随着国内光伏电站装机规模的不断增长，国内电网承受的考验也越来越重。由于光伏发电具有【yǒu】间歇性、随【suí】机性与周期性【xìng】的特点，除【chú】却宏【hóng】观层面【miàn】的【de】质量建设问题外，我们改如【rú】何从光伏电站的并网性能指标、并【bìng】网【wǎng】质量的【de】管控方面加强【qiáng】呢？
在【zài】北【běi】极星太【tài】阳能光伏网【wǎng】主办的“第三届光伏电站质量高【gāo】峰论坛”上，来自中国电力【lì】科学研究新能【néng】源【yuán】部门主任【rèn】张【zhāng】军军就“大【dà】规模光伏电站【zhàn】并【bìng】网下，电网【wǎng】对并网光伏系统的【de】质【zhì】量要求”这一主题与大家【jiā】作了分享。
光伏并网存在的问题
因【yīn】为这些问题也是老生常【cháng】谈了，我【wǒ】们光伏发【fā】电【diàn】发展到【dào】今天，不论是现【xiàn】在的总装机量，还是未来到【dào】2020年或者是更远的一个长期发展目标，我们【men】光伏是被当作一【yī】个助力电源来发展的，按这【zhè】种【zhǒng】理【lǐ】念【niàn】去【qù】发展【zhǎn】其实【shí】是有很大问题的【de】。因为我们光【guāng】伏发电规【guī】模还比较小的时候，它【tā】的一些并网【wǎng】性【xìng】能的指【zhǐ】标，对电【diàn】网到底有什么样的影响，我【wǒ】们并没有深【shēn】入的去【qù】研究【jiū】。但【dàn】是当【dāng】我们光伏发【fā】电发【fā】展成为【wéi】一种主力电源的时候，我们【men】会发现光伏自身一些并网技术的问题，包括了它的资源【yuán】波动【dòng】性，发电的随机【jī】性，以及【jí】在发电电【diàn】量预测准确性等方面各种各样的问题【tí】。特别是电【diàn】压的问题【tí】上，我们针对青【qīng】藏直【zhí】流联【lián】网，包括西北【běi】二通道投运的时候做了大量的人工短路实验，发现了【le】光伏电站里面大量的光伏逆变器出【chū】现了脱【tuō】网的事【shì】故。例如：2011年10月【yuè】，青藏直流【liú】人工【gōng】短路试验，出现逆变器脱网问题；2013年11月，在青海开展【zhǎn】750kV线路人工短【duǎn】路试验【yàn】，光伏逆变【biàn】器【qì】脱网严重；2015年7月，220kV夺乃Ⅰ线故障，光伏【fú】电【diàn】站大【dà】面【miàn】积脱【tuō】网，导致电网周波【bō】跌至49.2赫兹【zī】，损失负荷29.8兆瓦。
通过这些现象，通过技术进行宏观的技术总结，主要归纳四个方面：
第一个方面【miàn】，接入【rù】安【ān】全【quán】方面【miàn】。刚【gāng】才也说了，光伏发电在电力系【xì】统中【zhōng】的角色已经【jīng】从无足【zú】轻重变【biàn】为举【jǔ】足轻【qīng】重，为了降低光伏对电网【wǎng】运行的影【yǐng】响，需要其【qí】在电压的故【gù】障【zhàng】穿越能力、运行适应性【xìng】、功率控制能力【lì】等方【fāng】面对电网【wǎng】运行起到支【zhī】撑作用，而这也是【shì】对我们大电源提出的要【yào】求。这个要求不只是针对于光伏【fú】发电来提的，在常规【guī】电源发【fā】展上，包括对于火电【diàn】、水电也都有同样的要【yào】求，这也是一视同仁，因为光伏发电规模【mó】变大了【le】，就要有【yǒu】大的【de】担当。
第【dì】二个方面，在运行控制方面【miàn】。精确的电网运行方式计算是电网运【yùn】行【háng】方【fāng】式决【jué】策的基础。由于【yú】无光伏电站的精确模型，在【zài】进行电【diàn】网运行方式【shì】计【jì】算时，通【tōng】常采【cǎi】用等值的替代模型来进行计【jì】算，而等值【zhí】的替代模型【xíng】不能客【kè】观【guān】准确【què】反应【yīng】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【lái】，将直接影响电【diàn】网运行【háng】方【fāng】式决策【cè】，给电网运【yùn】行安全性和经济性带来重大影响。
第三个方面，有【yǒu】效消【xiāo】纳方面。对于光伏发电的有效消纳【nà】目前采用“一刀切”的调控方式来开【kāi】展，对电站缺【quē】乏有效的发电能力【lì】等级评价体【tǐ】系，对【duì】待【dài】发【fā】电性能优异【yì】的“优质电源”和发电性能较差的“劣质电源”没有区【qū】别对待，给发电企业积极提升发【fā】电质【zhì】量【liàng】带【dài】来【lái】消【xiāo】极影响。
第四个方面，入网【wǎng】管理方面。(1)入网审核方【fāng】面要求不统一；(2)检测资质方面缺失或不规【guī】范【fàn】；(3)技术水【shuǐ】平【píng】方【fāng】面参差不齐；(4)管理模式方面低效【xiào】松【sōng】散。
光伏并网认证模式
从国【guó】外的【de】层面来看，在【zài】国外装机总量很大的国【guó】家，像德国，也都【dōu】是通过并网认证的模【mó】式来【lái】进【jìn】行【háng】管理【lǐ】的，主要的发【fā】展原因【yīn】还【hái】是由于新能源所涉及到的技术问题。由于这些技术问题，国外的一【yī】些国家如德国，通过采【cǎi】用这【zhè】样一种并【bìng】网认证的【de】模【mó】式，来加强对新【xīn】能源电网并网运行的管【guǎn】理。总体上来说，主要还是通过对并网【wǎng】核心【xīn】关键部件的并网【wǎng】性能的认证，如光伏逆变器、SVG等【děng】等这些【xiē】并网关键部件并网性能的建模仿真【zhēn】，使整个光伏电【diàn】站的【de】建模仿真能有一个【gè】良【liáng】好的基础技术。
光【guāng】伏发【fā】电并网逆变器的【de】认证包含认【rèn】证申请阶段、认证实施阶段、认证评价与决定以及获证【zhèng】后监【jiān】督【dū】等。我主【zhǔ】要说一下我们的认证【zhèng】实施阶【jiē】段。这块主要包【bāo】括逆变器【qì】和【hé】SVG的现场，通过【guò】实验室的型式实验，初始工厂检查【chá】光伏逆变器的并【bìng】网【wǎng】性【xìng】能指标开展【zhǎn】这【zhè】样一个检测工作。
通过实验室的型式实验和模【mó】型【xíng】参数的辨识提【tí】取，结【jié】合工【gōng】厂检【jiǎn】查一系【xì】列的【de】结【jié】论，最后对【duì】光伏逆变器的并网性能指标给出科学性【xìng】的评判。
这里面针对于满足我们并网性【xìng】能的标准，就是GB/T19964的标【biāo】准，根据满【mǎn】足不同的并网性【xìng】能指标【biāo】，我们给出【chū】了相应的分级要求，同【tóng】时也结合着电网的特殊要求【qiú】。这些特殊【shū】要求来源于【yú】一些电网比【bǐ】较薄弱的地区，像【xiàng】我们在【zài】西藏【cáng】，西藏电网就【jiù】针对【duì】于【yú】光伏电站【zhàn】频【pín】率的适应范围【wéi】，提出【chū】了高【gāo】于国标要求的指标。对于这种特殊的指标我们【men】还【hái】有一些特殊的测试和认证要求，最终【zhōng】根【gēn】据光伏逆【nì】变【biàn】器【qì】所满足不同技术指标【biāo】的一个程度来【lái】给【gěi】出光伏逆变器并网【wǎng】性能质量的评级。
对于光伏电站，依据光伏逆变器并网【wǎng】性能的【de】技术指标，结合光伏电站【zhàn】在【zài】现场的测试，以及对于【yú】我【wǒ】们整个【gè】电站的建模仿【fǎng】真，通过对整【zhěng】个【gè】光伏电【diàn】站建模【mó】仿【fǎng】真的分【fèn】析，可以给调度提供【gòng】一种【zhǒng】可用的光伏电站并网接入模型。刚才【cái】说了，逆变器实【shí】际【jì】上是基于MATLAB这【zhè】样一个仿真平台【tái】做的【de】，在整站仿真【zhēn】的时候会把这【zhè】个模型转化【huà】成目前我们【men】国家各个省【shěng】级调度【dù】系统可用的BTA或者是综合程【chéng】序的模型。
当【dāng】然这里面也是采用【yòng】了认证的模式，现场的工作是【shì】结合着现场检【jiǎn】查【chá】和现场测试来开展的。现场检【jiǎn】查主要是【shì】看并网【wǎng】核心装备产【chǎn】品的一致性。我【wǒ】们前两年在进行现场检测时【shí】，通过人【rén】工短路方式进行验证【zhèng】，发现场站的逆【nì】变器虽然通过现场检测抽检的模【mó】式【shì】，但通过之后在电【diàn】压的展【zhǎn】台发生故障【zhàng】时会【huì】出现逆变器的脱网现象。通【tōng】过【guò】我们事【shì】后的调【diào】查研究，得出来【lái】这种结【jié】论是：我们许多逆变器版本的一致性没有办【bàn】法保障【zhàng】。这次【cì】通过并【bìng】网认证的模式加强了【le】我们对现场【chǎng】的逆变器和SVG软【ruǎn】件版本一致性的核查【chá】，包括【kuò】对于【yú】站内的二次设【shè】备、继【jì】保、综合【hé】保护、通信【xìn】等等现场检测的工作。
一【yī】致性核查主要是通过我们的【de】仿真平台，现场随机抽取我们【men】光【guāng】伏逆【nì】变器SVG的控制板【bǎn】件与【yǔ】在实验室通过了【le】型式【shì】实验产品【pǐn】的【de】板件【jiàn】做对比，通【tōng】过在【zài】实验室开展这【zhè】样一致性的【de】比对【duì】性工作【zuò】，来判定【dìng】我们【men】光伏逆变器在场站内使用的是【shì】不是就是通过了我们型式实验的产品。并【bìng】网前，还会针对我们整【zhěng】个场站进行相应【yīng】的暂态分析【xī】。这里面包括了有功、无功、故障等等【děng】。
仿【fǎng】真的【de】内【nèi】容包括了电网在大、小方式【shì】下所【suǒ】有工况【kuàng】的暂态仿真工作，包括了【le】有功功率的变【biàn】化、无功的装置，就是刚刚说的SVG的工作，包括【kuò】了电压和电能质量的仿真。通过仿真之后，判定【dìng】光伏电站能够满足我们电网的相关接【jiē】入标准【zhǔn】的【de】要求之后，我【wǒ】们【men】给予整个【gè】电站授予一个【gè】并网【wǎng】认【rèn】证【zhèng】的【de】证【zhèng】书。
光伏并网认证案例
下面说一【yī】下案例，截【jié】取的【de】是比较典型【xíng】的在大【dà】同领跑者基地【dì】里面在用【yòng】的产品，因为整个大同领跑者【zhě】基【jī】地1个GW都是【shì】用这【zhè】种模式来授【shòu】予并网能力的【de】。首先我【wǒ】们针对华为的一款【kuǎn】50KW的组串式逆【nì】变器的产【chǎn】品，在2016年开展了刚才所【suǒ】说的【de】并网认证的工作，针对产【chǎn】品【pǐn】的【de】型式实【shí】验、工厂检查、证【zhèng】书【shū】的颁【bān】发。我们在【zài】大同13家业主单位【wèi】当中选取了一家【jiā】比【bǐ】较有典型【xíng】性的中广核100MW的电站，我【wǒ】们针对这个电【diàn】站开展了检查工【gōng】作，核心并网现场的一致性核【hé】查。我们在现场通过随机抽取的模式【shì】带回到实验室一【yī】部分主控板【bǎn】件，跟我们通【tōng】过实验室【shì】的产【chǎn】品比对进行一致【zhì】性【xìng】核查，然后针对整【zhěng】站【zhàn】，结合我【wǒ】们并网逆变器的模型参数【shù】辨识的结果【guǒ】，来【lái】开展【zhǎn】整站并网性【xìng】能的仿【fǎng】真评价工作。针对于现场的有功【gōng】、无功控制【zhì】能力、电能质量等等开展现场检测工作。
结合着我【wǒ】们【men】前面四步所输【shū】出的结果，我们最终对【duì】整个电站的并网性能给出【chū】了一个综【zōng】合【hé】性的评价。
光伏并网认证展望
并网【wǎng】认证这【zhè】种模式，作为新的【de】并网管【guǎn】控质量模式【shì】的提出，后面还【hái】有很多的【de】路要走，我们在山西大同开展了【le】并网认证的工【gōng】作，从今年第【dì】二批的领跑者【zhě】基地里面，像【xiàng】芮城和阳泉也会继续采【cǎi】用这种模【mó】式，同时在其他的【de】省份也陆续【xù】开展试点【diǎn】性的工【gōng】作【zuò】。像从【cóng】今年【nián】开始，我们【men】浙江全省的大型地【dì】面光伏电站也全部采取了【le】并网【wǎng】认【rèn】证的【de】模【mó】式，西【xī】藏也逐步在做试点，目前西藏已经有【yǒu】三个站【zhàn】开展了【le】这样一【yī】个并网【wǎng】认证的试点，从明【míng】年开始西藏也将全面开展光伏电站的【de】并网【wǎng】认证的模式。在三个省份我们试点【diǎn】完【wán】成之后，可能会在2018年【nián】或者2019年【nián】在【zài】全国或者国网公司的辖区内【nèi】全面推广并网认证的模式。我们认为【wéi】并网认证的模式第一是和国际接轨的，第【dì】二也是【shì】适用于中国国情的【de】。对于【yú】我们在光伏电站【zhàn】并网性能质量【liàng】的管控上面，以【yǐ】及对并网性能质量【liàng】的评【píng】级【jí】上，希望根据评级的【de】结果来使大家有【yǒu】一【yī】个明确的认知。因为【wéi】我【wǒ】们知【zhī】道【dào】现在在短【duǎn】时间内，特别是在西北地区，限电应该是一个长时间【jiān】内面【miàn】临的一种状况，根据并网质【zhì】量的【de】评【píng】级【jí】结果可能会给大家做一个分【fèn】级限电的工作，这也就是目前我们开展【zhǎn】并【bìng】网【wǎng】认证的这【zhè】种质量管控的【de】现实的意义所在吧。（来源【yuán】：北极【jí】星太阳能光伏网【wǎng】）
