【能源峰会】国家电网副主任秦筱迪分享：光伏电站并网检测与评估技术

由于我们国家资源和光照的逆向分布，西北地区光照资源很丰富，但是当地的重工业比较小。在东南沿海用电量很大的地方，离西北地区很远，所以需要远距离的传输，这也是现在特变压解决的一个问题。目前来看，这个问题还是比较严重，在西北地区出现了一些问题。秦主任分享解决方法，打破行业难题。

以下是国家电网中国电力科学研究院副主任秦筱迪演讲内容：

各位代表同仁大家下午好!本人来自国家电网，中国电力科学研究院，我们中心主要是做光伏并网研究和相关测试评估。今天演讲的主题是光伏电站并网检测与评估技术，实际上这是两个完全不同的内容，光伏的并网测试，光网电站整体的评估，它的角度、出发点都不一样，并网的检测注重电网端，从电网的安全性角度出发，评估整体光伏电站的性能。评估技术是针对电站整体看电站整体它的发电性能，发电效率。

整个介绍分为四部分：首先，简短的介绍一下中国发电的现状。我们国家的光伏发展是完全两个独立的方向，传统的新能源，比如风电还不太一样，风电是大型的，集中式的，光伏有大型的集中电站，比如集中在中国的西北部地区，风能资源很丰富，有很大的地域优势。但是，东南沿海地区没有这么大的面积，所以光伏在东南沿海是分布式的发展。这两种发展方式并网要求完全不一样。针对并网企业对两个电站是完全不同的要求，大型电站规模效益很显著，资源可以集中开发，整体的开发成本单价比较低，同时扩容简单，集中控制，调度比较方便，集中式的优点就是西北地区对电网来讲更像把它当成常规的水电和火电站，同时在电网中承担一定的责任。

但是，由于我们国家资源和光照的逆向分布，西北地区光照资源很丰富，但是当地的重工业比较小。在东南沿海用电量很大的地方，离西北地区很远，所以需要远距离的传输，这也是现在特变压解决的一个问题。目前来看，这个问题还是比较严重，在西北地区出现了一些问题。

分布式电站有它本身的特点，靠近用户，电量就地消纳，本身的线路损耗比较小，可以与主网灵活的连接。同时，优秀本身自己固有的缺点，比如引起配电网潮流变化，保护定值难以设定、通信、吉林等二次系统带来挑战。这是我们国家发电发展的一个规模，整个在青海地区，光伏发电装机容量超过它本地负荷比较大的比例，如果抛出常规已有的水电站，本身的光伏足够满足负荷，之前多出的电如果不采取有效的手段，通过有效传输传到电力的需求地方，本地是无法消纳的。这是每年装机容量的规模和未来的规划，实际上光伏的规划很难做准确的预估，因为发展规模和发展态势很大，同时我们国家还是一个缺电的国家，2013年是电力高峰，整个水电和火电难以供给我们逐渐增加的经济增长和负荷增加，新能源如果能够很好的解决这个问题，对并网来说，对千家万户来说还是非常需要的。

这是中国光伏并网的情况，甘肃省光伏装机容量最大，但是并网问题上，甘肃省的问题也是最凸显的。可能在座有一些相关领导，甘肃整个光伏电站限功率大概限到50%左右，或者更低，本来可以发很大的电，但是由于本地的负荷难以消纳，很那传出去，整个电站投资商是很大的损失。同时，青海、内蒙古、新疆等地区，近些年在光伏发电方面发展非常快，恰恰这几个大省本地负荷都非常小，都面临这样的问题，后面的问题都会凸显。江苏、河北、浙江、山东是分布式为主，本地的电站可以跟当地的负荷很好的结合和消纳，对电网的影响也不大，所以电网对这块来讲，分布式是完全放开的。

今年炒的比较火是农光户，农业用于光伏，应该是比较冷的一个方向，但是要讲一下它的并网问题，如果独立系统问题不大，但是如果并网，国家的农业自动化，农村电网问题还是比较多，农村电网的质量、假设，由于存在种种历史原因，目前来说，国家电网公司在很多年说明了这么一个口号，也做了很多工作，接触光伏之后，对电网有多大的影响，会进行有效的评估。这是西北省份接入光伏的容量，还有后面的规划。

下面介绍一下光伏发电并网技术与存在的问题。首先，光伏发电有自身本身的问题。常规的火力发电站，水力发电站，通过一定的能源，使发电机专起来，产生发电的机能，但是光伏是静止的，输出的是直流电，最后转成交流，所以本身没有转成惯量，很多电力系统的站态故障占整体故障的98%左右，这样对整个电力系统传统机电保护的安全要求都带来新的挑战。同时，本身光伏电站的周期性和间歇性，有云的时候发展比较好，可能影响比较大，同时晚上发电，这都是电力系统对光伏之间相关的一个矛盾点。

同时有电压稳定问题，常规的水电、火电要接受电网调度，进行调风调频计划的下达，光伏由于在西北，现在容量也非常大，百兆瓦及两百兆瓦的发电量比较多，要进行调度和调风调频，中午往往发电最多，但是并不是负荷发电量最大的问题，所以这是一个逆差的问题，也需要调配。同时，光伏病入电网需要逆变器技术变压的逆变，现在逆变器的技术，随着开关频率，等等技术的发展，这个问题在逐渐的解决，但是它本身不可否认它就是一个对电网的电能质量会带来一定的影响。以及我们说分布式配电网之后对传统的配电网带来一些问题。同时，光伏孤岛的问题，在国外也出现过安全事故。

基于这么多问题，所以光伏发电并网之前必须进行并网测试。在2009年我们国网公司启动了企业标准，陆续也牵头编制了行业标准和国家标准。整个标准出具之后，对光伏并网的要求提出了明确的指标。针对这种集中式的光伏发电站，主要提出GB-T 19964的标准，针对分布式光伏是用GB-T29319的标准，对分布式的要求提的比较少。但是集中式电站在电网出现故障的时候，要求光伏电站进行一些支撑的作用。

介绍一下光伏并网的一些技术要求。首先，大型电站要进行有用功率控制，就是常规它的调度要有一个基于16850的接口，如果整个电网系统的电压或者频率出现了超限的问题，要对调度首先或者优先对常规的水电、火电进行限功率，把有功限下去，把电压进行稳定。如果区域内常规电站都进行了限功率，还无法解决电压和频率超限的时候，可能要对风电和光伏电站要进行限功率，当电压恢复正常的时候，再把它功率放开。所以，本身光伏电站要具备一个通讯接口，而且响应时间要具备一定的要求。同时，光伏电站没有调度单一的时候，进行自己电量的限制，保证它的质量满足国家标准要求。无功电压也一样，有功是控频率，无功是控电压，所有要求都是对电网安全提出的。

传统说的故障穿越，为什么这两年说的比较多，因为这已经给我们国家的国计民生带来过阵痛，2008到2009年风电场由于在西北地区不具备故障穿越的功能，导致很多电网产生很多故障。比如小鸟落到那儿，引起一个短期的电压的跌落，但是常常跌落过程中，常规电压完全可以承得住，水电和火电可以撑过去，但是新能源，风电和光伏，由于在跌落过程中没有支撑功能，导致自己的本体全部跳机，使电网在最弱的时候进一步损失了它的功率，使电网可能能恢复的一些故障变成一些本态的故障，导致电量的严重损失，对当地经济也造成了一些损失。

我们做了一些现场实验，2011年我们结合青海地区做了一个人工的故障模拟，整个揭露青海地区新能反映的情况。2011年青海的光伏电站并不是很多，也没有经过并网测试，所以基本上都跳机了，而且对电网的频率、电压影响非常大。通过几年的并网测试，我们对光伏电站现场进行了不测试，在2013年两年之后，又在青海地区做了一些人工实验，经过测试的一些电站和逆变器，基本上能在电压跌落过程当中保持很好的穿越，在标准要求的时间内都能够实现电网恢复的功能。没有经过测试，有一半以上的逆变器或者电站都跳机了。在刚刚发生的在西藏发生了7·20事故，是一个很小的电压暂降的事故，西藏地区发生60%的电压跌落，持续40毫秒，40毫秒相当于两个周波的时间。结果西藏地区很多光伏电站基本上全部大范围的跳机，导致整个西藏地区的电网完全解裂。西藏的事故是没有小事的，出现这么大的问题，光伏电站在整个西藏地区没有经过并网的测试，调研了它本身用的逆变器没有具备这些能力。出现这么小的跌落的时候，全部跳机，导致整个电网的解裂，所以西藏所有的光伏电站全部停止发电，必须通过并网测试之后，保证你具有这个能力才能发电，因为这个事故不是出现一次了，整个西藏2013、2014年都出现过这个事故。所以，光伏并网直线，如果不具备这个能力，你可以很快的拿到你的发电量，可以很快的收回成本，但是如果电网出现故障的时候，没有支撑，整个电网解裂了，电就没有地方发了。

分布式这块介绍的比较简单，电网公司在分布式这块全部支持，分布式应该是我们国家发展比较好的一块，恰恰是大型电站，除了美国、科罗拉多这些地方，国内很少有大型光电站。我们国内西北地区大型光伏电站，都是世界首座，或者世界首批这样的一些集群的发电站。现在甘肃出现的限电问题，也是大家不愿意看到的，电网公司也不希望，但是本地负荷没法传出去，就会引起线路电压的抖增，还有整个频率的变化，使常规电压受到影响。现在都在进行一些解决的办法，比如建一些特高压的线路，包括西藏跟尼泊尔之间建一个线路，看看怎么把电传到尼泊尔，或者印度，他们是比较缺电的，这都是相关的对新能源消纳的一些解决措施。但目前还是一个阵痛期，

光伏电站发电性能评估评价技术，电站之前，可能本身有这样一个设计，十几年收回电价成本，多少年之后进行整体大修。真正在商品化之后，要对电站把所有的性能定量化，这个就需要电站现场进行详细的测试，把测试之后，通过一些软件的分析，得出整个电站的发电性能，这就是评估评价技术应运而生的一个情况。

规划前期我们可以做消纳能力分析，在这个地方建电站，比如建10兆瓦的，建成之后，这个地方能不能完全满足它当地负荷的需要，能不能传出去，这是一个问题。这个首先要跟电网公司愿意做好前期的规划工作，负责本身电网没有能力消化10兆瓦的电站，在这边建一个这么大的电站，建好了去并网，肯定电网是不允许的，所以前期规划非常重要，必须保证电站在这个区域，至少保证25年左右的电能带本地能很好的消纳，包括远距离传输，预期和规划。同时，电站建设的时候，本地的资源情况怎么样，是不是全国很多一地方都适合建电站，比如四川。当然，四川可以建光伏电站，但是在国内它是光照地区最差的，最好应该在青海西部，包括格尔木这些区域，这在全世界应该都是光伏资源最好的地区。建设投运方面，光伏逆变器并网检测，很多电站我们去调研，它由于买太多的光伏逆变器，没法进行软件的调节，需要全部更换，如果不更换，这个文你是不能违背，它就不让你发电，后面整改比较方便。并网特性评估，指电站并网多少年以后的一些情况，有它本身检测设备的限制，针对光伏电站本体的单元进行测试，把整个电站进行建模仿真，建模之后，导入模型，评估整个电站的评估。

并网阶段，包括智能控制，功率预测，然后电站运行情况后评估，火电场也会做计划，光伏要靠天吃饭，所以这个需要功率预测进行支持和配合。同时，并网运行之后，消纳能力要有一个预警层面的分析，电站建好，也要做一个并网消纳的分析，然后就是电站整体的情况，建成之后，发电性能，投资收益比，整个电池组件的衰减率，多少保持它的稳定发电，这是它要做的一些工作。

现在有PR值的概念，是针对真实数据和大量真实数据支持之下，才能得出准确的PR值，如果拿不到准确的数据，PR值是不准的，对电站都有很大的影响，所以PR值不能随便算，一定要得到充分的数据，国外测一年的数据，但是国内不是，要把这个数据充分的收集到，保证它的准确性。同时，对一些组件进行衰减的调研，组件的衰减是整个光伏电站最大的天秤，目前看实际衰减的情况，和当时规划还是差距比较大，现场衰减速度各方面都是非常快，而且也不是很乐观。

这里面衰减产生了很多问题，网状隐裂，还有多层，前段时间苹果公司的屋顶也是屋里面着火了，衰减之后，它的热斑会产生电站污点，如果光伏在这个时候出现一些安全问题，对整个行业都有很大的打击。

逆变器的转化效率，可以通过直流侧和交流侧进行测算，本身逆变器的价格比较低，技术也在不断的更新，现在出现了很多不同拓扑结构，比如集中式的逆变器，但是不管怎么样，并网性能等都是通过逆变器解决的，所以对逆变器的选择一定要非常重视。

电站的MPPT测试，结合地方要做一些加权，整体的光伏电站，全体评估要通过几个方面来做，这是我们的案例。这是安装的问题，现在整个西北地区，我们调研下来，电站的安全质量还是存在很大问题，这个要引起足够的重视。这是通过测试软件进行的评估，然后把数据导入，对电站整体性能进行评估，得出的比较科学的结果，今天介绍到这里，谢谢大家!