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      【技術】光伏并網的技術挑戰及解決方案

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      人氣:-發表時間:2015-12-01 08:32【

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      今天我給大家匯報的題目主要是關于并網的一些具體的技術問題,剛才聽了各位專家關于行業發展的情況,整體的數據,包括一些標準方面的問題,具體的光伏系統的實施并網方面有很多細節性的問題。前面這一部分的發展前景大家很清楚,目前我們國家的規劃是到2020年150GW,如果按照這個速度可能會超過這個數字,每年有20GW的裝機容量,今年可能就達到這個數字了。這里面還有一個數字是40%是分布式,60%是地面今天我給大家匯報的題目主要是關于并網的一些具體的技術問題,剛才聽了各位專家關于行業發展的情況,整體的數據,包括一些標準方面的問題,具體的光伏系統的實施并網方面有很多細節性的問題。的大型電站為主。

        這個特點剛才幾位專家也提到了,就是間歇性、隨機性、周期性,對我們系統影響最大的就是間歇性的波動,有些數據統計,比如說對于100兆瓦的電站,可能只要只分鐘時間,功率就可以從滿載下降到60%以下,這個水平的波動對我們整個系統安全性的影響是非常大的,你怎么快速的補上調峰能力,迅速的響應是非常大的挑戰。

        第二就是通過點設備并網,沒有旋轉部件,沒有慣性,在動態的過程,慣性是非常小的。所以從整個系統來說,從光伏系統的角度,包括穿越能力、調度的響應、以及功率控制,比如說國家大力推廣的戶用扶貧項目,大量的農網電網的質量是非常差的,當我們電網并網以后會出現一些電量質量變差,電壓的劇烈波動,不僅是在農村遇到這樣的現象,即使是城市的周邊農村的并網也遇到這樣的問題,從電網的角度,首先關注的就是電能質量,繼電保護,頻率調節、電壓調節和調解能力,更關心的是電網運行的安全問題。其實更大的挑戰對于我們國內來說,除了技術層面的標準和整體的規劃,包括電網規劃方面的挑戰,我們知道其實現在國內并網的標準,包括仿真平臺的建設等等怎么去規劃未來的電網,這個挑戰更大一些。

        能源互聯網也是今年講的比較多的,也是比較熱的話題,對于光伏系統怎么融入這個能源互聯網系統里面,實現這么多功能,包括功率預測、調度響應等等這些也是很大的挑戰。大家都知道我們今年有一個新的電改,這個文件的下發還沒有正式的實施,電改就引入了一個新的機制,因為競爭越厲害的話,對于整個光伏的性能、價值要求就越高。

        第二部分講一下逆變器在作為光伏系統的橋梁,作用重大。逆變器在整個光伏系統的里面成本占比已經非常小了,但是整個光伏系統的核心逆變器起了非常重要的作用,左邊光伏側追求更高的系統效率,更低的度電成本,最終的目的是實現平架上網,目前國內的光伏的PR,我們領跑者的計劃要求是81%,很多專家現場調研以后發現,目前國內的電站的PR是75%左右,國外的歐洲和歐美國家的PR水平是85%,差了一個5%、10%的差異,從電網來講是接觸電網的友好型,包括故障穿越以及靈活的調度響應能力,正光伏系統最核心的問題就包括兩大塊。

        良好的并網性能主要包括低電壓穿越、零電壓穿越以及有功和無功率的調節,前幾年大家都關注故障穿越,我們在現場測很多電站,實際現場運行下來并不是很滿意,在整個的電站級的測試中會出現一些拖網的現象,所以不斷加大未來對整個系統的挑戰也是非常大的問題。

        逆變器的并聯和數量越來越多,尤其是西部的電站,并聯出現問題就會出現諧振質量問題,更為嚴重的就會導致拖網事故的發生,尤其是在西北弱網的地區,這個風險是非常大,而且這個東西還有一定的隨機性,這個風險也是波動的狀態。調度這一塊就是響應AGC和AVC的要求,在西部青海、甘肅這些地區,光伏裝機非常大的明確要求要具備調度的時間要求和具體功能的要求。

        對于大型電站,利用逆變器的SVG功能替代或者是補充原油的無功調度也是非常明顯的用趨勢,這個話題行業內也討論了很多,除了響應調度以外,我們最新的技術,比如說我們大型的逆變器,可以做到自動的根據端口的電壓來調整我們的無功,這個動態響應的速度非???。

        對于分布式的無功和功率運速的問題非常明顯,我們遇到了很多電量,分布式的并網以后,導致并網點功率勻速急速下降,去年研討會上也有客戶提出來這樣的問題,幾乎每個廠區都會出現這種問題,我們這邊有一個實際的電站,5兆瓦容量,并網以后功率運速降到了0.5的水平,這樣一個5兆瓦電站一個月因為功率運速下降,罰款罰了十幾萬,超過了賣電的錢。為什么呢?因為我們國家的考核點是在這里,政策是鼓勵自發自用余量上網的,你的并網點必然是在下面,我們一般廠區里面的無功是在這個位置,就是用戶的負載進行無功補償,你并在這個點以后,立即會導致功率運速下降,這是一個非常突出的問題。所以我們針對這種情況,一方面利用我們逆變器的功能,同時我們做了一個控制器,可以實施的采取我們的因素進行動態的調解,保證我們的供應數在0.95以上。

        這是一些在實際的項目中,一些分布式農村扶貧的電網環節非常少,這都是在實際的項目中具體的案例,現在的農網規劃包括接入的標準要求還有很多細節的問題沒有做到,比如說三向不平衡的問題,農村的電網大部分都是單向的,每個村莊的每項分配以后,你并的數量不同,很快就導致出現不平衡,而且現在農村的生活條件好以后,出現大量非線性的負擔,對我們整個光伏系統并網以后的質量提出非常大的挑戰,嚴重的話會導致我們家用電器的損壞。如果我們自便其可以做自動有功、無功控制,我們可以自動的根據頻率和電壓進行有功無功的調節。目前國內這一塊也沒有明確的要求,是不是今后在我們標準里面做一些這樣的探討。

        還有一個就是剛才提到的繼電保護,我們很多分布式的用戶不知道繼電保護怎么配,因為給的典型介入標準里面不是特別具體的,很多用戶拿到這個規范以后,不知道這個電站和原有的繼電保護怎么配,這個最終會影響到用戶,在繼電保護的差異大概是幾百萬,這個對用戶的經濟型指標非常高的,怎么在分布式電站里面去平衡原有的繼電保護,以及我們接入系統,既要保證安全,也要保證我們的經濟性。

      其他的包括電能質量、孤島保護、多種調度方式等等問題,針對這種情況,我們也做了大量的研究,包括系列化的產品,包括分布式的接入系統,我們可以在標準的集裝箱的集中進去,這是在光伏逆變器的角度談了具體的問題。

        第三談一下關于儲能對光伏支撐作用。剛才提高滲透率的定義,定義光伏系統的交流容量與峰值負荷的比值,經驗值是25%-50%,如果朝出這個滲透率的比例就會出現電壓升高,由云層變化引起的電壓調節問題,包括引起一些大的脫網的問題,我們國家在分布式電源配電網并網標準里面也有一個規定,不允許超過25%,實際上我們現在遇到比較大的問題,一個是西部的大型的電站,比如說內蒙、甘肅,實際上光伏加風電占了2014年30%,這是對于區域性電網的影響非常明顯。在分布式的項目,很多用戶在配置光伏系統容量的時候,甚至超過了我們負荷60%以上,負荷是1.6兆,這個比例是非常大的,會不會對整個安全性影響非常大。國外對滲透率的嚴重也做了非常多的工作,2010年研究出了20%的配置。他們的計劃是到2020年研究出可再生能源占比33%的電力系統這樣一個規劃,雖然目前國內沒有看到非常具體的數字。

        對于棄光的問題,今年所有的研討會都在說棄光怎么辦,有讓依賴大電網的建設,很快就有高壓電網。實際上西部整個棄光甘肅是30%,依賴于我們目前的建設速度肯定是跟不上的,包括寧夏也出現了一些限電的情況,所以從整體長遠的角度來說,我們認為增加一些儲能對棄光也是很好的抑制作用,整個光伏一天最大的發電量就是五六個小時,這個電網的利用率是非常低的,而且按照的裝機容量的發展很難跟上這個速度,我們認為通過儲能的方式可以進行效能填充。第二個好處以實現一些調峰風和價格套里,儲能的調峰好處一個是響應非???,適合我們光伏劇烈波動的特點,傳統的調峰機組是幾分鐘,像儲能這種通過電力電子設備的一般是幾個毫秒就下來。第二就是成本相對低一些,我們通過這種儲能比一般的燃氣機組相比價格更低一些。第三就是實施分時電價進行峰值填充的共,對調峰機組建設的成本,尤其是新能源的滲透成本提高以后,滲透率達到20%以后,我們傳統調峰機組運行的啟動頻率率大概提高了百分之三十幾,對我們調峰機能的要求也提高了。

        這是傳統的發電機脫網的時候,一次、二次、三次調頻動作的響應的時間,以及曲線。當新能源的滲透率提高以后,出現頻率波動的時候,對我們調頻要求也更高了,尤其是出現頻率波動的時候,這個新能源又出生了突發的功率波動的情況下,會導致災難性的脫網事故,儲能還可以增加系統的調頻能力,出現偏差的時候,不僅提供一次調頻,同時也可以進行二次調頻,這個主要是德國有案例,他們主要做一次調頻,在北美做二次調頻,包括這種虛擬同步發電機技術,我們通過儲能變流器的控制,可以在正常的情況下穩定頻率和電壓,在離網的模式可以進行一些頻率和電壓的控制,這是具體的內部的控制圖,這邊不僅可以進行一次調頻,根據下垂曲線進行控制,同時還可以進行二次調頻,這是具體的實驗的波形,包括負載圖片的實驗。

        關于微電網的話題,講能源互聯的時候,從安全的角度,微電網供電更安全,把光伏增加一些出來,我們既可以和大電網聯網運行,也可以離網運行。偏遠地區的供電問題,這幾年在西部,包括玉樹的幾個縣做了大量的分布式的項目,給整個縣城供電的系統。對于供電的穩定性,提高收益,這個數據也是國外的研究數據,通過增加了儲能以后,可以整個提高供電的可靠性的指標,如果每一家安裝了5千瓦時的儲能電池,他的經驗就是我們所有穩定性的指標都可以降低。

        最后一個簡單的總結就是光伏系統的特點,一方面給電網的安全穩定運行帶來了一定的挑戰,隨著滲透率的不斷加大,一方面是對于并網,第二是對于電網規劃提出了要求,目前電網的規劃沒有考慮太多光伏和風電新能源并網,都是按照傳統的模式設計的;第二是逆變器作為光伏系統連接電網的接口,其并網性能對系統安全運行十分重要,需要不斷地通過技術創新,確保光伏系統更加友好的接入電網。第三是儲能技術不斷發展進步,可有效的解決限電、平滑輸出,并能配合電網進行調峰、調頻,改善電網性能,對新能源并網將起到有意的促進作用。我的報告就到這里,謝謝大家! 

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