隨著國內(nèi)光伏電站裝機規(guī)模的不斷增長，國內(nèi)電網(wǎng)承受的考驗也越來越重。由于光伏發(fā)電具有間歇性、隨機性與周期性的特點，除卻宏觀層面的質(zhì)量建設(shè)問題外，我們改如何從光伏電站的并網(wǎng)性能指標(biāo)、并網(wǎng)質(zhì)量的管控方面加強呢？

在北極星太陽能光伏網(wǎng)主辦的“第三屆光伏電站質(zhì)量高峰論壇”上，來自中國電力科學(xué)研究新能源部門主任張軍軍就“大規(guī)模光伏電站并網(wǎng)下，電網(wǎng)對并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的質(zhì)量要求”這一主題與大家作了分享。

光伏并網(wǎng)存在的問題

因為這些問題也是老生常談了，我們光伏發(fā)電發(fā)展到今天，不論是現(xiàn)在的總裝機量，還是未來到2020年或者是更遠的一個長期發(fā)展目標(biāo)，我們光伏是被當(dāng)作一個助力電源來發(fā)展的，按這種理念去發(fā)展其實是有很大問題的。因為我們光伏發(fā)電規(guī)模還比較小的時候，它的一些并網(wǎng)性能的指標(biāo)，對電網(wǎng)到底有什么樣的影響，我們并沒有深入的去研究。但是當(dāng)我們光伏發(fā)電發(fā)展成為一種主力電源的時候，我們會發(fā)現(xiàn)光伏自身一些并網(wǎng)技術(shù)的問題，包括了它的資源波動性，發(fā)電的隨機性，以及在發(fā)電電量預(yù)測準(zhǔn)確性等方面各種各樣的問題。特別是電壓的問題上，我們針對青藏直流聯(lián)網(wǎng)，包括西北二通道投運的時候做了大量的人工短路實驗，發(fā)現(xiàn)了光伏電站里面大量的光伏逆變器出現(xiàn)了脫網(wǎng)的事故。例如：2011年10月，青藏直流人工短路試驗，出現(xiàn)逆變器脫網(wǎng)問題；2013年11月，在青海開展750kV線路人工短路試驗，光伏逆變器脫網(wǎng)嚴重；2015年7月，220kV奪乃Ⅰ線故障，光伏電站大面積脫網(wǎng)，導(dǎo)致電網(wǎng)周波跌至49.2赫茲，損失負荷29.8兆瓦。

通過這些現(xiàn)象，通過技術(shù)進行宏觀的技術(shù)總結(jié)，主要歸納四個方面：

第一個方面，接入安全方面。剛才也說了，光伏發(fā)電在電力系統(tǒng)中的角色已經(jīng)從無足輕重變?yōu)榕e足輕重，為了降低光伏對電網(wǎng)運行的影響，需要其在電壓的故障穿越能力、運行適應(yīng)性、功率控制能力等方面對電網(wǎng)運行起到支撐作用，而這也是對我們大電源提出的要求。這個要求不只是針對于光伏發(fā)電來提的，在常規(guī)電源發(fā)展上，包括對于火電、水電也都有同樣的要求，這也是一視同仁，因為光伏發(fā)電規(guī)模變大了，就要有大的擔(dān)當(dāng)。

第二個方面，在運行控制方面。精確的電網(wǎng)運行方式計算是電網(wǎng)運行方式?jīng)Q策的基礎(chǔ)。由于無光伏電站的精確模型，在進行電網(wǎng)運行方式計算時，通常采用等值的替代模型來進行計算，而等值的替代模型不能客觀準(zhǔn)確反應(yīng)光伏電站的運行狀況，隨著裝機容量的增加，計算誤差越來越來，將直接影響電網(wǎng)運行方式?jīng)Q策，給電網(wǎng)運行安全性和經(jīng)濟性帶來重大影響。

第三個方面，有效消納方面。對于光伏發(fā)電的有效消納目前采用“一刀切”的調(diào)控方式來開展，對電站缺乏有效的發(fā)電能力等級評價體系，對待發(fā)電性能優(yōu)異的“優(yōu)質(zhì)電源”和發(fā)電性能較差的“劣質(zhì)電源”沒有區(qū)別對待，給發(fā)電企業(yè)積極提升發(fā)電質(zhì)量帶來消極影響。

第四個方面，入網(wǎng)管理方面。(1)入網(wǎng)審核方面要求不統(tǒng)一；(2)檢測資質(zhì)方面缺失或不規(guī)范；(3)技術(shù)水平方面參差不齊；(4)管理模式方面低效松散。

光伏并網(wǎng)認證模式

從國外的層面來看，在國外裝機總量很大的國家，像德國，也都是通過并網(wǎng)認證的模式來進行管理的，主要的發(fā)展原因還是由于新能源所涉及到的技術(shù)問題。由于這些技術(shù)問題，國外的一些國家如德國，通過采用這樣一種并網(wǎng)認證的模式，來加強對新能源電網(wǎng)并網(wǎng)運行的管理?？傮w上來說，主要還是通過對并網(wǎng)核心關(guān)鍵部件的并網(wǎng)性能的認證，如光伏逆變器、SVG等等這些并網(wǎng)關(guān)鍵部件并網(wǎng)性能的建模仿真，使整個光伏電站的建模仿真能有一個良好的基礎(chǔ)技術(shù)。

光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變器的認證包含認證申請階段、認證實施階段、認證評價與決定以及獲證后監(jiān)督等。我主要說一下我們的認證實施階段。這塊主要包括逆變器和SVG的現(xiàn)場，通過實驗室的型式實驗，初始工廠檢查光伏逆變器的并網(wǎng)性能指標(biāo)開展這樣一個檢測工作。

通過實驗室的型式實驗和模型參數(shù)的辨識提取，結(jié)合工廠檢查一系列的結(jié)論，最后對光伏逆變器的并網(wǎng)性能指標(biāo)給出科學(xué)性的評判。

這里面針對于滿足我們并網(wǎng)性能的標(biāo)準(zhǔn)，就是GB/T19964的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)滿足不同的并網(wǎng)性能指標(biāo)，我們給出了相應(yīng)的分級要求，同時也結(jié)合著電網(wǎng)的特殊要求。這些特殊要求來源于一些電網(wǎng)比較薄弱的地區(qū)，像我們在西藏，西藏電網(wǎng)就針對于光伏電站頻率的適應(yīng)范圍，提出了高于國標(biāo)要求的指標(biāo)。對于這種特殊的指標(biāo)我們還有一些特殊的測試和認證要求，最終根據(jù)光伏逆變器所滿足不同技術(shù)指標(biāo)的一個程度來給出光伏逆變器并網(wǎng)性能質(zhì)量的評級。

對于光伏電站，依據(jù)光伏逆變器并網(wǎng)性能的技術(shù)指標(biāo)，結(jié)合光伏電站在現(xiàn)場的測試，以及對于我們整個電站的建模仿真，通過對整個光伏電站建模仿真的分析，可以給調(diào)度提供一種可用的光伏電站并網(wǎng)接入模型。剛才說了，逆變器實際上是基于MATLAB這樣一個仿真平臺做的，在整站仿真的時候會把這個模型轉(zhuǎn)化成目前我們國家各個省級調(diào)度系統(tǒng)可用的BTA或者是綜合程序的模型。

當(dāng)然這里面也是采用了認證的模式，現(xiàn)場的工作是結(jié)合著現(xiàn)場檢查和現(xiàn)場測試來開展的?，F(xiàn)場檢查主要是看并網(wǎng)核心裝備產(chǎn)品的一致性。我們前兩年在進行現(xiàn)場檢測時，通過人工短路方式進行驗證，發(fā)現(xiàn)場站的逆變器雖然通過現(xiàn)場檢測抽檢的模式，但通過之后在電壓的展臺發(fā)生故障時會出現(xiàn)逆變器的脫網(wǎng)現(xiàn)象。通過我們事后的調(diào)查研究，得出來這種結(jié)論是：我們許多逆變器版本的一致性沒有辦法保障。這次通過并網(wǎng)認證的模式加強了我們對現(xiàn)場的逆變器和SVG軟件版本一致性的核查，包括對于站內(nèi)的二次設(shè)備、繼保、綜合保護、通信等等現(xiàn)場檢測的工作。

一致性核查主要是通過我們的仿真平臺，現(xiàn)場隨機抽取我們光伏逆變器SVG的控制板件與在實驗室通過了型式實驗產(chǎn)品的板件做對比，通過在實驗室開展這樣一致性的比對性工作，來判定我們光伏逆變器在場站內(nèi)使用的是不是就是通過了我們型式實驗的產(chǎn)品。并網(wǎng)前，還會針對我們整個場站進行相應(yīng)的暫態(tài)分析。這里面包括了有功、無功、故障等等。

仿真的內(nèi)容包括了電網(wǎng)在大、小方式下所有工況的暫態(tài)仿真工作，包括了有功功率的變化、無功的裝置，就是剛剛說的SVG的工作，包括了電壓和電能質(zhì)量的仿真。通過仿真之后，判定光伏電站能夠滿足我們電網(wǎng)的相關(guān)接入標(biāo)準(zhǔn)的要求之后，我們給予整個電站授予一個并網(wǎng)認證的證書。

光伏并網(wǎng)認證案例

下面說一下案例，截取的是比較典型的在大同領(lǐng)跑者基地里面在用的產(chǎn)品，因為整個大同領(lǐng)跑者基地1個GW都是用這種模式來授予并網(wǎng)能力的。首先我們針對華為的一款50KW的組串式逆變器的產(chǎn)品，在2016年開展了剛才所說的并網(wǎng)認證的工作，針對產(chǎn)品的型式實驗、工廠檢查、證書的頒發(fā)。我們在大同13家業(yè)主單位當(dāng)中選取了一家比較有典型性的中廣核100MW的電站，我們針對這個電站開展了檢查工作，核心并網(wǎng)現(xiàn)場的一致性核查。我們在現(xiàn)場通過隨機抽取的模式帶回到實驗室一部分主控板件，跟我們通過實驗室的產(chǎn)品比對進行一致性核查，然后針對整站，結(jié)合我們并網(wǎng)逆變器的模型參數(shù)辨識的結(jié)果，來開展整站并網(wǎng)性能的仿真評價工作。針對于現(xiàn)場的有功、無功控制能力、電能質(zhì)量等等開展現(xiàn)場檢測工作。

結(jié)合著我們前面四步所輸出的結(jié)果，我們最終對整個電站的并網(wǎng)性能給出了一個綜合性的評價。

光伏并網(wǎng)認證展望

并網(wǎng)認證這種模式，作為新的并網(wǎng)管控質(zhì)量模式的提出，后面還有很多的路要走，我們在山西大同開展了并網(wǎng)認證的工作，從今年第二批的領(lǐng)跑者基地里面，像芮城和陽泉也會繼續(xù)采用這種模式，同時在其他的省份也陸續(xù)開展試點性的工作。像從今年開始，我們浙江全省的大型地面光伏電站也全部采取了并網(wǎng)認證的模式，西藏也逐步在做試點，目前西藏已經(jīng)有三個站開展了這樣一個并網(wǎng)認證的試點，從明年開始西藏也將全面開展光伏電站的并網(wǎng)認證的模式。在三個省份我們試點完成之后，可能會在2018年或者2019年在全國或者國網(wǎng)公司的轄區(qū)內(nèi)全面推廣并網(wǎng)認證的模式。我們認為并網(wǎng)認證的模式第一是和國際接軌的，第二也是適用于中國國情的。對于我們在光伏電站并網(wǎng)性能質(zhì)量的管控上面，以及對并網(wǎng)性能質(zhì)量的評級上，希望根據(jù)評級的結(jié)果來使大家有一個明確的認知。因為我們知道現(xiàn)在在短時間內(nèi)，特別是在西北地區(qū)，限電應(yīng)該是一個長時間內(nèi)面臨的一種狀況，根據(jù)并網(wǎng)質(zhì)量的評級結(jié)果可能會給大家做一個分級限電的工作，這也就是目前我們開展并網(wǎng)認證的這種質(zhì)量管控的現(xiàn)實的意義所在吧。