光伏电站接入电网技术.

光伏电站接入系统分析杨凌云东旭集团新能源本部项目管理中心2015-8-17新能源本部项目管理中心•目录1•主要内容：•1光伏电站基础知识介绍•2光伏电站并网方式的选择•3光伏电站接入电网的制约条件•4光伏电站接入电压等级的选择•5并网手续流程新能源本部项目管理中心21光伏电站基础知识介绍国家标准：《光伏系统并网技术要求》GB/T19939—2005；《光伏发电站接入电力系统技术规定》GB/T19964—2012；国家电网公司技术标准：《光伏电站接入电网技术规定》（国家电网科〔2011〕663号）新能源本部项目管理中心31.1光伏电站组成光伏电站主要由太阳能电池组、并网逆变器、电网接入系统等构成。太阳能电池分成若干阵列，经光照后输出直流电力，通过逆变器逆变为交流输出，汇集后并入电网。1光伏电站基础知识介绍新能源本部项目管理中心新能源本部项目管理中心35kV并网发电系统主接线示意图本地负35kV母线本地负荷计量35/0.315kV35kV电网注：根据系统要求，选择合适的逆变器，通过变压器升压至35kV并入电网。光伏组件汇流箱逆变器升压变(无变压器)逆变器315V1光伏电站基础知识介绍(无变压器)315V35/0.315kV51光伏电站基础知识介绍1.2光伏组件新能源本部项目管理中心61光伏电站基础知识介绍1.2光伏组件单晶硅多晶硅硅基薄膜新能源本部项目管理中心71光伏电站基础知识介绍1.2光伏组件碲化镉CIGS柔性CIGS新能源本部项目管理中心81光伏电站基础知识介绍1.3逆变器逆变器集装箱式逆变器新能源本部项目管理中心91光伏电站基础知识介绍无变压器隔离的大功率三相并网逆变器（输出电压270V/315V）1.3逆变器（1）结构采用工频变压器隔离的大功率三相并网逆变器（输出电压为400V）新能源本部项目管理中心10根据从日出到日落的日照条件，尽量发挥太阳能电池方阵输出功率的潜力，在此范围内实现自动开始和停止。1光伏电站基础知识介绍自动开关（2）并网运行特性1.3逆变器新能源本部项目管理中心11光伏电池电气特性（光照、温度均恒定时）光伏电池MPP随温度变化曲线光伏电池MPP随光辐射变化曲线最大功率跟踪控制（MPPT）对跟随太阳能电池方阵表面温度变化和太阳光照度变化而产生出的输出电压和电流变化进行跟踪控制，使方阵经常保持在最大输出的工作状态，以获得最大的功率输出。最大功率跟踪（MPPT）控制1光伏电站基础知识介绍（2）并网运行特性1.3逆变器新能源本部项目管理中心12当接口电压（含单相）不在允许的范围内，光伏系统应在规定的时限内跳开与电网的连接，停止送电。电网频率过/欠频率当检测到电网侧发生短路时，光伏电站向电网输出的短路电流应不大于额定电流的150％。电网电压过/欠压5HZ范围时，光伏系统应在0.2s以内跳开与电网当电网频率超过的连接，停止送电。交流输出短路保护（3）具备的保护功能1光伏电站基础知识介绍1.3逆变器新能源本部项目管理中心13电网失压时，光伏电站仍保持对失压电网中的某一部分线路继续供电的状态称为孤岛现象。孤岛现象分为非计划性孤岛现象和计划性孤岛现象。所有并网逆变器中全部同时具有两种孤岛现象检测技术：被动检测主动式检测孤岛现象保护（3）具备的保护功能1光伏电站基础知识介绍1.3逆变器新能源本部项目管理中心14谐波直流分量目前，逆变器中，抑制并网电流谐波的方法有：1.拓扑结构选择：L-C，L-C-L2.电感和电容参数的设计3.控制算法，PWM驱动方式4.采样精度5.运算精度逆变过程中：（4）电能质量控制功能1光伏电站基础知识介绍1.3逆变器新能源本部项目管理中心15直流隔离功能逆变器主要通过加装隔离变压器来实现隔离直流的功能。目前，大部分250kW及以下三相逆变器都将隔离变压器集成在柜内。对于没有集成隔离变压器的逆变器，可以应用户要求再另外装设。逆变器主要通过加装隔离变压器来实现隔离直流的功能。（4）电能质量控制功能1光伏电站基础知识介绍1.3逆变器新能源本部项目管理中心16箱式变电站（简称箱变）是一种把高压开关设备、配电变压器、低压开关设备、电能计量设备等按一定的接线方案组合在一个或几个箱体内的紧凑型成套配电装置。1光伏电站基础知识介绍1.4箱变美式箱变欧式箱变新能源本部项目管理中心17高压开关柜是用于电力系统的电气柜设备。主要作用是在电力系统进行发电、输电、配电和电能转换的过程中，进行开合、控制和保护。开关柜内的部件主要有高压断路器、高压隔离开关、高压负荷开关、高压操作机构等。1光伏电站基础知识介绍1.5开关柜固定式移开式新能源本部项目管理中心181光伏电站基础知识介绍1.6主变压器新能源本部项目管理中心191光伏电站基础知识介绍1.7升压站新能源本部项目管理中心201光伏电站基础知识介绍1.7升压站新能源本部项目管理中心212光伏电站并网方式的选择（a）专线接入方式（b）支接方式2.1光伏电站并网方式专线：原则上送出线路应进入变电站间隔，且变电站间隔内一、二次设备齐全。支接：不是从变电站间隔内直接引出，而是从一条线路上或环网柜中引出一个分支进行供电，分支点没有断路器、CT等电气设备。新能源本部项目管理中心222光伏电站并网方式的选择对运行管理方面的影响光伏电站采用专线接入系统，运行管理相对简单。而光伏电站支接入某条馈线，单电源线路变化成为双电源线路，增加了运行检修难度。2.1光伏电站并网方式新能源本部项目管理中心23《国家电网公司光伏电站接入电网技术规定》中要求光伏电站接入系统后，在谐波、电压偏差、电压不平衡度、直流分量、电压波动和闪变等方面应满足相关标准。3光伏电站接入电网的制约条件新能源本部项目管理中心243光伏电站接入电网的制约条件3.1谐波逆变器为整流器件，是一个谐波源，很容易谐波超标；光伏电站在做完项目接入系统设计完成后，做电能质量评估，分析谐波是否超标。在谐波超标的情况下，会进行谐波治理，谐波治理主要是通过SVG+FC来实现。新能源本部项目管理中心253光伏电站接入电网的制约条件3.2电压不平衡度电压不平衡度则与站内光伏电池组布置及逆变器接线紧密相关，设计经验表明，大中型光伏电站一般采用三相逆变器，这类电站只要光伏电池组布置得当，则电压不平衡较小；部分小型光伏电站采用了单相逆变器，这类电站通过在每相上各连接一台逆变器组成三相系统，对于这类电站，必须得有保护装置保证相关单相逆变器同切同投，以满足电压不平衡度的要求。新能源本部项目管理中心263光伏电站接入电网的制约条件3.3电压波动光伏电站输出功率不稳定，随日照强度、温度等自然因素变化。因此光伏电站主变压器一般采用有载调压变压器，能根据光伏出力情况快速调节输出电压。新能源本部项目管理中心273光伏电站接入电网的制约条件3.4电压损耗为保证光伏电站公共接入点供电电压满足用户需要，光伏电站并网线路越长，并网线路沿线各点的电压畸变越严重，电压损耗越大。为保证光伏电站并网的经济性，接入系统引起的线路电压损耗应满足下式。002%5%1%()10NuuRXtgGlU新能源本部项目管理中心283光伏电站接入电网的制约条件3.5接入容量比并网电压等级在20kV及以下的光伏电站，一般可认为是较为典型的分布式电源，其产生的电能应就地消纳。从电能就地消纳，避免倒送至上级电网，光伏电站总装机容量不宜超过上一级变压器容量的20%或最大负荷的25%。根据《光伏电站接入电网技术规定》T接入公共电网的中型光伏电站总容量宜控制在所接的公用电网线路最大输送容量的30%。新能源本部项目管理中心总装机容量G电压等级G≤200kWp400V200kWp＜G≤3MWp10kV3MWp＜G≤10MWp10kV或20kV10MWp＜G≤30MWp20kV～110kVG＞30MWp110kV或220kV294光伏接入电压等级的选取光伏接入系统总体上受电压波动、谐波影响、电压损耗及接入容量比等条件的制约。具体反映在工程实践中，将主要影响其接入系统的电压等级和接入点（接入线路长度）的选取。以电压波动制约为例，若20MWp光伏电站接入10kV电网，电压波动将超过国标要求，而接入110kV电网则可以避免该问题。同样，不同电压等级的电网所能接纳的谐波含量也有着很大的差别。这对光伏电站接入电压等级也有很大的影响。新能源本部项目管理中心各类架空三相导线持续输送容量表导线截面mm2持续允许电流A持续输送容量/MVA高压/110kV高压/35kV中压/10kV低压/0.38kVLGJ-2513525820.09LGJ-35170321030.11LGJ-5022042133.80.15LGJ-7027552164.70.18LGJ-9533563205.80.22LGJ-12038072236.50.25LGJ-15044584277.70.3LGJ-18551598318.90.33LGJ-2406101163710.50.4LGJ-3007101354312.30.4730新能源本部项目管理中心线路及汇集站概算价格表地型条件/容量价格35kV架空线路平地20-25万/km丘陵25-35万/km山地40-50万/km高山峻岭50-60万/km110kV架空线路平地35-40万/km丘陵40-50万/km山地50-60万/km高山峻岭60-70万/km10kV汇集站10MW汇集站1000万35kV汇集站10MW汇集站1100万20MW汇集站1300万30MW汇集站1500万110kV升压站30MW2000万50MW2500万100MW3000万220kV升压站50MW2900万100MW3500万31新能源本部项目管理中心32新能源本部项目管理中心接入系统基本情况接入系统电压等级（kV）10kV110kV35kV接入方案出4条10kV线路，T接于丰满变10kV线路上，导线截面LGJ-240以1回110kV线路接入二台110kV变电站，导线截面采用JL/G1A-240以一回35kV线路接入山湾子110kV变电站，导线截面采用JL/G1A-120送出线路距离（km）6.136.320线路建设方业主业主业主线路建设成本（元）245万-305万（同塔4回按50万/km双回杆按20万/km）2904万（80万/km）700万（35万/km）无功补偿要求无功补偿容量（Mvar）010Mvar~-2Mvar3Mvar~-1Mvar涉网设备要求系统继电保护1,丰满变10kV线路配多段式距离保护2，光伏站配置4套多段式距离保护3，光伏站配置4套防孤岛保护1,110kV线路差动保护，35kV微机线路保护2,35kV母线差动保,1套3，故障录波1套，故障信息管理子站1套4，二台站配故障解列，光伏站配防孤岛5，预留安装安全自动装置1,35kV线路差动保护，35kV微机线路保护2,35kV母线差动保,1套3，故障录波1套，故障信息管理子站1套4，配故障解列，光伏站配防孤岛5，预留安装安全自动装置费用调度自动化1，光伏站10kV线路出线为关口计费点2，配置一台电能采集装置3，配置一套计费工作站系统1，配置1套AGC/AVC2，光功率预测系统1套3，相量测量系统1套4，电能质量在线监测系统1套5，调度数据网接入设备2套6，电能量远方终端2套，关口计量表2套，考核计量11套7，公用时钟同步系统1套1，配置1套AGC/AVC2，光功率预测系统1套3，相量测量系统1套4，电能质量在线监测系统1套5，调度数据网接入设备2套6，电能量远方终端2套，关口计量表2套，考核计量2套7，公用时钟同步系统1套系统通信1，架设一根24芯ADSS光缆（3km）2，光伏站配置一套SDH,一面综合配线架3，丰满变配置一块光接口板，一组光纤配线单元4，配置1对PCM设备5，光伏站配置一套48线交换机，白城地调配置一块2M中继板6，通信电源与站用直流电源统一布置1，OPGW光缆2×36.3km2，SDH设备2套3，PCM设备2套4，数据通信网接入层设备1套5，调度程控交换机1套6，通讯设备供电电源系统1套1，AD