本文選取進(jìn)行對比分析的標(biāo)準(zhǔn)有：

（來源：微信公眾號“泰坦之家”作者：Titan）

中國光伏：

GB/T 19964-2012《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》

GB/T 29319-2012《光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》

中國風(fēng)電：

GB/T 19963-2011《風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》

北美：

IEEE 1547-2018

德國：

VDE 4105-2018

VDE 4110-2017

南非：

GCCSA-2012

（一）標(biāo)準(zhǔn)適用范圍

對于接入不同電網(wǎng)等級的新能源電站，各國或采用不同的標(biāo)準(zhǔn)分別給出并網(wǎng)要求，或在同一個標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)行分類給出不同的技術(shù)要求，如下圖：


（1）德國標(biāo)準(zhǔn)按照接入電壓等級進(jìn)行分類，VDE 4110適用于接入中壓電網(wǎng)運(yùn)行及并網(wǎng)點(diǎn)在低壓電網(wǎng)但公共連接點(diǎn)在中壓電網(wǎng)的新能源電站。VDE 4105適用于并網(wǎng)點(diǎn)、公共連接點(diǎn)均在低壓電網(wǎng)的新能源電站。適用于接入高壓電網(wǎng)的VDE 4120尚在編制中。

（2）美國標(biāo)準(zhǔn)按照接入電力系統(tǒng)的不同位置劃分（不考慮接入電壓等級），IEEE 1547標(biāo)準(zhǔn)明確標(biāo)準(zhǔn)適用于分布式電源接入初級或次級配電網(wǎng)，適用于接入輸電網(wǎng)或子輸電網(wǎng)新能源電站的并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE P2800還在制定中。

（3）中國標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合上上述兩種分類方法，新能源電站同時按照接入的電壓等級分類和接入位置進(jìn)行分類。對于光伏電站，接380V電壓等級為1類電站，接入35kV及以上電壓等級為2類電站，接入10kV電壓等級的則需按照接入用戶側(cè)和公共電網(wǎng)側(cè)區(qū)分為1類和2類。風(fēng)電場接入66kV及以上電壓等級，應(yīng)歸屬于2類電站。

（4）南非標(biāo)準(zhǔn)新能源電站按照接入容量，選取1MVA和20MVA兩個分界點(diǎn)分為A、B、C三類電站，不同容量的電站分別接入不同電壓等級的電網(wǎng)。

根據(jù)各自標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍，可大致將并網(wǎng)接入要求為兩類：

——對于容量較小且接入配用電側(cè)的新能源電站（下文簡稱1類電站），標(biāo)準(zhǔn)制定的原則以保護(hù)自身設(shè)備不損害為主，幾乎不考慮對電網(wǎng)的支撐作用，對發(fā)電站提出的技術(shù)指標(biāo)相對較低。

——對于容量較大且接入輸電側(cè)的新能源電站（下文簡稱2類電站），標(biāo)準(zhǔn)制定的原則以維持電網(wǎng)安全穩(wěn)定為主，對發(fā)電站提出的技術(shù)指標(biāo)較高。

（二）電壓波動限值

對于1類電站，當(dāng)電網(wǎng)電壓偏離正常運(yùn)行的范圍時，新能源電站應(yīng)在一定時間范圍內(nèi)跳閘。跳閘一般分為快速跳閘和慢速跳閘，如下圖所示：


德國、中國、南非標(biāo)準(zhǔn)的跳閘閾值和跳閘時間固定不可調(diào)。

美國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定跳閘閾值和跳閘時間完全可調(diào)，以適應(yīng)不同地域配電網(wǎng)特殊電壓波動的范圍。

但中國標(biāo)準(zhǔn)跳閘時間設(shè)置存在一定問題：跳閘時間為≤2s（非2s）。


對于光伏逆變器廠商來說，就存在一個投機(jī)取巧的設(shè)置，只要逆變器交流側(cè)電壓偏離了正常運(yùn)行范圍就立即跳閘（例如0.1s跳閘），即可同時滿足4個不同電壓區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)要求。但這明顯違背了標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置慢速跳閘和快速跳閘的初衷。

有學(xué)者認(rèn)為，設(shè)置慢速快速跳閘因為：當(dāng)電壓偏離正常值范圍較小時，逆變器需要一個較長的周期（2s）才能檢測出準(zhǔn)確的電壓值，而當(dāng)電壓偏離正常值范圍較大時，逆變器則能更快的（0.2s）檢測出電壓值。筆者認(rèn)為不然。

對于測量元件來說，與頻率測量不同。元件通常只需要一個周期（50Hz對應(yīng)0.02s）甚至半個周期即可準(zhǔn)確測量當(dāng)前電壓有效值。對于逆變器來說，測量+控制，10個周期已經(jīng)綽綽有余，這個技術(shù)在10年前就可以實現(xiàn)，多給出1.8s沒有任何意義。

筆者認(rèn)為，之所以設(shè)置慢速跳閘（或稱為延時跳閘），是為了使得新能源電站“穿越”由于負(fù)荷啟停造成電壓暫降暫升時期而防止誤跳閘設(shè)置的功能。這里對比德國標(biāo)準(zhǔn)尤其明顯，德國標(biāo)準(zhǔn)只有欠壓區(qū)域存在滿足跳閘的要求，正是為了躲避低壓電網(wǎng)大型異步電動機(jī)啟動時造成的電壓暫降問題。

標(biāo)準(zhǔn)修改建議：刪除滿足跳閘“≤”，改為固定延時。

對于2類電站，各國標(biāo)準(zhǔn)亦規(guī)定了各自正常運(yùn)行的電壓范圍。當(dāng)電網(wǎng)偏離正常工作范圍時，部分標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了最短運(yùn)行時間（或進(jìn)入電壓故障穿越區(qū)域），超出時間后，電站可根據(jù)自身的條件自行決定是否跳閘。


（三）頻率波動限值

對于1類電站，與電壓波動限值相同。跳閘一般分為快速跳閘和慢速跳閘，如下圖所示：


美國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定跳閘閾值和跳閘時間完全可調(diào)，以適應(yīng)不同地域配電網(wǎng)特殊頻率波動的范圍。

德國和南非標(biāo)準(zhǔn)采用最短并網(wǎng)時間（頻率適應(yīng)性）替代了跳閘要求，減少了由于電網(wǎng)頻率波動造成新能源電站跳閘的情況。

中國標(biāo)準(zhǔn)只有快速跳閘且跳閘閾值和時間固定。

對于2類電站，當(dāng)并網(wǎng)點(diǎn)頻率偏離正常值時，除南非和中國標(biāo)準(zhǔn)外，其他各國標(biāo)準(zhǔn)均有沒有強(qiáng)制跳閘的技術(shù)要求，各國標(biāo)準(zhǔn)均要求新能源電站應(yīng)能支撐一段時間后方可跳閘。


南非標(biāo)準(zhǔn)采用“反時限”頻率適應(yīng)性，即電網(wǎng)頻率的偏移值與新能源電站維持并網(wǎng)時間成反比。電網(wǎng)頻率偏離越多，標(biāo)準(zhǔn)要求維持并網(wǎng)時間越短。當(dāng)電網(wǎng)頻率嚴(yán)重偏離時，新能源電站應(yīng)在短時間內(nèi)跳閘。

南非標(biāo)準(zhǔn)采用“單次”和“累計”頻率適應(yīng)性，即考慮了新能源電站對電網(wǎng)的支撐作用，又兼顧了新能源電站自身運(yùn)行特性。

中國風(fēng)電標(biāo)準(zhǔn)與德國標(biāo)準(zhǔn)相似，僅規(guī)定了電網(wǎng)頻率偏移一定范圍時，新能源電站的最短運(yùn)行時間。

中國標(biāo)準(zhǔn)存在的問題：頻率適用性正常范圍過窄

對于1類電站，正常運(yùn)行范圍僅為-0.5Hz到+0.2Hz，當(dāng)高壓直流電路發(fā)生發(fā)生故障時，處于送端電網(wǎng)位置的主網(wǎng)頻率會發(fā)生大幅度波動，有可能直接導(dǎo)致分布式光伏電站大規(guī)模脫網(wǎng)。華東電網(wǎng)根據(jù)電網(wǎng)安全運(yùn)行需要，出具了《華東區(qū)域電力安全生產(chǎn)委員會關(guān)于開展華東區(qū)域分布式光伏涉網(wǎng)頻率專項核查整改工作的通知》的文件，要求華東地區(qū)分布式光伏根據(jù)需要修改涉網(wǎng)頻率定值。

對于2類電站，同樣不適用于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱的西藏地區(qū)。2015年3月，國網(wǎng)西藏電力有限公司調(diào)控中心印發(fā)了《國網(wǎng)西藏電力有限公司調(diào)控中心關(guān)于并網(wǎng)光伏電站整改工作的通知》，要求各光伏發(fā)電企業(yè)按照相關(guān)規(guī)定完成整定涉網(wǎng)頻率參數(shù)的整改。

隨著新能源發(fā)電技術(shù)水平的不斷提高，新能源電站中的關(guān)鍵設(shè)備逆變器與風(fēng)電機(jī)組的頻率適應(yīng)能力的增強(qiáng)，部分設(shè)備已達(dá)到傳統(tǒng)火電/水電同步發(fā)電機(jī)的頻率適應(yīng)性要求。對于光伏逆變器，其自身的頻率使用范圍很廣。據(jù)逆變器廠家反饋，相同硬件配置的逆變器幾乎可以完全適用于50Hz和60Hz的電網(wǎng)，只需修改相關(guān)軟件設(shè)置即可。

標(biāo)準(zhǔn)修改建議：

對于使用雙饋式風(fēng)機(jī)的風(fēng)電場，可根據(jù)機(jī)組自身的頻率適用性能力適當(dāng)放寬頻率適應(yīng)性范圍；

對于使用直驅(qū)式風(fēng)機(jī)的風(fēng)電場、光伏電站（無論1類和2類），頻率適應(yīng)性范圍可參照GB/T 31464-2015《電網(wǎng)運(yùn)行準(zhǔn)則》的對傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組的技術(shù)。

（四）電壓故障穿越

電壓故障穿越是新能源電站接入電力系統(tǒng)的關(guān)鍵性指標(biāo)，一般只對2類電站提出要求，但美國和德國標(biāo)準(zhǔn)同樣對1類電站有涉及，如下圖所示：


各國故障穿越曲線不盡相同，強(qiáng)行對比意義不大。但大體原則一致：即偏離正常范圍越多，標(biāo)準(zhǔn)要求維持并網(wǎng)時間越短。筆者初步推斷，故障穿越曲線制定的范圍還可能與如下因素相關(guān)：

保護(hù)定制：電網(wǎng)短路故障保護(hù)定制時間設(shè)定的越長，相同故障電壓下標(biāo)準(zhǔn)要求的電壓故障穿越時間越長，反之亦然。

電網(wǎng)結(jié)構(gòu)：電網(wǎng)結(jié)構(gòu)越薄弱，短路容量越小，標(biāo)準(zhǔn)電壓故障穿越要求中的高電壓穿越的最大幅值越高，反之亦然。

電網(wǎng)滲透率：新能源在該地域中發(fā)電量占比越高，電網(wǎng)對新能源電站的安全穩(wěn)定支撐能要求也越高，標(biāo)準(zhǔn)電壓故障穿越要求最高/低故障電壓和穿越時間也越高，反之亦然。

電網(wǎng)運(yùn)營商和設(shè)備制造商博弈的結(jié)果。

但目前為止：中國風(fēng)電接入標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19963和光伏接入標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19964均沒有高電壓穿越的要求，應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)中增加。

（五）防孤島保護(hù)

（1）對于1類電站，各國標(biāo)準(zhǔn)均要求設(shè)置防孤島保護(hù)，中國、德國標(biāo)準(zhǔn)要求保護(hù)時間為2s，美國是2s-5s連續(xù)可調(diào)，南非是0.2s。

（2）對于2類電站，各國標(biāo)準(zhǔn)對是否設(shè)置防孤島保護(hù)目前尚未有分歧。德國標(biāo)準(zhǔn)沒有要求而南非標(biāo)準(zhǔn)有要求，中國風(fēng)電場接入標(biāo)準(zhǔn)未涉及，但光伏電站接入標(biāo)準(zhǔn)明確提出了防孤島保護(hù)的要求。

對于是否需要設(shè)置防孤島保護(hù)，筆者以為：因為對于設(shè)備制造商（變流器）來說，孤島檢測功能與故障穿越功能存在沖突，在一定的技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)無法突破。因此，筆者建議：

對于2類電站，由于自身負(fù)荷很低，幾乎不可能產(chǎn)生孤島現(xiàn)象。而且電站完全可以采用公共連接點(diǎn)并網(wǎng)開關(guān)帶動每個風(fēng)電機(jī)組（光伏發(fā)電單元）出口開關(guān)聯(lián)動跳閘完美避免孤島現(xiàn)象。因此標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以故障穿越為主，無需設(shè)置防孤島功能。

對于1類電站，標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)要求有孤島功能，但若1類電站具有故障穿越的技術(shù)要求，“孤島檢測時間”＞“故障穿越要求的最長時間”，方可完美實現(xiàn)兩種功能。