光伏電站的施工與維護(hù)任務(wù).光伏電站的并網(wǎng)檢測(cè)PPT課件

任務(wù)3 3光伏電站的并網(wǎng)檢測(cè) 內(nèi)容提要 簡(jiǎn)介光伏發(fā)電對(duì)電網(wǎng)的影響和國(guó)內(nèi)外光伏并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) 在已知國(guó)家電網(wǎng)關(guān)于光伏并網(wǎng)技術(shù)規(guī)定的前提下 著重?cái)⑹隽斯夥l(fā)電的并網(wǎng)檢測(cè)內(nèi)容和并網(wǎng)檢測(cè)技術(shù) 3 3 1光伏發(fā)電對(duì)電網(wǎng)的影響3 3 2國(guó)內(nèi)外光伏并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)介紹3 3 3光伏發(fā)電的并網(wǎng)檢測(cè) 主要內(nèi)容 3 3 1光伏發(fā)電對(duì)電網(wǎng)的影響 我國(guó)的太陽(yáng)能光伏發(fā)電呈現(xiàn)出 大規(guī)模集中開發(fā) 中高壓接入 與 分散開發(fā) 低壓就地接入 并舉的發(fā)展趨勢(shì) 大型電站形式即分布式電源形式 2010年底達(dá)89 3萬(wàn)千瓦 2011年達(dá)300萬(wàn)千瓦 如圖3 10所示 圖3 10光伏電站的圓形分布圖 1 光照資源的性質(zhì) 光照資源的隨機(jī)性 間歇性 周期性三個(gè)性質(zhì)是光伏電站對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生影響的最主要因素 如圖3 11所示 a 晴天 b 多云天氣 c 一周 圖3 11氣候?qū)敵龉β实挠绊懬€ 2 電能質(zhì)量問(wèn)題 電能質(zhì)量有兩個(gè)問(wèn)題 一是光伏發(fā)電通過(guò)電力電子逆變器并網(wǎng) 易產(chǎn)生諧波 三相電流不平衡 輸出功率隨機(jī)性易造成電網(wǎng)電壓波動(dòng) 閃變 二是建筑光伏直接在用戶側(cè)接入電網(wǎng) 電能質(zhì)量問(wèn)題直接影響用戶的電氣設(shè)備安全 3 電網(wǎng)調(diào)頻與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的問(wèn)題 電網(wǎng)調(diào)頻與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行也有兩個(gè)問(wèn)題 一是太陽(yáng)能資源具有間歇性 周期性 波動(dòng)性 周期性等特點(diǎn) 當(dāng)光伏發(fā)電在電源中的比例不斷增大的時(shí)候 對(duì)電網(wǎng)調(diào)峰的影響將愈加顯著 二是光伏發(fā)電只在白天發(fā)電 具有一定的正調(diào)峰特性 4 大電網(wǎng)穩(wěn)定控制問(wèn)題 采用 集中開發(fā) 高壓送出 模式開發(fā)的大規(guī)模光伏電站多集中于西北 華北等日照資源豐富的荒漠 半荒漠地區(qū) 而這些地區(qū)一般地域范圍廣而本地負(fù)荷小 光伏電站的電力需要遠(yuǎn)距離輸出 隨著光伏電站的規(guī)模加大 光照短期波動(dòng)和周期性變化引起的線路電壓超限現(xiàn)象將逐步出現(xiàn) 電壓穩(wěn)定性逐步突出 5 配電網(wǎng)的運(yùn)行控制問(wèn)題 配電網(wǎng)的運(yùn)行控制根本原因在于兩方面 第一 我國(guó)的中 低壓配電網(wǎng)主要是中性點(diǎn)不接地 或經(jīng)消弧線圈接地 系統(tǒng) 采用單側(cè)電源輻射性供電網(wǎng)絡(luò) 第二 光伏電源接入配電網(wǎng) 使配電系統(tǒng)從放射狀結(jié)構(gòu)變?yōu)槎嚯娫唇Y(jié)構(gòu) 潮流和短路電流大小 流向以及分布特性均發(fā)生改變 1 電壓調(diào)節(jié)問(wèn)題原有的調(diào)節(jié)方案不能滿足接入分布式電源后配電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)要求 2 繼電保護(hù)問(wèn)題注意以下幾點(diǎn) 1 導(dǎo)致本線路保護(hù)的靈敏度降低及拒動(dòng) 2 導(dǎo)致本線路保護(hù)誤動(dòng) 3 導(dǎo)致相鄰線路的瞬時(shí)速斷保護(hù)誤動(dòng)并失去選擇性 4 導(dǎo)致重合閘不成功 3 孤島引起的安全問(wèn)題1 線路維護(hù)人員人身安全受到威脅 2 與孤島地區(qū)相連的用戶供電質(zhì)量受到影響 頻率和電壓偏出正常運(yùn)行范圍 3 孤島內(nèi)部的保護(hù)裝置無(wú)法協(xié)調(diào) 4 電網(wǎng)供電恢復(fù)后會(huì)造成相位不同步 5 孤島電網(wǎng)與主網(wǎng)非同步重合閘造成操作過(guò)電壓 6 單相分布式發(fā)電系統(tǒng)會(huì)造成系統(tǒng)三相負(fù)載欠相供電 例如 西班牙3MW光伏電站項(xiàng)目 采用3個(gè)逆變器廠家的多種型號(hào)小型光伏逆變器并聯(lián)運(yùn)行 在真實(shí)電網(wǎng)故障的情況下電站繼續(xù)運(yùn)行 后帶負(fù)荷人為重現(xiàn)此現(xiàn)象 如圖3 12所示 圖3 12西班牙3MW光伏電站項(xiàng)目生產(chǎn)的孤島現(xiàn)象 4 配電網(wǎng)的監(jiān)控通信我國(guó)的配電網(wǎng)的信息自動(dòng)化水平相對(duì)落后 10KV及以下低壓線路一般不具備通信通道 光伏發(fā)電帶來(lái)的雙向計(jì)量計(jì)費(fèi)問(wèn)題等 3 3 2配電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì) 1 增加了電力負(fù)荷的預(yù)測(cè)難度2 加大了配電網(wǎng)規(guī)劃的不確定性3 提高了配電網(wǎng)規(guī)劃適應(yīng)性要求 3 3 3對(duì)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性的影響 1 降低配電網(wǎng)設(shè)備利用率2 增加電網(wǎng)運(yùn)行成本 3 3 4國(guó)內(nèi)外光伏并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)介紹1 國(guó)內(nèi)光伏并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) 1 針對(duì)小型光伏電站的標(biāo)準(zhǔn)有三個(gè)標(biāo)準(zhǔn) GB T20046 2006光伏 PV 系統(tǒng)電網(wǎng)接口特性 IEC61727 2004光伏 PV 系統(tǒng) 電網(wǎng)接口特性 IEC61727 2004光伏 PV 系統(tǒng) 電網(wǎng)接口特性 2 針對(duì)大規(guī)模光伏電站的指導(dǎo)性文件至今尚無(wú)標(biāo)準(zhǔn) 2 國(guó)外光伏并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) 1 美國(guó)針對(duì)分布式發(fā)電的并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) IEEE1547全稱為 IEEE1547SeriesofInterconnectionStds 是一針對(duì)分布式發(fā)電的并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) 不限于光伏 其中做出了一些典型的技術(shù)要求 2 德國(guó)針對(duì)接入中壓電網(wǎng)分布式電源的并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)如對(duì)電網(wǎng)的支撐能力有如下典型技術(shù)要求 1 tostayconnectedduringafaul 故障時(shí)保持并網(wǎng) 在電壓跌落到0時(shí) 至少要堅(jiān)持150ms不脫網(wǎng) 在紅實(shí)線以下的區(qū)域 可以脫網(wǎng)運(yùn)行 當(dāng)然能并網(wǎng)運(yùn)行也是可以的 如圖3 13所示 圖3 13電壓隨時(shí)間的變化曲線 2 tosupportthevoltagebyprovidingreactivepowerduringthefault 故障時(shí)通過(guò)發(fā)出無(wú)功支撐電網(wǎng)電壓 當(dāng)電壓跌落超過(guò)10 時(shí) 每1 的電壓跌落 至少要提供2 的無(wú)功電流 響應(yīng)速度應(yīng)在20ms之內(nèi) 必要時(shí) 必須能夠提供100 的無(wú)功電流 3 ActivePowerControl 有功功率控制 4 StaticGridSupportbyReactivePowerControl 通過(guò)無(wú)功功率控制為電網(wǎng)提供靜態(tài)支撐 3 光伏發(fā)電的并網(wǎng)檢測(cè) 1 檢測(cè)中心建設(shè)背景及檢測(cè)能力1 關(guān)于 國(guó)家能源太陽(yáng)能發(fā)電研發(fā) 實(shí)驗(yàn) 中心 該中心是在國(guó)家電網(wǎng)公司高度重視新能源的開發(fā)利用的形式下建設(shè)的 如圖3 14所示 2 中心的光伏發(fā)電檢測(cè)能力對(duì)小型光伏電站具有以下五方面的檢測(cè)能力 防孤島保護(hù)性能 電壓 頻率響應(yīng)特性 功率輸出特性 電能質(zhì)量指標(biāo) 功率因數(shù)指標(biāo) 對(duì)大中型光伏電站也具有以下六方面的檢測(cè)能力 有功控制性能 無(wú)功調(diào)節(jié)能力 功率輸出特性 電能質(zhì)量指標(biāo) 低電壓耐受能力 防孤島保護(hù)性能 2 光伏電站并網(wǎng)檢測(cè)技術(shù)該技術(shù)使用可移動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)即跟蹤電站 該檢測(cè)平臺(tái)能夠完成光伏并網(wǎng)電站的電壓 頻率響應(yīng)特性 防孤島保護(hù)特性 功率輸出特性 電能質(zhì)量指標(biāo)以及光伏電站通用性能指標(biāo)的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè) 3 光伏電站并網(wǎng)檢測(cè)方案1 小型光伏電站現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)小型光伏電站檢測(cè)平臺(tái)搭建在一臺(tái)40英尺標(biāo)準(zhǔn)箱式集控車內(nèi) 滿足公路運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn) 整個(gè)集裝箱分為主設(shè)備室和集控室兩部分 如圖3 15所示 圖3 15小型光伏電站移動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖 其中主設(shè)備室內(nèi)搭建有300kVA電網(wǎng)擾動(dòng)發(fā)生裝置 如圖3 16所示 200kW防孤島檢測(cè)裝置 如圖3 17所示 等5個(gè)部件 圖3 16300kVA電網(wǎng)擾動(dòng)發(fā)生裝置 圖3 17200kW防孤島檢測(cè)裝置 集控室內(nèi)搭建有車載集控系統(tǒng) 如圖3 18所示 現(xiàn)場(chǎng)氣象參數(shù)測(cè)量裝置 如圖3 19所示 等4個(gè)部件 圖3 18車載集控系統(tǒng) 圖3 19現(xiàn)場(chǎng)氣象參數(shù)測(cè)量裝置 2 大中型光伏電站現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)大中型光伏電站現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)平臺(tái)是一臺(tái)廂式集控車和六臺(tái)具有20英尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱的測(cè)試車的模塊化組合 其中集控車上所安裝的車載集控系統(tǒng) 滿足光伏電站現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視 現(xiàn)場(chǎng)控制 實(shí)驗(yàn)保護(hù) 數(shù)據(jù)采集 數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 數(shù)據(jù)分析 曲線繪制 報(bào)表輸出等綜合功能 包括 琴式操作臺(tái) 配電隔離變壓器 配電柜等 如圖3 20所示 圖3 20琴式操作臺(tái)和配電柜 圖3 21接線現(xiàn)場(chǎng)部分儀器設(shè)備 如圖3 21所示為接線現(xiàn)場(chǎng)部分儀器設(shè)備 3 并網(wǎng)光伏逆變器的檢測(cè)依據(jù)IEC IEEE UL VDE等相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)現(xiàn)有和即將出臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范 應(yīng)具備對(duì)MW級(jí)光伏并網(wǎng)逆變器進(jìn)行檢測(cè)的能力 同時(shí)也要為并網(wǎng)光伏設(shè)備制造商提供電壓 頻率響應(yīng)特性 防孤島性能以及低電壓耐受能力等常規(guī)條件無(wú)法完成的測(cè)試服務(wù) 如圖3 22所示 圖3 22并網(wǎng)光伏逆變器檢測(cè)實(shí)物接線圖 對(duì)并網(wǎng)光伏逆變器的檢測(cè)內(nèi)容包括并網(wǎng)性能檢測(cè)和通用技術(shù)檢測(cè)兩方面 前者包括5項(xiàng)測(cè)試 電能質(zhì)量檢測(cè) 有功和無(wú)功控制性能 防孤島保護(hù)性能 電壓頻率響應(yīng)特性 低電壓耐受能力 后者包括4項(xiàng)測(cè)試 最大功率跟蹤性能測(cè)試 效率測(cè)試 噪音 振動(dòng)等環(huán)境測(cè)試 電磁兼容測(cè)試 如圖3 23所示 測(cè)試中有可能發(fā)現(xiàn)以下問(wèn)題 1 低電壓穿越功能 2 有功功率調(diào)節(jié)能力 3 無(wú)功功率調(diào)節(jié)能力 4 頻率異常時(shí)的響應(yīng)特性 用小型光伏電站移動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)對(duì)浙江省電力試驗(yàn)研究院 3樓樓頂60kW光伏電站主要開展如下現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn) 1 電壓 頻率異常時(shí)的響應(yīng)特性測(cè)試 2 防孤島保護(hù)特性測(cè)試 3 功率輸出特性測(cè)試 4 電能質(zhì)量指標(biāo)測(cè)試 如圖3 24所示 4 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)案例介紹 1 電壓 頻率異常時(shí)的響應(yīng)特性測(cè)試測(cè)試工藝 1 測(cè)試點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在光伏電站或單元發(fā)電模塊并網(wǎng)點(diǎn)處 2 電壓異常測(cè)試時(shí) 設(shè)定電壓為額定電壓的50 85 110 和135 持續(xù)30秒后將并網(wǎng)點(diǎn)處電壓恢復(fù)為額定值 頻率異常測(cè)試時(shí) 對(duì)于小型光伏電站 設(shè)定并網(wǎng)點(diǎn)頻率為49 5Hz 50 2Hz 持續(xù)30秒后恢復(fù) 3 通過(guò)數(shù)字示波器記錄被測(cè)光伏電站分閘時(shí)間和恢復(fù)并網(wǎng)時(shí)間 4 讀取測(cè)試數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析 輸出統(tǒng)計(jì)報(bào)表和測(cè)量曲線 測(cè)試原理如圖3 25所示 圖3 25電壓 頻率擾動(dòng)響應(yīng)特性測(cè)試原理圖 電壓異常測(cè)試通過(guò)電網(wǎng)擾動(dòng)發(fā)生裝置設(shè)置光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)K1處電壓幅值分別為額定電壓的50 85 110 和135 電網(wǎng)擾動(dòng)發(fā)生裝置測(cè)試時(shí)間持續(xù)30秒后將并網(wǎng)點(diǎn)處電壓恢復(fù)為額定值 通過(guò)數(shù)字示波器記錄被測(cè)光伏電站的分閘時(shí)間和恢復(fù)并網(wǎng)時(shí)間 同理 頻率異常測(cè)試通過(guò)電網(wǎng)擾動(dòng)發(fā)生裝置設(shè)置光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)K1處頻率為49 5Hz 50 2Hz 電網(wǎng)擾動(dòng)發(fā)生裝置測(cè)試時(shí)間持續(xù)30秒后將并網(wǎng)點(diǎn)處頻率恢復(fù)為額定值 通過(guò)數(shù)字示波器記錄被測(cè)光伏電站分閘時(shí)間和恢復(fù)并網(wǎng)時(shí)間 測(cè)試結(jié)果 1 小于50 欠壓測(cè)試時(shí) 電網(wǎng)擾動(dòng)裝置在一個(gè)周波之內(nèi)衰減到48 電站在68 6ms以后停機(jī) 滿足標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間要求 2 50 85 欠壓測(cè)試時(shí) 并網(wǎng)點(diǎn)電壓衰減到84 電站在684 25ms以后停機(jī) 滿足標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間要求 3 110 135 過(guò)壓測(cè)試時(shí) 并網(wǎng)點(diǎn)電壓變化到125 電站在762 9ms以后停機(jī) 滿足標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間要求 4 大于135 過(guò)壓測(cè)試時(shí) 并網(wǎng)點(diǎn)電壓變化到135 電站在760 35ms以后停機(jī) 不滿足標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間要求 而欠頻測(cè)試時(shí) 電壓頻率從50Hz減小到48Hz 光伏電站部分逆器停機(jī) 過(guò)頻測(cè)試時(shí) 電壓頻率從50Hz增大到51 5Hz 光伏電站部分逆變器停機(jī) 2 防孤島保護(hù)特性測(cè)試并網(wǎng)逆變器的孤島效應(yīng) 現(xiàn)象 是指電網(wǎng)因故障中斷供電時(shí)逆變器仍向電網(wǎng)傳輸電能 和本地負(fù)載形成一個(gè)公共電網(wǎng)系統(tǒng)無(wú)法控制的自給供電孤島 該現(xiàn)象的發(fā)生會(huì)威脅到電網(wǎng)維修人員的安全 影響配電系統(tǒng)的保護(hù)開關(guān)動(dòng)作程序 在重合閘時(shí)可能對(duì)用電設(shè)備造成損壞 因此逆變器應(yīng)具有防孤島效應(yīng)保護(hù)功能 防孤島保護(hù)必須同時(shí)具備主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種 應(yīng)設(shè)置至少各一種主動(dòng)和被動(dòng)防孤島保護(hù) 主動(dòng)防孤島效應(yīng)保護(hù)方式主要有頻率偏離 有功功率變動(dòng) 無(wú)功功率變動(dòng) 電流脈沖注入引起阻抗變動(dòng)等 被動(dòng)防孤島效應(yīng)保護(hù)方式主要有電壓相位跳動(dòng) 3次電壓諧波變動(dòng) 頻率變化率等 測(cè)試工藝 1 防孤島能力測(cè)試應(yīng)選擇輻照良好的時(shí)段進(jìn)行 2 防孤島能力測(cè)試點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在光伏電站或單元發(fā)電模塊并網(wǎng)點(diǎn)處 測(cè)量被測(cè)光伏電站的有功功率和無(wú)功功率輸出 3 依次投入防孤島檢測(cè)裝置的電阻R 電感L 電容C 4 使電阻R消耗的有功功率等于被測(cè)電站發(fā)出的有功功率 5 使品質(zhì)因數(shù)為1 0 1 流過(guò)K2的基波電流小于額定電流的5 6 斷開K2 通過(guò)數(shù)字示波器記錄被測(cè)光伏電站運(yùn)行情況 7 若在2s或電網(wǎng)企業(yè)指定時(shí)間內(nèi)斷開與電網(wǎng)連接 則不再繼續(xù)測(cè)試 8 調(diào)節(jié)L C 使負(fù)載無(wú)功功率每次變化 2 每次調(diào)節(jié)后 通過(guò)數(shù)字示波器記錄被測(cè)光伏電站運(yùn)行情況 若時(shí)間呈持續(xù)上升趨勢(shì) 則應(yīng)繼續(xù)以2 的增量擴(kuò)大調(diào)節(jié)范圍 9 直至記錄的時(shí)間呈下降趨勢(shì) 輸出報(bào)表和測(cè)量曲線 測(cè)試原理 光伏電站正常運(yùn)行情況下 通過(guò)功率測(cè)試裝置測(cè)量被測(cè)光伏電站的有功功率和無(wú)功功率輸出 根據(jù)測(cè)試功率依次投入防孤島檢測(cè)裝置的電阻R 電感L 電容C 電阻R消耗的有功功率等于被測(cè)電站發(fā)出的有功功率 RLC諧振電路的品質(zhì)因數(shù)為1 流過(guò)并網(wǎng)總斷路器的基波電流小于被測(cè)電站輸出電流的5 時(shí)斷開并網(wǎng)斷路器 通過(guò)數(shù)字示波器記錄被測(cè)光伏電站的分閘時(shí)間 如圖3 26所示 圖3 26防孤島保護(hù)特性測(cè)試原理圖 測(cè)試結(jié)果 當(dāng)各光伏逆變器單獨(dú)開機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行進(jìn)行防孤島實(shí)驗(yàn)時(shí) 某國(guó)內(nèi)品牌逆變器在0 143s時(shí)間內(nèi)停機(jī)運(yùn)行 某國(guó)外品牌逆變器在0 163s時(shí)間內(nèi)停機(jī)運(yùn)行 當(dāng)各品牌光伏并網(wǎng)逆變器同時(shí)并網(wǎng)運(yùn)行進(jìn)行防孤島實(shí)驗(yàn)時(shí) 光伏電站在29 5s時(shí)間內(nèi)停機(jī)運(yùn)行 可以判斷出多臺(tái)不同品牌光伏逆變器同時(shí)并網(wǎng)運(yùn)行對(duì)光伏電站的防孤島保護(hù)效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生影響 3 功率輸出特性測(cè)試測(cè)試工藝及原理 1 氣象參數(shù)測(cè)試裝置的安裝位置應(yīng)能體現(xiàn)被測(cè)光伏電站典型氣象條件 且不影響被測(cè)光伏電站的正常運(yùn)行 2 功率特性測(cè)試點(diǎn)應(yīng)設(shè)在光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)處 3 測(cè)量測(cè)試點(diǎn)的各項(xiàng)氣象參數(shù)和有功功率輸出 參數(shù)測(cè)量滿一天 4 讀取測(cè)試數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析 輸出統(tǒng)計(jì)報(bào)表和測(cè)量曲線 測(cè)試原理如圖3 27所示 圖3 27有功功率輸出特性測(cè)試原理圖 測(cè)試結(jié)果 通過(guò)一天時(shí)間內(nèi)光伏電站輸出功率與總輻射 溫度 散射的趨勢(shì)圖 可看出光伏電站功率輸出與總輻射的變化趨勢(shì)是一致的 溫度在13 到27 區(qū)