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分布式光伏電站相關技術規(guī)范的缺失及其對國內(nèi)分布式光伏電站市場發(fā)展的影響

   2014-05-07 《光能》雜志徐強18950
核心提示:摘要:2013年開始,有關分布式的一系列政策法規(guī)的出臺促進了國內(nèi)分布式光伏電站市場的興起,可預計在未來1~5年內(nèi),這個市場會不斷繁榮。但

摘要:2013年開始,有關分布式的一系列政策法規(guī)的出臺促進了國內(nèi)分布式光伏電站市場的興起,可預計在未來1~5年內(nèi),這個市場會不斷繁榮。但與此相對應的是,關于分布式光伏電站的相關技術規(guī)范卻嚴重缺乏,一個完整的技術標準化體系未能建立。這樣一個存在于繁榮的市場與無據(jù)可循的技術之間的矛盾為這個市場的良性發(fā)展從一開始就留下了隱憂。作者針對這一問題提出了自己的看法,亟待建立專門對于分布式光伏電站的完善的技術標準化體系。作者認為規(guī)范技術的同時就是規(guī)范市場,引導市場走向良性競爭發(fā)展。

1、分布式光伏發(fā)電市場缺乏相關技術規(guī)范

中國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中,國家政策的制定對這個行業(yè)有著舉足輕重的作用,從金太陽到分布式,可以說光伏這個行業(yè)的繁榮與否,從發(fā)展伊始,就始終與國家的政策息息相關。

近年來,隨著一系列政策法規(guī)的制定,中國光伏產(chǎn)業(yè)進入迅速發(fā)展階段。

2013年以來,國家出臺了一系列關于分布式發(fā)電的政策,這些政策法規(guī)的出臺極大地推動整個光伏產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。

雖然有關分布式光伏發(fā)電的收購制度、定價和補償機制、減稅政策、接入標準等尚需進一步完善和明確,但是整個分布式市場被無數(shù)從業(yè)者所看好,即將興起的巨大市場將會成為中國下一輪經(jīng)濟增長的支撐點。

但是在業(yè)者為國家政策和市場欣欣向榮彈冠相慶的背后,各種問題依然潛伏著。作者認為目前分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電尚缺失很多必要的技術標準,沒有一個完整健全的標準化體系,這對整個市場的發(fā)展是有著巨大隱患的。在整個市場沒有技術標準可循的情況下,一方面光伏發(fā)電設備生產(chǎn)商無法設計開發(fā)出完全滿足市場和技術要求的標準產(chǎn)品;另一方面電站總承包商(EPC)不能進行規(guī)范化,標準化的光伏系統(tǒng)的設計和設備選型;第三方的業(yè)主也會對很多的技術和安全問題,產(chǎn)生巨大的疑慮,從而很難接受分布式光伏發(fā)電,影響市場的發(fā)展。

目前各省地方政府紛紛出臺各自省的光伏分布式電站并網(wǎng)技術要求,但是這種地方技術壁壘,“諸侯割據(jù)”的背后實際上是各省的光伏產(chǎn)業(yè)的地方保護主義。如果不破除這種各省地方在并網(wǎng)技術要求上設置的技術壁壘,分布式光伏發(fā)電未來會變成各地方政府和地方電網(wǎng)的牟利工具,整個市場很難真正的繁榮與創(chuàng)新。

各地方政府制定的并網(wǎng)技術細節(jié)各不相同,這樣既不利于國家電網(wǎng)對分布式電站進行統(tǒng)一的規(guī)范管理,也不利于后續(xù)的對智能電網(wǎng)的改造與升級。

所以分布式光伏發(fā)電技術標準的制定顯得十分緊迫。只有建立了完備的法律和制度體系,完善的標準體系,才能引領分布式光伏發(fā)電這個市場更加科學、有序的發(fā)展。

2、國內(nèi)外光伏發(fā)電相關標準

2.1國外組織

最權威的組織是國際電工委員會(IEC),它是世界上最早成立的國際性電工標準化機構,一直負責有關電器工程和電子工程領域中的國際標準化工作,IEC標準是世界公認最具權威性的電器領域的行業(yè)標準。

美國制定光伏發(fā)電標準的組織主要是以下幾家:
美國國家標準與技術研究所(NIST)、
美國電力研究院(EORI)、
美國電氣電子工程師學會(IEEC)、
美國國家可再生能源實驗室(NREL)等。

歐洲制定光伏發(fā)電標準的組織主要是:
歐洲標準(EN)、
德國標準(DIN)。

日本就是日本工業(yè)協(xié)會(JIS)負責發(fā)布光伏發(fā)電標準化技術文件。

2.2國內(nèi)組織

1984年3月5日,全國太陽能光伏能源系統(tǒng)標準化工作組在北京成立。1987年6月,全國太陽能光伏系統(tǒng)標準化技術委員會在天津成立。標委會一直以來負責全國太陽光伏能源系統(tǒng)的標準化工作。

2009年7月,國家電網(wǎng)公司牽頭制定的《光伏電站接入電網(wǎng)的技術規(guī)定(試行)》在國家電網(wǎng)公司經(jīng)營范圍內(nèi)試行。

2009年12月到2013年12月,四年間,我國光伏標準化工作迅速開展,逐步建立我國光伏發(fā)電及產(chǎn)業(yè)化標準體系。目前我們已經(jīng)初步建立了光伏發(fā)電標準化體系。但是問題在于,標準的制定,從一開始目標就定位于大型地面光伏電站,而極少關注分散化,小型化的分布式光伏能源。分布式光伏發(fā)電標準的滯后,造成的問題表現(xiàn)為,一方面是分布式市場的蓬勃發(fā)展,另一方面是相關技術標準的落后,導致國內(nèi)市場目前基本屬于無序和混亂的發(fā)展。

3、分布式光伏發(fā)電標準國內(nèi)的現(xiàn)狀

國家發(fā)展改革委員會提出,國內(nèi)光伏發(fā)電裝機量在“十二五”(2011-2015年)和“十三五”(2016-2020年)的目標分別為10GW和50GW。最新公布的“十二五”計劃中,分布式光伏發(fā)電占了相當重要的份額。由此我們可以判斷,未來國內(nèi)光伏發(fā)電市場尤其是分布式光伏發(fā)電市場會蓬勃發(fā)展,保持高需求與高增長。市場的發(fā)展反過來要求技術的規(guī)范化。而目前專門針對分布式的技術標準一片空白,形勢逼人,分布式光伏發(fā)電的技術標準和規(guī)范的出臺與完善迫在眉睫。

本文將對光伏并網(wǎng)標準尤其是涉及到相關分布式電站將做重點討論。

4、光伏并網(wǎng)發(fā)電標準現(xiàn)狀

未來20年,光伏發(fā)電將會成為國家電網(wǎng)基礎能源的一種,光伏產(chǎn)業(yè)未來在全球市場會保持一個高需求高速增長的勢態(tài),國內(nèi)的分布式光伏發(fā)電也適逢其時,是國家重點扶持與支持的項目。

光伏并網(wǎng)發(fā)電將來會作為光伏發(fā)電的主要形式存在,光伏并網(wǎng)發(fā)電的應用對現(xiàn)有電網(wǎng)的運行提出了新的問題及影響,如:
1. 發(fā)電資源與用電負荷逆向分布從而產(chǎn)生的電力輸出與電能吸收問題;
2. 太陽光輻照強度波動性、光伏發(fā)電系統(tǒng)的強烈的隨機性帶來的運行控制問題;
3. 分布式光伏電能接入各級配電網(wǎng)絡由此產(chǎn)生的電網(wǎng)安全問題;
4. 分布式光伏電能接入各級配電網(wǎng)對續(xù)電保護裝置可能產(chǎn)生的影響;
5. 分布式光伏電站使用了大量的電力電子并網(wǎng)設備,這些設備會一定程度的影響所在電網(wǎng)電能的質量。

考慮到未來分布式的巨大規(guī)模以及以上問題可能造成的負面影響,應及早并全面的出臺相關并網(wǎng)的技術標準規(guī)范。從而可以對分布式光伏電站并網(wǎng)后,電力資源與用電負荷如何分配、如何全局對分布式電站進行運行管控、電網(wǎng)的安全保護、控制電力能源質量等相關重要的技術問題做出明確的規(guī)定和技術解決方案,以排除未來的隱患。

分布式并網(wǎng)光伏發(fā)電站的大規(guī)模開發(fā)和相對應的巨大市場,其發(fā)展水平一定程度取決于對應的光伏并網(wǎng)發(fā)電標準的建立與完善。

在這些技術標準的基礎上,地方的國家電網(wǎng)工作人員應具備符合規(guī)范要求的光伏并網(wǎng)發(fā)電標準綜合檢測能力,包括光伏并網(wǎng)發(fā)電產(chǎn)品檢測和并網(wǎng)光伏電站接入檢測,從而確保分布式并網(wǎng)產(chǎn)品和分布式光伏電站安全穩(wěn)定運行。因此,開展光伏并網(wǎng)發(fā)電標準的研究迫在眉睫。

下面介紹一下目前內(nèi)外已經(jīng)有的部分光伏電站并網(wǎng)技術規(guī)范。

1.國際光伏并網(wǎng)發(fā)電標準

IEEE光伏并網(wǎng)發(fā)電標準

IEEEStd.929-2000(Recommended practice for utility interface of PV system)《光伏并網(wǎng)標準》,該標準為并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)的技術要求,包括工作人員的安全、保護裝置、電能質量和電網(wǎng)運行情況的一系列規(guī)定。用于通過逆變器并網(wǎng)、功率不超過10kW的光伏發(fā)電系統(tǒng),且保護裝置具有可調性。

UL 1741-2000 (Standard for inverters, converters, and controllers for use in independent Power System)《光伏發(fā)電系統(tǒng)中逆變器、充電控制器的標準》1999年5月發(fā)布了第一版,2000年11月發(fā)布了第二版。

IEEE Std.929《分布式發(fā)電系統(tǒng)中逆變器、交流器、控制器的標準》大部分內(nèi)容與UL 1741-2000一致。IEEE Std.929規(guī)定了分布式發(fā)電系統(tǒng)(獨立或并網(wǎng))中逆變器、交流器、充電控制器和輸出控制器的基本要求和測試方法。UL 1741規(guī)定了產(chǎn)品的出場試驗,涵蓋了IEEE Std.929中規(guī)定的測試(頻率和電壓限制,電能質量,逆變器孤島檢測)。

2003年美國電氣與電子工程師協(xié)會(IEEE)出版的IEEE 1547及相關擴展標準是獲得最廣泛認可的國際標準,它規(guī)定了10MW以下分布式發(fā)電(DG)的并網(wǎng)要求,所有有關分布式能源互連的主要問題都被涉及到,包括電能質量、系統(tǒng)可靠性、系統(tǒng)保護、通訊、安全標準、計量。

2.國內(nèi)光伏并網(wǎng)發(fā)電標準

國家標準化管理委員會2005年發(fā)布的GB/T 19939-2005《光伏系統(tǒng)并網(wǎng)技術要求》,規(guī)定了光伏系統(tǒng)的并網(wǎng)方式、電能質量、安全與保護和安裝要求等相關的技術要求。

中華人民共和國信息產(chǎn)業(yè)部參考IEC 61727修改制定了 GB/T 20046-2006 《光伏系統(tǒng)電網(wǎng)接口特性》。該標準尤其適用于與低壓電網(wǎng)并網(wǎng)相連的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng),對小型光伏電站電能質量和基本安全性做出了明確的規(guī)定,規(guī)定了額定功率在10kWA及以下小型光伏系統(tǒng)并網(wǎng)的技術要求。

國家能源局委托國家電網(wǎng)編制Q/GDW 147-2010 《光伏電站接入電網(wǎng)技術規(guī)定(試行)》,規(guī)定了光伏電站接入電網(wǎng)的一般原則,并網(wǎng)性能的各項技術指標,包括電能質量、功率與電壓調節(jié)、電網(wǎng)異常響應特性、安全與保護;其他要求包括通用技術條件、電能計量要求、通信與信號;同時也規(guī)定了系統(tǒng)測試要求。

2013年國家能源局發(fā)布了逆變器的技術規(guī)范,NB/T 32004-2013 ,光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變器技術規(guī)范。逆變器是涉及并網(wǎng)的重要設備。該標準規(guī)定了光伏(PV)并網(wǎng)系統(tǒng)所使用逆變器的產(chǎn)品類型、技術要求及試驗方法。該標準適用于連接到PV源電路電壓不超過直流1500V,交流輸出電壓不超過1000V的并網(wǎng)逆變器。

與此同時,其他光伏并網(wǎng)技術標準的制定工作也已經(jīng)積極展開,相關標準的意見征求稿也都開始公布。

5目前國內(nèi)光伏發(fā)電標準體系存在問題及發(fā)展趨勢

從國內(nèi)外光伏并網(wǎng)發(fā)電標準的現(xiàn)狀,可以了解到對并網(wǎng)光伏電站或者并網(wǎng)光伏電站的并網(wǎng)性能的相關標準還是相當缺乏。國內(nèi)涉及到分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)相關的規(guī)范均為技術規(guī)定類標準,而對于分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng),一個完整健全的標準體系應當涵蓋分布式電站的設計、規(guī)劃、建設、運行、維護、檢測、評估、管理等各個環(huán)節(jié)都形成可遵循的標準體系。

1. 目前存在的問題

(1)針對大型光伏集中電站目前有GB/T 50797-2012 光伏發(fā)電站設計規(guī)范,但是對于小型分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)尤其是整體設計缺少相關標準;

(2)分布式電站多為小型屋頂電站,目前尚缺乏對應的屋頂光伏支架結構設計所需的荷載規(guī)范與結構計算規(guī)范。國內(nèi)設計多是沿用大型建筑物的結構標準,這一方面會造成支架材料的巨大浪費(有可靠性過高的問題),另一方面是無相關設計標準規(guī)范支架的設計,屋頂光伏系統(tǒng)支架的設計與施工有著巨大的安全隱患。

(3)尚未建立分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的檢測標準和管理體系。如果是先建電站,而后出標準,很多的民用分布式項目會由于驗收和使用的標準不明,引發(fā)相關的安全問題;

(4)GB/T19939—2005光伏發(fā)電并網(wǎng)技術標準,根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)按照并網(wǎng)方式分為可逆流和不可逆流2種并網(wǎng)方式。 但并未對光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)容量和接入電網(wǎng)的電壓等級進行明確的規(guī)定。分布式光伏電站的并網(wǎng)技術要求未能體現(xiàn)在現(xiàn)有標準中。以日本為例,日本1998年頒布的《電氣事業(yè)法》,法規(guī)中對家用光伏發(fā)電系統(tǒng)與公用電力系統(tǒng)的并網(wǎng)進行了明確的區(qū)分。例如:單獨家用用戶的電力容量不足50kW的發(fā)電設備與低壓配電線(電壓600V以下)并網(wǎng),不足2000kW的發(fā)電設備與高壓配電線(電壓大于600V小于7000V)并網(wǎng)。

2. 造成的影響


(1)在缺少對應標準的情況下,光伏設備生產(chǎn)商無法專門針對分布式開發(fā)設計滿足低壓電網(wǎng)需求,滿足分布式電站的光伏系統(tǒng)產(chǎn)品;

(2)不利于光伏系統(tǒng)集成商(EPC)進行規(guī)范化的光伏系統(tǒng)設計和設備選型,目前,由于沒有相關的技術標準來規(guī)范行業(yè)競爭,市場上出現(xiàn)大量不符合資質的EPC進行惡性競爭,技術規(guī)范化的同時也可以規(guī)范市場的發(fā)展;

(3)不利于地方電網(wǎng)部門對分布式并網(wǎng)光伏電站的規(guī)范管理;

(4)絕大多數(shù)的分布式電站的用戶屬于中小企事業(yè)單位和居民個人用戶,在技術不規(guī)范的情況下,建設的分布式電站,為未來埋下了諸多隱患。尤其是涉及到發(fā)電裝置和用電安全,很有可能引發(fā)個別較為嚴重的安全問題。

3. 發(fā)展趨勢

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)需要從:

分布式光伏電站發(fā)電量的評估與計算、分布式光伏電站的整體規(guī)劃與設計、分布式光伏電站的試驗與檢測、光伏發(fā)電并網(wǎng)設備的技術要求、分布式光伏發(fā)電運行與維護、分布式光伏發(fā)電安全與環(huán)保、分布式光伏發(fā)電技術監(jiān)督等多方面建立健全完整的分布式光伏發(fā)電標準體系。

亟待完善的光伏并網(wǎng)發(fā)電標準體系

根據(jù)國家十二五和十三五對分布式并網(wǎng)光伏電站發(fā)展的需求,分布式光伏電站的大規(guī)模開發(fā),分布式光伏發(fā)電與并網(wǎng)技術的不斷發(fā)展成熟,整個電網(wǎng)的智能電網(wǎng)標準體系的建設,針對分布式光伏發(fā)電技術標準體系的提出十分必要。

分布式光伏發(fā)電標準化體系建設應覆蓋分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量的計算,結構設計,電氣排布與規(guī)劃設計、施工與安裝調試、運行檢修、檢測及試驗和管理。

作者對于所提出的整個分布式發(fā)電標準化體系,列舉了一部分比較重要而目前又沒有的分布式發(fā)電站的技術規(guī)范如下:

1. 分布式光伏電站規(guī)劃設計標準
(1)分布式電站發(fā)電量計量方法;
(2)分布式光伏電站設計規(guī)范;
(3)分布式光伏電站防火設計規(guī)范;
(4)分布式光伏電站荷載設計規(guī)范;
(5)分布式光伏電站抗震設計規(guī)范;
(6)分布式電站發(fā)電系統(tǒng)設計規(guī)范;
(7)分布式電站接入電網(wǎng)設計規(guī)范;
(8)分布式電站環(huán)境保護設計規(guī)范;
(9)分布式電站監(jiān)控系統(tǒng)設計規(guī)范;
(10)分布式光伏電站保護系統(tǒng)設計規(guī)范;
(11)分布式光伏電站防雷接地設計技術導則;
(12)分布式光伏電站廠用電設計技術導則;
(13)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配用電網(wǎng)設計技術規(guī)范。

2. 施工安裝調試
(1)分布式光伏工程施工規(guī)范;
(2)分布式光伏工程施工監(jiān)理規(guī)范;
(3)分布式光伏電站調試技術規(guī)程;
(4)分布式光伏電站工程驗收規(guī)范;
(5)分布式光伏發(fā)電工程單元工程質量評定標準;
(6)分布式光伏發(fā)電工程施工操作技術規(guī)程。

3. 運行檢修
(1)分布式光伏電站運行技術規(guī)程;
(2)分布式光伏電站檢修維護技術規(guī)程;
(3)分布式光伏電站并網(wǎng)安全操作規(guī)程。

4. 檢測與試驗
(1)分布式光伏電站接入電力系統(tǒng)的技術規(guī)程;
(2)分布式光伏電系統(tǒng)并網(wǎng)接入技術要求;
(3)分布式光伏電站電網(wǎng)接口特性;
(4)分布式光伏系統(tǒng)并網(wǎng)性能測試與評價方法;
(5)分布式光伏電站電能質量檢測技術規(guī)程;
(6)分布式光伏電站逆變器防孤島效應檢測技術規(guī)程;
(7)分布式光伏電站逆變器電能質量檢測技術規(guī)程;
(8)分布式光伏電站逆變器電壓與頻率響應檢測技術規(guī)程;
(9)分布式光伏電站低電壓穿越檢測技術規(guī)程;
(10)分布式光伏電站功率控制能力檢測技術規(guī)程;
(11)分布式光伏電站保護系統(tǒng)檢測技術要求;
(12)分布式光伏電站功率預測技術要求;
(13)分布式光伏電站防孤島效應檢測技術要求;
(14)分布式光伏電站逆變器檢測技術要求。

5. 管理
(1)分布式光伏電站評價技術規(guī)范;
(2)分布式光伏電站調度技術規(guī)范;
 
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