2一般性要求
光伏电站向当地交流负载提供电能和向电网发送电能的质量,在谐波、电压偏差、电压不平衡度、直流分量、电压波动和闪变等方面应满足国家相关标准。
光伏电站应该在并网点装设满足IEC 61000-4-30《电磁兼容 第4-30部分 试验和测量技术-电能质量》标准要求的A类电能质量在线监测装置。对于大型或中型光伏电站,电能质量数据应能够远程传送到电网企业,保证电网企业对电能质量的监控。对于小型光伏电站,电能质量数据应具备一年及以上的存储能力,必要时供电网企业调用。
2.1谐波和波形畸变
光伏电站接入电网后,公共连接点的谐波电压应满足GB/T 14549-1993《电能质量 公用电网谐波》的规定,如表1所示:
表1 公用电网谐波电压限值 电网标称电压 (kV) 0.38 6 10 35 66 110 电压总畸变率 (%) 5.0 4 各次谐波电压含有率(%) 奇次 4.0 3.2 偶次 2.0 1.6 3 2 2.1 1.6 1.2 0.8
光伏电站接入电网后,公共连接点处的总谐波电流分量(方均根)应满足GB/T 14549-1993《电能质量 公用电网谐波》的规定,应不超过表2中规定的允许值,其中光伏电站向电网注入的谐波电流允许值按此光伏电站安装容量与其公共连接点的供电设备容量之比进行分配。
表2 注入公共连接点的谐波电流允许值 标称电压(kV) 0.38 6 10 35 66 110 0.38 6
基准短路容量(MVA) 10 100 100 250 300 750 10 100 2 78 43 26 15 16 12 14 11 6.1 3 62 34 20 12 13 9.6 15 12 6.8 4 39 21 13 7.7 8.1 6 16 9.7 5.3 谐波次数及谐波电流允许值(A) 5 62 34 20 12 13 9.6 17 18 10 6 26 14 8.5 5.1 5.1 4 18 8.6 4.7 7 44 21 15 8.8 9.3 6.8 19 16 9 8 19 11 6.4 3.8 4.1 3 20 7.8 4.3 9 21 11 6.8 4.1 4.3 3.2 21 8.9 4.9 10 16 8.5 5.1 3.1 3.3 2.4 22 7.1 3.9 11 28 16 9.3 5.6 5.9 4.3 23 14 7.4 12 13 7.1 4.3 2.6 2.7 2 24 6.5 3.6 13 24 13 7.9 4.7 5 3.7 25 12 6.8 10 35 66 110 100 250 300 750 3.7 2.2 2.3 1.7 4.1 2.5 2.6 1.9 3.2 1.9 2 1.5 6 3.6 3.8 2.8 2.8 1.7 1.8 1.3 5.4 3.2 3.4 2.5 2.6 1.5 1.6 1.2 2.9 1.8 1.9 1.4 2.3 1.4 1.5 1.1 4.5 2.7 2.8 2.1 2.1 1.3 1.4 1 4.1 2.5 2.6 1.9 2.2电压偏差
光伏电站接入电网后,公共连接点的电压偏差应满足GB/T 12325-2008《电能质量 供电电压偏差》的规定,即:
35kV及以上公共连接点电压正、负偏差的绝对值之和不超过标称电压的10%。 20kV及以下三相公共连接点电压偏差为标称电压的±7%。
注:如公共连接点电压上下偏差同号(均为正或负)时,按较大的偏差绝对值作为衡量依据。
2.3电压波动和闪变
光伏电站接入电网后,公共连接点处的电压波动和闪变应满足GB/T 12326-2008《电能质量 电压波动和闪变》的规定。
光伏电站单独引起公共连接点处的电压变动限值与变动频度、电压等级有关,见表3:
表3 电压变动限值
r,h-1 r≤1 1 表4 各级电压下的闪变限值 系统电压等级 Pst Plt LV 1.0 0.8 MV 0.9(1.0) 0.7(0.8) HV 0.8 0.6 注:1 本标准中Pst和Plt每次测量周期分别取为10min和2h; 2 MV括号中的值仅适用于PCC连接的所有用户为同电压级的场合。 光伏电站在公共连接点单独引起的电压闪变值应根据光伏电站安装容量占供电容量的比例、以及系统电压,按照GB/T 12326-2008《电能质量 电压波动和闪变》的规定分别按三级作不同的处理。 2.4电压不平衡度 光伏电站接入电网后,公共连接点的三相电压不平衡度应不超过GB/T 15543-2008《电能质量 三相电压不平衡》规定的限值,公共连接点的负序电压不平衡度应不超过2%,短时不得超过4%;其中由光伏电站引起的负序电压不平衡度应不超过1.3%,短时不超过2.6%。 2.5直流分量 光伏电站并网运行时,向电网馈送的直流电流分量不应超过其交流额定值的0.5%,对于不经变压器直接接入电网的光伏电站,因逆变器效率等特殊因素可放宽至1%。 3功率控制和电压调节 3.1有功功率控制 大型和中型光伏电站应具有有功功率调节能力,并能根据电网调度部门指令控制其有功功率输出。为了实现对光伏电站有功功率的控制,光伏电站需要安装有功功率控制系统,能够接收并自动执行电网调度部门远方发送的有功出力控制信号,根据电网频率值、电网调度部门指令等信号自动调节电站的有功功率输出,确保光伏电站最大输出功率及功率变化率不超过电网调度部门的给定值,以便在电网故障和特殊运行方式时保证电力系统稳定性。 大型和中型光伏电站应具有限制输出功率变化率的能力,但可以接受因太阳光辐照度快速减少引起的光伏电站输出功率下降速度超过最大变化率的情况。 3.2电压/无功调节 大型和中型光伏电站参与电网电压调节的方式包括调节光伏电站的无功功率、调节无功补偿设备投入量以及调整光伏电站升压变压器的变比等。在进行接入系统方案设计时,应重点研究其无功补偿类型、容量以及控制策略等。 大型和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,有特殊要求时,可以与电网企业协商确定。在其无功输出范围内,大型和中型光伏电站应具备根据并网点电压水平调节无功输出,参与电网电压调节的能力,其调节方式、参考电压、电压调差率等参数应可由电网调度机构远程设定。 小型光伏电站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20%-50%之间时,功率因数应不小于0.95(超前或滞后)。对于具体的工程项目,必要时应根据实际电网进行论证计算,确定光伏电站合理的功率因数控制范围。 3.3启动 大型和中型光伏电站启动时需要考虑光伏电站的当前状态、来自电网调度机构的指令和本地测量的信号。 光伏电站启动时应确保输出的有功功率变化不超过所设定的最大功率变化率。 3.4停机 除发生电气故障或接受到来自于电网调度机构的指令以外,光伏电站同时切除的功率应在电网允许的最大功率变化率范围内。 4电网异常时的响应特性 4.1电压异常时的响应特性 为了使当地交流负载正常工作,小型光伏电站输出电压应与电网相匹配。正常运行时,小型光伏电站在并网点处的电压允许偏差应符合GB/T 12325-2008《电能质量 供电电压允许偏差》的规定。 对于小型光伏电站,当并网点处电压超出表5规定的电压范围时,应停止向电网线路送电。此要求适用于多相系统中的任何一相。 表5 小型光伏电站在电网电压异常时的响应要求 并网点电压 U< 0.5 UN 50%?UN ? U <85%?UN 85%?UN ? U ?110%?UN 110%? UN < U <135%?UN 135%?UN ? U 注:1 UN为光伏电站并网点的电网额定电压。 2 最大分闸时间是指异常状态发生到逆变器停止向电网送电的时间。主控与监测电路应切实保持与电网的连接,从而继续监视电网的状态,使得“恢复并网”功能有效。主控与监测的定义参见GB/T 18479-2001《地面用光伏(PV)发电系统概述和导则》。 最大分闸时间* 0.1秒 2.0秒 连续运行 2.0秒 0.05秒 大型和中型光伏电站应具备一定的耐受电压异常的能力,避免在电网电压异常时脱离,引起电网电源的损失。当并网点电压在图1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;并网点电压在图中电压轮廓线以下时,允许光伏电站停止向电网线路送电。 图1中,UL0为正常运行的最低电压限值,一般取0.9倍额定电压。UL1为需要耐受的电压下限,T1为电压跌落到UL1时需要保持并网的时间,T2为电压跌落到UL0时需要保持并网的时间。UL1 、T1、 T2数值的确定需考虑保护和重合闸动作时间等实际情况。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。 图1 大型和中型光伏电站的低电压耐受能力要求 4.2频率异常时的响应特性 光伏电站并网时应与电网同步运行。 对于小型光伏电站,当并网点频率超过49.5~50.2 Hz范围时,应在0.2s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。 大型和中型光伏电站应具备一定的耐受系统频率异常的能力,应能够在表6所示电网频率偏离下运行: 表6 大型和中型光伏电站在电网频率异常时的运行时间要求 频率范围 低于48Hz 48Hz-49.5Hz 49.5Hz-50.2Hz 运行要求 根据光伏电站逆变器允许运行的最低频率或电网要求而定 每次低于49.5Hz时要求至少能运行10分钟 连续运行 每次频率高于50.2Hz时,光伏电站应具备能够连续运行2分钟的能50.2Hz-50.5Hz 力,但同时具备0.2秒内停止向电网线路送电的能力,实际运行时间由电网调度机构决定;此时不允许处于停运状态的光伏电站并网。 高于50.5Hz 在0.2秒内停止向电网线路送电,且不允许处于停运状态的光伏电站并网。 5安全与保护 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。 光伏电站的保护应符合可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。 光伏电站必须在逆变器输出汇总点设置易于操作、可闭锁、且具有明显断开点的并网总断路器,以确保电力设施检修维护人员的人身安全。