曹 哲，趙思真，魏小淤，袁智強(qiáng)

(1.上海電力設(shè)計(jì)院有限公司，上海 200025；2.上海太陽(yáng)能科技有限公司，上海 201108)

國(guó)內(nèi)外光伏發(fā)電站并網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比研究

曹 哲1，趙思真2，魏小淤1，袁智強(qiáng)1

(1.上海電力設(shè)計(jì)院有限公司，上海 200025；2.上海太陽(yáng)能科技有限公司，上海 201108)

針對(duì)光伏電站并網(wǎng)設(shè)計(jì)，分別就中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和IEEE(電氣和電子工程師協(xié)會(huì))相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、IEC(國(guó)際電工委員會(huì))相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)分析中國(guó)國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)之間、中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)間差異，以期促進(jìn)我國(guó)熟悉和應(yīng)用國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)習(xí)國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)性，推進(jìn)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際化，以及提高我國(guó)新能源行業(yè)的設(shè)計(jì)、建設(shè)與管理水平，并對(duì)我國(guó)光伏電站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)未來(lái)在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中占有一席之地提供幫助。

光伏；并網(wǎng)；標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)比。

近年，光伏發(fā)電技術(shù)在國(guó)內(nèi)大力推廣，大量光伏發(fā)電工程在全國(guó)范圍內(nèi)的開(kāi)展，促成了光伏電站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的制定，正逐步形成一套較為完整的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，對(duì)我國(guó)光伏電站的發(fā)展起到了常重要的作用。

光伏發(fā)電技術(shù)由國(guó)外引進(jìn)，國(guó)際上一些標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)或科技學(xué)會(huì)組織如ISO、IEC及IEEE，其標(biāo)準(zhǔn)或推薦性導(dǎo)則在工程技術(shù)領(lǐng)域中享有主要的權(quán)威地位。

國(guó)內(nèi)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)主要根據(jù)國(guó)內(nèi)實(shí)際情況，并參照相關(guān)領(lǐng)域規(guī)程規(guī)范編寫，與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有所不同，而新能源發(fā)電相對(duì)傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)，屬于新興的市場(chǎng)，競(jìng)爭(zhēng)激烈，因此有必要開(kāi)展相關(guān)國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的比較研究，以促進(jìn)我國(guó)熟悉和應(yīng)用國(guó)際的標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)習(xí)國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)性，推進(jìn)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際化。

1 對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)概述

我國(guó)于2005年發(fā)布了第一版GB/Z 19964—2005《光伏電站接入電力系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)定》，2006年發(fā)布的GB/T 20046—2006《光伏(PV)系統(tǒng)接口特性》，等同采用了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC 61727—2004《Photovoltaic systems –Characteristics of the utility interface》。隨著對(duì)光伏電站大規(guī)模建設(shè)與發(fā)展，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)于2012年分別發(fā)布了《光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50797—2012》、《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定GB/T 19964—2012》和《光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定GB/T 29319—2012》三本標(biāo)準(zhǔn)，用以規(guī)范和指導(dǎo)光伏電站的建設(shè)與發(fā)展。

IEEE標(biāo)準(zhǔn)無(wú)針對(duì)光伏電站設(shè)計(jì)的規(guī)范，但在IEEE 1547系列標(biāo)準(zhǔn)中《分布式電源并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)分布式電源并網(wǎng)提出了詳細(xì)的技術(shù)要求，IEEE 1547系列標(biāo)準(zhǔn)對(duì)并網(wǎng)型分布式電源和微電網(wǎng)接入電網(wǎng)提出了技術(shù)要求。

IEC 61727—2004《光伏系統(tǒng) 電網(wǎng)接口特性》適用于容量在10 kVA或以下的低壓并網(wǎng)型光伏系統(tǒng)。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)《光伏(PV)系統(tǒng)接口特性 GB/T 20046—2006》等同采用該標(biāo)準(zhǔn)，僅對(duì)原文關(guān)于頻率異常響應(yīng)做了些許修改。目前由于新的標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 29319—2012》啟用，GB/T 20046—2006已較少使用。

本文國(guó)內(nèi)、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)分別選擇GB 50797—2012、GB/T 19964—2012、GB/ T 29319—2012、IEEE 1547—2003和IEC 61727—2004進(jìn)行對(duì)比。

2 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求比較

2.1 適用范圍

GB 50797—2012早于GB/T 19964—2012和GB/T 29319—2012發(fā)布，GB 50797—2012適用于所有光伏電站，GB/T 19964—2012和GB/T 29319—2012以電壓等級(jí)及并網(wǎng)點(diǎn)資產(chǎn)歸屬區(qū)分，各標(biāo)準(zhǔn)適用范圍見(jiàn)表1。GB/T 19964—2012適用于所有35 kV及以上電壓等級(jí)并網(wǎng)或10 kV并入公共電網(wǎng)的光伏電站，GB/T 29319—2012適用于所有380V電壓等級(jí)并網(wǎng)和10(6) kV并入用戶側(cè)電網(wǎng)的光伏電站。由此，GB 50797—2012適用范圍與GB/T 19964—2012和GB/T 29319—2012存在交叉。

表1 國(guó)標(biāo)適用范圍對(duì)比

2.2 無(wú)功配置與電壓調(diào)節(jié)

國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)光伏電站無(wú)功配置及電壓調(diào)節(jié)運(yùn)行范圍作了要求，見(jiàn)表2。對(duì)于10 kV～35 kV電壓等級(jí)并網(wǎng)的光伏電站，各標(biāo)準(zhǔn)對(duì)功率因數(shù)調(diào)節(jié)范圍要求相同，對(duì)于小型光伏電站，GB 50797—2012不要求光伏電站輸出功率因數(shù)連續(xù)可調(diào)，只要求功率因數(shù)在某一范圍即可，GB/T 29319—2012要求功率因數(shù)在超前0.95～滯后0.95范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，較GB 50797—2012要求高。

2.3 電能質(zhì)量

各標(biāo)準(zhǔn)對(duì)光伏電站并網(wǎng)后電能質(zhì)量的要求一致，均參考現(xiàn)行國(guó)標(biāo)。電壓偏差應(yīng)滿足GB/T12325的要求，電壓波動(dòng)和閃變應(yīng)滿足GB/T12326的要求，諧波范圍應(yīng)滿足GB/T14549和GB/T24337的要求，電壓不平衡度應(yīng)滿足GB/T15543的要求。

2.4 異常響應(yīng)

當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生異常后，國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)光伏電站均運(yùn)行提出了要求，見(jiàn)表3。對(duì)于大型光伏電站，GB 50797—2012與GB/T 19964—2012均要求其如圖1具備低電壓穿越能力，但GB 50797—2012未對(duì)圖1中T1、T2、T3設(shè)定數(shù)值，而GB/T 19964—2012分別設(shè)定為0.15 s、0.625 s和2 s。對(duì)于小型光伏電站，GB 50797—2012與GB/T 29319—2012在部分電壓區(qū)間對(duì)光伏電站最大分閘時(shí)間上要求不同，當(dāng)U＜50%UN時(shí)，GB 50797—2012要求光伏電站分閘時(shí)間為0.1 s，GB/T 29319—2012要求為0.2 s；當(dāng)135%UN≤U時(shí)，GB 50797—2012要求光伏電站分閘時(shí)間為0.05 s，GB/T 29319—2012要求為0.2 s。此外，GB 50797—2012未對(duì)光伏電站異常脫網(wǎng)后恢復(fù)并網(wǎng)未提出具體要求。

表2 國(guó)標(biāo)對(duì)無(wú)功配置及電壓調(diào)節(jié)要求對(duì)比

表3 國(guó)標(biāo)對(duì)異常響應(yīng)要求對(duì)比

圖1 光伏電站低電壓穿越曲線

表4 電壓異常響應(yīng)(GB 50797—2012 小型光伏電站)

表5 電壓異常響應(yīng)(GB/T 19964—2012)

表6 電壓異常響應(yīng)(GB/T 29319—2012)

表7 頻率異常響應(yīng)(GB 50797—2012)

2.5 孤島保護(hù)

國(guó)內(nèi)各標(biāo)準(zhǔn)對(duì)孤島保護(hù)規(guī)定見(jiàn)表8。對(duì)于大中型光伏電站，GB 50797—2012和GB/T 19964—2012均未對(duì)光伏電站孤島保護(hù)作規(guī)定；對(duì)于小型光伏電站，和GB/T 29319—2012要求相同。

表8 國(guó)標(biāo)對(duì)孤島保護(hù)要求對(duì)比

3 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)比較

3.1 適用范圍

IEEE 1547—2003適用于容量在10 MW及以下的同步發(fā)電機(jī)、感應(yīng)電機(jī)以及逆變型發(fā)電設(shè)備。

IEC 61727—2004適用于容量在10 kVA或以下的低壓并網(wǎng)型光伏系統(tǒng)。

上述兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)所適用的光伏電站規(guī)模較小，與之對(duì)應(yīng)的國(guó)標(biāo)為GB/T 29319—2012。

3.2 電壓無(wú)功調(diào)節(jié)

國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)光伏電站電壓無(wú)功調(diào)節(jié)規(guī)定見(jiàn)表9。對(duì)于無(wú)功配置，國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)要求光伏系統(tǒng)功率因數(shù)在超前0.95～滯后0.95范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，IEC 61727僅要求當(dāng)輸出大于逆變器額定輸出功率的50%時(shí)，光伏系統(tǒng)的滯后功率因數(shù)大于0.9，IEEE 1547—2003未作明文規(guī)定；國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)要求光伏發(fā)電站應(yīng)具備參與電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)的能力，而IEEE 1547—2003和IEC 61727—2004不要求光伏電站參與電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)。

表9 電壓無(wú)功調(diào)節(jié)的要求對(duì)比

3.3 電能質(zhì)量

對(duì)于電能質(zhì)量，國(guó)內(nèi)外均有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)予以規(guī)定，本文不詳列。

3.4 異常響應(yīng)

對(duì)于異常響應(yīng)，國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定見(jiàn)表10～表13。國(guó)標(biāo)、IEEE 1547—2003和IEC 61727—2004均在電網(wǎng)電壓、頻率發(fā)生異常時(shí)，對(duì)光伏或分布式電源提出響應(yīng)要求，各規(guī)定基本相同，僅在具體定值上有所不同。對(duì)于電網(wǎng)異常后恢復(fù)并網(wǎng)，各標(biāo)準(zhǔn)要求基本一致。

表10 異常響應(yīng)的要求對(duì)比

表11 Interconnection system response to abnormal voltages (IEEE 1547—2003)

表12 Response to abnormal voltages(IEC 61727—2004)

表13 Interconnection system response to abnormal frequencies(IEEE 1547—2003)

3.5 孤島保護(hù)

國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)均對(duì)光伏電站并網(wǎng)后孤島保護(hù)提出了要求，見(jiàn)表14。各標(biāo)準(zhǔn)要求基本一致，均要求檢測(cè)到孤島后光伏電站在2 s內(nèi)停止向電網(wǎng)送電。

表14 孤島保護(hù)的要求對(duì)比

4 結(jié)論

(1)我國(guó)光伏電站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)體系基本形成，國(guó)外尚未發(fā)現(xiàn)針對(duì)光伏電站設(shè)計(jì)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在標(biāo)準(zhǔn)體系完善程度方面，我國(guó)走在國(guó)際前列。

(2)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 50797—2012與 GB/T 19964—2012 、GB/T 29319—2012在部分技術(shù)要求不一致，這給設(shè)計(jì)人員帶來(lái)了一定困惑?？紤]到GB/T 19964—2012 和GB/T 29319—2012較GB 50797—2012發(fā)布晚，且是針對(duì)光伏電站并網(wǎng)技術(shù)要求的專門規(guī)范，因此，規(guī)范間要求不一致的條款，建議參考GB/T 19964—2012和GB/T 29319—2012。

(3)對(duì)于光伏電站并網(wǎng)技術(shù)要求，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)基本一致，只是在部分細(xì)則上與國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)稍有偏差，基本適用于國(guó)外工程的應(yīng)用。

[1] GB 50497—2012，光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] GB/T 19964—2012，光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定[S].

[3] GB/T 29319—2012，光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定[S].

[4] IEEE 1547—2003，IEEE Standard for Interconnecting Distributed Resources with Electric Power Systems [S].

[5] IEC 61727—2004，Photovoltaic systems –Characteristics of the utility interface [S].

Comparation between Domestic and International Standards Grid Connection Techniques of PV Power Station

CAO Zhe1, ZHAO Si-zhen2, WEI Xiao-yu1, YUAN Zhi-qiang1
(1.Shanghai Electric Power Design Institute.Co.Ltd,, Shanghai 200025, China; 2.Shanghai Solar Energy S&T Co., Ltd., Shanghai 201108, China)

For finding difference technical requirements of photovoltaic power plant connecting to power system，this paper compared Chinese national standards with IEEE standards and IEC standards respectively. By analyzing the differences，we ecpect to improve the design、construction and management level of China's new energy industry.Meanwhile，we wish to help Chinese photovoltaic power plant design criteria to take a place in the international standards in the future.

PV; connecting to power system; standards; comparation.

TM615

B

1671-9913(2017)03-0065-05

2015-01-04

曹哲(1988- )，男，江蘇人，碩士，研究方向?yàn)殡娋W(wǎng)規(guī)劃、運(yùn)行分析等。