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1、第 4 7卷第 3期 2 0 1 3年 3月 电力 电子技 术 P o we r E l e c t r o n i c s Vo 1 4 7No 3 Ma r c h 201 3 光伏发电并网标准发展 陈志磊，牛晨 晖，李 臻，张 军军 (中国电力科学研究院，江苏 南京2 1 0 0 0 3)摘要：总结了目前 国内与国际光伏发电并网标准体系建设所做的工作和现状；对 比了国内与 国际并网标准体 系的完善程度；分析了国内并网标准体系存在的问题及国际并网标准体系不完善的原因；最后对未来 2-3年 国内标准体系建设情况进行了预期。关键词：光伏发 电；并网；标准 中图分 类号：T M6 1 5 文献标
2、识码：A 文章编号：1 0 0 0 1 0 0 X(2 0 1 3)0 3 0 0 1 5 0 3 Th e S i t ua t i o n o f S t a nd a r d i z a t i o n Abo u t Gr i d c o n ne c t e d PV S ys t e m C H E N Z h i 1 e i，N I U C h e n h u i，L I Z h e n，Z H A N G J u n j u n (C h i n a E l e c t r ic P o w e r Re s e a r c h I n s t i t u t e，N a n
3、j i n g 2 1 0 0 0 3，C h i n a)Ab s t r a c t：T h e w o r k a n d c u r r e n t s i t u a t i o n o f d-c o n n e c t e d p h o t o v o k a i e(P V)s t a n d a r d s y s t e m b o t h i n C h i n a a n d t h e wo d d a r e s u mma riz e d a n d a c o mp a r i s o n o n p e r f e c t i o n o f g r i d
4、 c o n n e c t e d P V s t a n d a r d s y s t e m b e t w e e n C h i n a a n d t I l e wo rl d a r e a l s o g i v e n An a l y s i s o n p r o b l e ms a b o u t g r i d-c o n n e c t e d P V s t a n d a r d s y s t e m i n C h i n a a n d t h e r e a s o n w h y i t i s i mp e r f e c t o f t h
5、e I E C s t a n d a rd s y s t e m o n d c o n n e c t e d P V a r e s t a t e d T h e a n t i c i p a t i o n o n d e v e l o p me n t o f d c o n n e c t e d P V s t a n d a rd s y s t e m i n Ch i n a 2-3 y e a r s i n t h e f u t u r e i s p r o p o s e d a t t h e e n d o f a r t i c l e Ke y w
6、o r d s：p h o t o v o h a i c p o w e r g e n e r a t i o n；g r i d c o n n e c t e d；s t a n d a r d F o u n d a t i o n P r o j e c t：S u p p o s e d b y S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y P r o j e c t o f S t a t e G r i d C o r p o r a t i o n o f C h i n a(N o N Y 7 1 一 l 2 0 1 5)1 引 言 2
7、光伏 发 电标 准总体 情况 随着能源危机 的 日益 临近，太 阳能作 为一种 取之不尽、用之 不竭 的清洁能源，越来越 受到人们 重视。近年来 中国光伏产业快速发展，光伏发 电装 机容 量迅速增加，截止 2 0 1 1年底，中国光伏 发 电 装机容量达 2 9 5 万千瓦。预计到 2 0 1 5年将达到 2 1 G W 中 国太阳能资源和用 电负荷存在 西部高 原地区太阳能资源 极其丰 富，地广人稀，用 电负荷 低：东部地 区太 阳能资源等 同于欧洲各 国。人 口稠 密，用 电负荷集 中的特点，这就决定 了在中 国开展 光伏发 电应采用集中式开发、高压输送和分布式 接入、就地消纳的形式。2
8、0 1 0年 可再生能源法修 正案 正式实施，规 定“全额 收购 其 电网覆 盖范 围 内符合并 网技术标准的可再生能源并 网发 电项 目 的上 网电量”这 一举措使局部地区光伏发 电并 网 渗透率逐年增加，对 电网规划设计和调度运行等 产生很大影响。同时也对光伏发 电并 网标准提 出 系统全面 的要求。基 金项 目：国家电 网公 司科技 项 目(N Y 7 1 1 2 0 1 5)定稿 日期：2 0 1 3 0 1 1 0 作 者 简 介：陈 志磊(1 9 8 2 一)，男，陕 西西 安 人，硕 士，工 程 师，研 究 方向 为光伏 并 网发 电性 能测试技 术及 标准。目前 国外光伏标准在
9、光伏 组件、平 衡部件及 辅件等方面已具备较为完备的标准体系。国内光 伏标准也积极采用 I E C标准。基本形成 了光伏组 件、平衡部件等方面 的标准体系。但国 内外光伏标 准在光伏发 电并 网方面均存在较大空缺，尚未形 成较为完备 的并 网标准体系，同时电网接入 障碍 也是世界各 国光伏发展的普遍 问题。3 中国光 伏发 电并 网标 准现 状 3 1 已开 展 的 光伏 发 电 并 网标 准 工 作 随着 中 国光 伏 发 电装 机 容 量 的 急剧 增 加。2 0 0 9年 1 2月国家标准化管理委员会成立光伏发 电站产业化标准推进组 全面推进光伏标准化工 作进程，积极促进 国家和行业 的
10、标准化工 作。其 中，并 网发 电小组 已在光伏 发 电并网技术 规定、试 验与检测、规划设计、并网设备、工程建设、运行 与 维护、安全与环保、分析与评价和技术监督等方面 初步构建出光伏发电并网标准体系。为做好光伏发电并网标准工作，中国电力企 业联合会联合中国电力科学研究院、国网电力科 学研究 院和 中国标准化研究 院。共 同申请 了质检 公益性行业科 研专项 标准化项 目 光伏 并 网发 电】5 第 4 7卷 第 3期 2 0 1 3年 3月 电力 电 子技 术 P o we r El e c t r o n i c s Vo 1 47No 3 Ma r c h 2 0 1 3 关键技术 标
11、准研究。该项 目研 究了国内外光伏发 电并网的标准体系，构建 中国健全合理的光伏发 电并网标准体系，研究制定符合 中国国情 的光伏 发 电并网标准，其 中包括光伏发 电并 网的技术要 求、检测 方法和并 网电站验收要求等关键技术标 准，包括 国家标准 1 4项，行业标准 l O项。同时相关 的设备研发和制造单位、电站投资 规划设计单位、电站建设运行管理单位、电网运行 管理单位、第三方研究机构正在草拟或 出台适合 中国国情 的、具有科 学性、先进性、可操 作性 的光 伏发 电并网标准 截止到 2 0 1 2年 l 0月，中国 己立 项光伏发 电并网国家标准 2 1项，其 中已正式发 布标准 4项
12、，详见表 1。表 1国 内 已 立 项 国 家 标 准 T a b l e 1 D o me s t i c a l r e a d y p r o j e c t n a t i o n a l s t a n d a r d s 截至 2 0 1 2年 1 O月。中国 已立项光伏并 网发 电行业标准 1 9项，详见表 2。上述 国家标准和行业标准 的制定和发布将初 步建立 中国光伏发 电并网标准 体系，对 于光伏发 电规划、计划制定、管理评价、技术 开发、产 品生产 和认证等活动起到指导作用。统一标准的广泛应 用 将 为光伏发 电行业 发展指 明方 向，为生产实践 提供技术依据 有利于 中
13、国光伏产 品的质量评价 和技术提升 有助于整个光伏发 电市场的规范化 发展。并从 中获得 巨大的经济效益和社会效益。1 6 表 2国 内 已 立 项 行 业 标 准 Ta b l e 2 Do m e s t i c a l r e a d y s e t t i n g u p i n d u s t r y s t a n d a r d s 5娄 发 电 站 逆 变 器 电 磁 兼 容 性 检 测 技 术正 在 编 制 要 求 1 4 发电站逆变器 防孤岛效应检测技术 正在编制 规程 1 5 皇 站 逆 变 器 电 压 与 频 率 响 应 检 测正 在 编 制 技 术 规 程 3 2光
14、伏 发 电并 网标 准存 在 的 问题 中 国光伏发 电并网的标准化 工作与 国际先进 水平及 国内产业和市场发展需求相 比还有一定差 距 目前 中国虽 已正式 出台了多项 国家标准 但整 个光伏并网标准体系仍存在一定 的缺 失 不 能完 全满足 光伏发 电并 网的要求。如：目前还没有针对 光伏并网逆变器技术要求 的国家标准 国内光伏 并 网逆变器产品所做 的认证和检测 主要 是金太 阳 认证和依据 国家 电网公司企业标准进行 的并 网性 能检测，在标准等 级和执行 力度上 都存在一 定局 限，也限制 了逆变器产 品性能提升幅度；从技术 角 度分析，现有光伏 发电并网标准只 规定了低 电压 穿
15、越 的技术要求，并未对 电力系统故障恢复后产 生的高 电压穿越 做技术要求。而实际上一些 电站 脱 网事故是 由于 电压跌落恢复后的高 电压过程 引 起 的。同时，现有光伏 国家标准 中多数并 网标准为 非强制性标准，使标准执行力度不足。4 国外 光伏发 电并 网标 准现状 4 1 欧 美现 有 光 伏 发 电 并 网标 准 欧美等发达国家光伏发 电并网标准制定相对 较早，以美 国、德 国、澳大利亚、加拿大、英 国、意大 利等 国为代表，分别制定 了符合各 自国家和 区域 电网运行 特性 要求 的可用 于光 伏发 电并 网的标 准 如表 3所示。光 伏 发 电 并 网标 准 发 展 表 3欧
16、美可用 于光 伏发 电并 网的主 要标 准 Ta b l e 3 M a i n s t a n d a r d s u s e d f o r p ho t o v o l t a i c p o we r g e n e-r a tio n c o m b i n e d o f Eu r o p e a n d t h e Un i t e d S t a t e s 国家 标准号 标准名称 F ERC Or d e r S t a n d a r d i z a t i o n o f Ge n e r a t o r I n t e r c o n ne c t i o n A No
17、2 0 0 3 g r e e me n t s a n d Pr o c e d u r e s F ERC 0r d e r S t a n d a r d i z a t i o n of S ma l l Ge n e r a t o r I n t e r c o n n e c No2 0 0 6 t i o n Ag r e e me n t s a n d Pr o c e d u r e s -E ta 9 2 ：。t ic e fo r u d h 夫 EEE S t a n d a r d C0 r l f 0 咖 a n c e T b s t Pr 0 c e d u
18、 r e s 国 I E E E 1 5 4 7 1 E q u i p m e n t I n t e r c o n n e c t i n g D i s t r i b u t e d Re s o u r c e s W i t h El e c t ric Po we r S y s t e ms EEE 1 5 4 7 2 EEEE：A p p l i刊ca tio n G u i d。e fo r。I。E iE E 。S t d 15 4 7 TM I EEE Gu i d e f o r Mo n i t o rin g，I n f o r ma t i o n Ex c h
19、 I EEE 1 5 4 7 3 a n g e，a n d C o n t r o l o f Di s t rib u t e d Re s o u r c e s I n t e r c o n n e c t e d wi t h Ekc t r i c P o we r S y s t e ms 表 3中大部分并 网标准是将 多种发 电形式 的 接入要求统一在标准中。且多数为针对分布式电 源接入 低压电网的技 术规定和测试 规程 这与欧 美等 国大力发展户用分 布式光伏发 电的发展模式 相关【。欧美等发达国家针对集 中式大规模光伏 发 电接入 电网的标准相 对较少，这也使欧美等 国
20、发展集 中式大规模 光伏 发 电受到一 定的影响。目 前德 国的“发 电站接入中压 电网技术导则”受到 广泛 的关注，其 中第3部分(T R 一 3)“发 电单元接 入中压、高压和超高压 电网电气性能测试”是上述 可用 于光伏发 电并网的标准 中可作 为集中式大型 光伏发电站 并网技术 的要求和测试依据 5 1。目前世 界各 国都在 积极制定和 修订光 伏发 电并 网标准 预计在未来几年会 陆续发布一些适用 于集 中式 大 规模光伏 发 电并网的标准和技术规定。4 2 I EC 标 准 中 光伏 发 电并 网标 准 现 状 I E C组 织机构 中，T C 8 2工作组 专 门负责光伏 相关
21、国际标准 的编写工作。该工作组 中，有众 多世 界各 国的光伏领域专家 以及许 多具有 丰富电网工 作经验 的专家。因此，这一工作组是整个 I E C中最 适合承担光伏发 电并 网类标准编制 的工作组。但 由于 I E C对各 工作组工 作范 围的严 格要求 T C 8 2 更 多地承担 了光伏组件、光伏系统直流侧 以及相 关平衡部件等方面标准 的编写工作，光伏发 电并 网方面 的标准则 因工作 范围的限制迟迟未 能在组 内开展。同时负责电网标准和并网类标准编写的 T C 8工作组，也并未开展光伏发 电并 网标准 的编 写工作。从 I E C全局来看。光伏发 电并网技术在最 近 几年才 真 正
22、得 到重视 与发展 I E C还 未专 门成 立光伏发 电并 网标准 工作组。另一方面。各 国电网 条件 存在一 定差异，因此在 光伏 发 电并 网标 准与 测试要求方面较难统一量化【6 由此可见，在 国际标准 中最具权 威的 I E C标 准在近一段时 间内也很难在光伏发 电并 网领域形 成较完善 的标准体系。表 4为 目前 已有 的光伏发 电并 网主要 I E C标准。然而这些并网标准无法满 足世界光 伏发 电领域快速 发展的需要。急 需 I E C 开展相关工作，考虑 多数 国家 电网条件 尽快完善 适用于大多数 国家光伏发电并 网相关标准体系 表 4光 伏发 电并 网主要 I EC标准
23、 Ta b l e 4 P V p o we r g r i d ma i n I EC s t a n d a r d 标准号 标准名称 I Ec 6 1 7 2 7 uP ht i lo ti l vo v _ c h m c s 0 e I E c 6 2 1 1 6 T e s t t i IP ri l voct o r U d inPhgo t oP r ev o lvet a imci。I nnv e r t erass u r es t l nt v l nt eI 0 nnec t e d Grid Co n n e c t e d P V S y s t e ms-Mi n
24、 i mu m Re q u i r e I E C 6 2 4 4 6 me n t s for S y s t e m D o c u m e n t a t i o n，C o m mi s s i o n i n g T e s t s，a nd I n s p e c t i o n (下转第 3 5页)1 7 光伏 阵列输 出特性 的仿真 研 究 图中遮挡 一 引起 的功率损 失 为 1 1 6 而遮 挡二 引起 的功率损失 为 3 6 5。对 于不 同阵列及 不 同遮 挡，应用 此处所提 出的光伏 组件模 型可方 便地对遮 挡 引起 的功率损 失进行定量分析。5 2动 态 遮 挡
25、 的 影 响 遮 挡发 生前 光伏 阵列工 作在最 大功率 点 对 于图 5中的遮挡二，假设：遮挡只发生在 1 S 时 间内(如云层的飘过)；在较短的时间内光伏组 件 的温 度恒 定：逆 变器 的最大功 率点跟踪(MP P T)未采取及时有效 的调节(即光伏 阵列两端 电压未改变)。则 由仿真得 出的光伏阵列输 出功率 波形如 图 6所示。对 比图 5，由于逆变器 的 MP P T 未 来得及调 节。引起 的损 失为0 0 6，功率 损失较 少。故在逆 变器 的 MP P T设计时，M P P T对此种情 况可不做特别处理。图 6 动态 遮挡 时光伏 阵列 的输 出功率 F i g 6 P h
26、 o t o v o h a i c o u t p u t p o we r u n d e r d y n a mi c s h a d i n g 6 结 论 此处建立 了光伏组件仿真模 型，并验 证 了模 型准确性。该模型应用简单，仅需输 入厂家数据手 册 中的数据、辐照度及环境温度 即可。由仿真模型 得出的组件开路电压值可指导光伏逆变器设计，提高其 可靠性。应用该仿真模型，可定量研 究线路 阻抗不匹配及静态 动态遮挡 引起 的功率损失，对 于光伏 阵列及 M P P T的设计具有指 导意义。参 考文献 1】A b i r C h a t t e o e e，A l i K e y h
27、 a n i，D h r u v K a p o o r I d e n t i fi c a t i o n o f P h o t o v o l t a i c S o u r c e M o d e l s J I E E E T r a n s o n E n e r g y C o n v e r s i o n，2 0 1 1，2 6(3)：8 8 3-8 8 9 2】M G V i l l a l v a，J R G a z o l i，E R u p p e a F C o m p r e h e n s i v e A p p r o a c h t o Mo d e l
28、i n g a n d S i mu l a t i o n o f P h o t o v o l t a i c a r r a y s J I E E E T r a n s o n P o w e r E l e c t r o n i c s，2 0 0 9，2 5(5)：1 1 9 8 1 2 08【3 Hi r e n P a t e l，V i v e k A g a r w a 1 Ma t l a b-b a s e d M o d e l i n g t o S t u d y t h e E ff e c t s o f P a rt i al S h a d i n
29、g o n P V Ar r a y C h a r a c t e r i s t i c s J I E E E T r a n s o n E n e r gy C o n v e r s i o n，2 0 0 8，2 3(1)：3 02-31 0【4】S R We n h a m，M a r t i n A G r e e n，M E Wa t t A p p l i e d P h o t o y o h a i c s【M】C a l i f o r n i a：C e n t r e f o r P h o t o v d t m c D e v i c e s a n d S
30、 y s t e ms，2 0 0 7 (上 接第 1 7页)5光伏 发 电并 网标 准展 望 光伏发 电并网是大势所趋，它对光伏发 电站 和 电网均提 出了要求。国家 电网公司 已于 2 0 1 1 年 发布了 光伏电站接入电网技术规定 和 光伏发电 站接入电网检测规程 2项企业标准，及时对光伏 发 电并网进行 了规 范【7 J。在今后 2 3年时间，国内 光伏发 电并 网标准体系将基本完善。针对 目前 国 内标准大多是推荐标准 执行力度不够 的情况 应 酌情考 虑将一 些关键技术 标准转化 为强制 标准。针对现有无法满足光伏发 电并 网需要 的过 时技术 条款，积 极开展修订工作，以适应现
31、有技术发展。6 结 论 综上所述，国 内与 国际光伏发 电并 网标准体 系总体均呈现滞后和不完善 的状况。国内光伏发 电并 网标准的制定与修订相对于欧美等 国标准及 I E C标准略显落后。所制定和修订 的 国内光伏发 电并 网标准水平与之 相 比也略显不足，但 国内可 预见的光伏发 电并网标准 体系建设较欧美等 国及 I E C标准 体系将更加 完善。全球光伏 发 电的迅猛 发展也将进 一步推动光伏 发 电并网标准体系 的 日 趋完善。处理好光伏 并网标准与光伏发 电之 间的 动态协 调。建立完善 的标准体系是所有发展光伏 发 电国家 的重要工作。参 考文 献 1】王继东，张小静，杜旭浩，等
32、 光伏发电与风力发电的并 网技术标准 J 电力自动化设备，2 0 1 1，3 1(1 1)：1-7 【2 V D E AR N 4 1 0 5 S P o w e r G e n e r a t i o n S y s t e ms C o n n e c t e d t o t h e L o w-v o l t a g e Di s t r i b u t i o n Ne t wo r k-T e c h n i c a l Mi n i mu m Re q u i r e me n t s f o r t h e Co n n e c t i o n t o a n d P a r a
33、ll e l Op e r a t i o n Wi th L o w v o l t a g e Di s t ri b u t i o n Ne t w o r k s 3 G 5 3 1 S】R e c o mm e n d a t i o n s for the C o n n e c t i o n o f S ma l l s c al e E m b e d d e d G e n e r a t o r s(C o v e rs Ge n e r a t o rs F r o m 1 6 A 3 P h a s e u p t o 5 MW、i n P a r a l l e
34、l Wi th P u b l i c L o w v o l t a g e Di s t r i b u t i o n Ne t wo r k s 【4】I E E E 1 5 4 7$1 I E E E S t a n d a r d for I n t e r c o n n e c t i n g D i s t r i b u t e d R e s o u r c e s W i t h El e c t r i c P o we r S y s t e ms 【5】T R-3 S T e c h n i c al G u i d e l i n e s fo r P o w
35、e r G e n e r a t i n g U n i t s 一 P a r t 3：De t e r mi n a t i o n o f E l e c t ri c a l C h a r a c t e ris t i c s o f P o we r Ge n e r a t i n g Un i t s C o n n e c t e d t o MV HV a n d E HV Gri d s 6】韩延刚，陈洪波 国内外太 阳能光伏标准体系分析及 展望 J 太阳能，2 0 1 2，3 3(1 3)：1 2 1 6 7】Q G D W一 6 1 7 S 光伏电站接入 电网技术规定 3 5