求，同時也結合著電網(wǎng)的特殊要求。這些特殊要求來源于一些電網(wǎng)比較薄弱的地區(qū)，像我們在西藏，西藏電網(wǎng)就針對于光伏電站頻率的適應范圍，提出了高于國標要求的指標。對于這種特殊的指標我們還有一些特殊的測試和認證要求，最終根據(jù)光伏逆變器所滿足不同技術指標的一個程度來給出光伏逆變器并網(wǎng)性能質量的評級。
對于光伏電站，依據(jù)光伏逆變器并網(wǎng)性能的技術指標，結合光伏電站在現(xiàn)場的測試，以及對于我們整個電站的建模仿真，通過對整個光伏電站建模仿真的分析，可以給調(diào)度提供一種可用的光伏電站并網(wǎng)接入模型。剛才說了，逆變器實際上是基于MATLAB這樣一個仿真平臺做的，在整站仿真的時候會把這個模型轉化成目前我們國家各個省級調(diào)度系統(tǒng)可用的BTA或者是綜合程序的模型。
當然這里面也是采用了認證的模式，現(xiàn)場的工作是結合著現(xiàn)場檢查和現(xiàn)場測試來開展的。現(xiàn)場檢查主要是看并網(wǎng)核心裝備產(chǎn)品的一致性。我們前兩年在進行現(xiàn)場檢測時，通過人工短路方式進行驗證，發(fā)現(xiàn)場站的逆變器雖然通過現(xiàn)場檢測抽檢的模式，但通過之后在電壓的展臺發(fā)生故障時會出現(xiàn)逆變器的脫網(wǎng)現(xiàn)象。通過我們事后的調(diào)查研究，得出來這種結論是：我們許多逆變器版本的一致性沒有辦法保障。這次通過并網(wǎng)認證的模式加強了我們對現(xiàn)場的逆變器和SVG軟件版本一致性的核查，包括對于站內(nèi)的二次設備、繼保、綜合保護、通信等等現(xiàn)場檢測的工作。
一致性核查主要是通過我們的仿真平臺，現(xiàn)場隨機抽取我們光伏逆變器SVG的控制板件與在實驗室通過了型式實驗產(chǎn)品的板件做對比，通過在實驗室開展這樣一致性的比對性工作，來判定我們光伏逆變器在場站內(nèi)使用的是不是就是通過了我們型式實驗的產(chǎn)品。并網(wǎng)前，還會針對我們整個場站進行相應的暫態(tài)分析。這里面包括了有功、無功、故障等等。
仿真的內(nèi)容包括了電網(wǎng)在大、小方式下所有工況的暫態(tài)仿真工作，包括了有功功率的變化、無功的裝置，就是剛剛說的SVG的工作，包括了電壓和電能質量的仿真。通過仿真之后，判定光伏電站能夠滿足我們電網(wǎng)的相關接入標準的要求之后，我們給予整個電站授予一個并網(wǎng)認證的證書。
光伏并網(wǎng)認證案例
下面說一下案例，截取的是比較典型的在大同領跑者基地里面在用的產(chǎn)品，因為整個大同領跑者基地1個GW都是用這種模式來授予并網(wǎng)能力的。首先我們針對華為的一款50KW的組串式逆變器的產(chǎn)品，在2016年開展了剛才所說的并網(wǎng)認證的工作，針對產(chǎn)品的型式實驗、工廠檢查、證書的頒發(fā)。我們在大同13家業(yè)主單位當中選取了一家比較有典型性的中廣核100MW的電站，我們針對這個電站開展了檢查工作，核心并網(wǎng)現(xiàn)場的一致性核查。我們在現(xiàn)場通過隨機抽取的模式帶回到實驗室一部分主控板件，跟我們通過實驗室的產(chǎn)品比對進行一致性核查，然后針對整站，結合我們并網(wǎng)逆變器的模型參數(shù)辨識的結果，來開展整站并網(wǎng)性能的仿真評價工作。針對于現(xiàn)場的有功、無功控制能力、電能質量等等開展現(xiàn)場檢測工作。
結合著我們前面四步所輸出的結果，我們最終對整個電站的并網(wǎng)性能給出了一個綜合性的評價。
光伏并網(wǎng)認證展望
并網(wǎng)認證這種模式，作為新的并網(wǎng)管控質量模式的提出，后面還有很多的路要走，我們在山西大同開展了并網(wǎng)認證的工作，從今年第二批的領跑者基地里面，像芮城和陽泉也會繼續(xù)采用這種模式，同時在其他的省份也陸續(xù)開展試點性的工作。像從今年開始，我們浙江全省的大型地面光伏電站也全部采取了并網(wǎng)認證的模式，西藏也逐步在做試點，目前西藏已經(jīng)有三個站開展了這樣一個并網(wǎng)認證的試點，從明年開始西藏也將全面開展光伏電站的并網(wǎng)認證的模式。在三個省份我們試點完成之后，可能會在2018年或者2019年在全國或者國網(wǎng)公司的轄區(qū)內(nèi)全面推廣并網(wǎng)認證的模式。我們認為并網(wǎng)認證的模式第一是和國際接軌的，第二也是適用于中國國情的。對于我們在光伏電站并網(wǎng)性能質量的管控上面，以及對并網(wǎng)性能質量的評級上，希望根據(jù)評級的結果來使大家有一個明確的認知。因為我們知道現(xiàn)在在短時間內(nèi)，特別是在西北地區(qū)，限電應該是一個長時間內(nèi)面臨的一種狀況，根據(jù)并網(wǎng)質量的評級結果可能會給大家做一個分級限電的工作，這也就是目前我們開展并網(wǎng)認證的這種質量管控的現(xiàn)實的意義所在吧。
責編：杉杉
