随着国内光伏电站装机规模的不断增长，国内电网承受的考验也越来越重。由于光伏发电具有间歇性、随机性【xìng】与周期性的特点【diǎn】，除却宏观层【céng】面的质量建【jiàn】设问题外，我【wǒ】们改如何从光【guāng】伏电站的并网性【xìng】能【néng】指标、并网质量的管控方面加【jiā】强呢？
在北极【jí】星太阳能【néng】光伏【fú】网主【zhǔ】办的“第三届光伏【fú】电站质量高峰【fēng】论【lùn】坛”上，来自【zì】中国电力【lì】科学研【yán】究新能源部门主任张军军就“大规模【mó】光伏【fú】电【diàn】站【zhàn】并【bìng】网下，电网对并网光伏系统的质量要求【qiú】”这一主题与【yǔ】大家作了分享。
光伏并网存在的问题
因为这【zhè】些【xiē】问【wèn】题也是老生常谈了，我们光伏发电【diàn】发展【zhǎn】到今天，不论【lùn】是现在【zài】的总装机【jī】量【liàng】，还【hái】是【shì】未来【lái】到2020年或者是更远的一【yī】个长期发展目【mù】标，我们【men】光伏是被当【dāng】作一个助力电源来【lái】发展的，按这种理念去发展【zhǎn】其实是【shì】有很大【dà】问题的。因为我们光【guāng】伏发电规【guī】模【mó】还比较小的时候，它【tā】的一些并网性能【néng】的指标【biāo】，对电网到底有【yǒu】什【shí】么样【yàng】的影响，我们并没有【yǒu】深【shēn】入的去研究。但是当【dāng】我们光伏发【fā】电发【fā】展成为一种主力电源的时候，我们会发现【xiàn】光伏自身【shēn】一些并【bìng】网技术的问【wèn】题，包【bāo】括了【le】它的资【zī】源波动性，发电的随机性，以及在发电【diàn】电量预测准确性等方面各种【zhǒng】各样的问题。特别是电【diàn】压的【de】问题上，我们针对青藏直流【liú】联网，包括西【xī】北二通道投运的时候做【zuò】了大量的人工短路实验，发现了【le】光伏电站里面大量的光伏逆变器出现了脱【tuō】网的事故。例如：2011年【nián】10月，青藏直流人工短路试验，出现逆【nì】变器脱【tuō】网问题；2013年【nián】11月【yuè】，在青【qīng】海开展750kV线路人工短路试验，光伏逆变【biàn】器脱网严重；2015年7月，220kV夺乃【nǎi】Ⅰ线故障，光伏【fú】电站大面积脱网，导致电网【wǎng】周波跌至【zhì】49.2赫兹，损失负荷【hé】29.8兆瓦。
通过这些现象，通过技术进行宏观的技术总结，主要归纳四个方面：
第【dì】一个方面，接入安全方面。刚才【cái】也说了，光【guāng】伏发电【diàn】在电力系统中的【de】角色【sè】已经从无【wú】足【zú】轻重变为举足轻重，为了降【jiàng】低光伏【fú】对电网【wǎng】运行的影【yǐng】响，需要其在电压的故【gù】障穿【chuān】越【yuè】能力、运行适【shì】应性【xìng】、功率控制能力等方面对电网运行起到支【zhī】撑【chēng】作用，而这也【yě】是对我们大电源提出的要求。这个要【yào】求不只是针对于光伏发电来提的，在常规【guī】电源发展上，包括对于【yú】火【huǒ】电、水电也都有同【tóng】样的要求，这也是一视同【tóng】仁【rén】，因为光伏【fú】发电【diàn】规模变【biàn】大了，就【jiù】要有【yǒu】大的担当【dāng】。
第【dì】二个方【fāng】面，在运行控制方面。精确【què】的电网运【yùn】行方【fāng】式计算是电网【wǎng】运【yùn】行方式【shì】决策【cè】的基础。由【yóu】于【yú】无【wú】光伏电站的精确模【mó】型【xíng】，在进行电网运行【háng】方式计算时，通常采用【yòng】等值的替代模型来进行计算【suàn】，而等值的替代模型不能客观准【zhǔn】确【què】反应【yīng】光伏电站的运行状况，随着装机容量【liàng】的增加，计算误差越来越来【lái】，将直【zhí】接影响电网运行方式【shì】决策，给电【diàn】网运行安全性和经【jīng】济性【xìng】带来重大影响【xiǎng】。
第三个方面，有效消纳方面。对于【yú】光伏发电【diàn】的有效【xiào】消【xiāo】纳目前采【cǎi】用【yòng】“一刀切”的【de】调控【kòng】方式【shì】来开【kāi】展，对电站缺【quē】乏有效的发电能力等级评价体【tǐ】系，对【duì】待发电性能优异的【de】“优质电源”和发电性能较差的“劣【liè】质电源”没有区别【bié】对待，给发电【diàn】企业积极【jí】提升发电质量带来【lái】消【xiāo】极影响。
第四个【gè】方面，入网管理方【fāng】面。(1)入【rù】网审核方【fāng】面要求【qiú】不统一；(2)检【jiǎn】测资质方【fāng】面缺失或不规范；(3)技【jì】术水【shuǐ】平方面参差不齐；(4)管【guǎn】理模式方面低效松散。
光伏并网认证模式
从国外的层面【miàn】来看，在国外装机总量很【hěn】大【dà】的国家，像德国【guó】，也【yě】都是通过【guò】并网认证【zhèng】的模【mó】式【shì】来进行管理【lǐ】的【de】，主要的【de】发展原因还是由于新能源所涉及到的【de】技术问题。由于这些【xiē】技术【shù】问题，国外的一些【xiē】国家【jiā】如【rú】德【dé】国，通过采用【yòng】这样一【yī】种并网认证的模【mó】式，来加强对新能源电网并网【wǎng】运行的管理。总体上来说，主要还是通过对并网核【hé】心关【guān】键部【bù】件的【de】并网性能的认证，如光伏逆变【biàn】器、SVG等等这些并网关键部件【jiàn】并网性能的建【jiàn】模【mó】仿真，使整个光伏电站的建模仿真能有一个良好的基础【chǔ】技术【shù】。
光伏发电并网逆变【biàn】器的认证包含【hán】认证申请【qǐng】阶段、认证【zhèng】实施阶段【duàn】、认证评价与决定以及获证后监督【dū】等。我主要说【shuō】一下【xià】我【wǒ】们的【de】认证【zhèng】实施【shī】阶段。这块主要包括逆变【biàn】器和SVG的现【xiàn】场，通过实验室的【de】型式实验【yàn】，初始工厂检查光【guāng】伏逆变【biàn】器的并网性能指标开展这样一个检测【cè】工作。
通过实【shí】验室【shì】的型式【shì】实验和模【mó】型参【cān】数的辨识提取，结合工厂检【jiǎn】查一系列的【de】结【jié】论，最后对光伏逆变器【qì】的并网性能指标给【gěi】出科学性的评判。
这【zhè】里面针【zhēn】对于满足我们【men】并网性能的标【biāo】准，就是GB/T19964的标准，根据满足不同【tóng】的【de】并网性能指标，我们【men】给出了相应的分级要【yào】求，同【tóng】时也结合着电网的特殊要求【qiú】。这些特殊要【yào】求来源于一【yī】些电网比较薄【báo】弱的地区，像我们在【zài】西藏【cáng】，西藏电网就针对于【yú】光【guāng】伏电站【zhàn】频率的【de】适应【yīng】范围，提出了高于国标【biāo】要求的指标。对于这种【zhǒng】特殊的指标【biāo】我们【men】还有【yǒu】一些特殊【shū】的测试和认证要求，最【zuì】终根据光【guāng】伏【fú】逆变【biàn】器所满足不同【tóng】技术【shù】指标的一个程【chéng】度来给【gěi】出光伏逆变器并网性能质量的评【píng】级。
对【duì】于光伏电站，依据光伏逆变器【qì】并网性能的技术【shù】指标，结合光伏电【diàn】站在现场的测试【shì】，以【yǐ】及对于【yú】我们整【zhěng】个电站的【de】建模仿真，通过对【duì】整个光伏【fú】电站建模仿【fǎng】真的分析，可以给调度提【tí】供一种可用的光伏电【diàn】站【zhàn】并网接入模型。刚【gāng】才说了，逆变【biàn】器实际上是基于MATLAB这样一【yī】个仿真平台做的，在整站仿真的【de】时候会【huì】把【bǎ】这个模型转【zhuǎn】化成目【mù】前我们国家各个【gè】省级调度【dù】系统可用的【de】BTA或者是综合程序的模型【xíng】。
当然【rán】这里面也是采用【yòng】了认证的模【mó】式，现场的工【gōng】作是结合着【zhe】现场检查和现【xiàn】场【chǎng】测试【shì】来开展的。现场检查主要是看并网【wǎng】核心装备产品的一【yī】致性。我们前两年在【zài】进【jìn】行【háng】现场检测【cè】时，通过【guò】人工短【duǎn】路方【fāng】式【shì】进行验证【zhèng】，发现场站的逆变器虽然【rán】通【tōng】过【guò】现【xiàn】场检测抽检的模式，但通过之后在电压的展台【tái】发生故障时会出【chū】现逆变器【qì】的脱【tuō】网现象。通过我们事后【hòu】的调查研究，得出来这种结论【lùn】是：我们许多逆变器版本的一致性【xìng】没有【yǒu】办法保障。这次【cì】通过【guò】并网认【rèn】证的模【mó】式【shì】加强了我们对现场的逆变器和【hé】SVG软件版【bǎn】本一致性的核查，包括对于站内的二次设备、继保、综合保【bǎo】护、通信等【děng】等现场检测【cè】的工作。
一【yī】致性核查【chá】主要是通【tōng】过我们的仿真平台，现场【chǎng】随【suí】机抽取我【wǒ】们光伏逆变【biàn】器SVG的控制板件与【yǔ】在实【shí】验室通【tōng】过了型式实验产品【pǐn】的板件做对比，通过在【zài】实验室开展这样【yàng】一致性的【de】比对【duì】性工作，来判定我们光伏【fú】逆变器在场【chǎng】站【zhàn】内使用的【de】是【shì】不【bú】是就是通过了我们型式实验的产品。并网【wǎng】前，还会针对我们【men】整个场站进行【háng】相应的暂态分析【xī】。这里面包括了有【yǒu】功、无功【gōng】、故障等等。
仿真的内容包括了【le】电【diàn】网在【zài】大、小方【fāng】式【shì】下所有工况的【de】暂【zàn】态仿真工作，包括了有功功【gōng】率的【de】变化、无功【gōng】的装置，就是刚刚说【shuō】的SVG的工作，包括了电压和电【diàn】能质量的仿真。通【tōng】过仿真之后，判定【dìng】光【guāng】伏电站能够满足我【wǒ】们电网的相关【guān】接入标准的【de】要求之后，我们【men】给予整个电站授予【yǔ】一个【gè】并网认证的证书。
光伏并网认证案例
下面说一下案例，截【jié】取的是【shì】比较【jiào】典型的在大同领【lǐng】跑者【zhě】基【jī】地【dì】里面在用的产品，因为整个【gè】大同领跑者基地1个GW都【dōu】是用这种模式来授【shòu】予并【bìng】网能力的。首先我们针【zhēn】对华【huá】为的一款50KW的组串式逆变器的产【chǎn】品，在2016年【nián】开展了刚【gāng】才所说【shuō】的并网认证的【de】工作，针对产品的型式实验、工厂检查【chá】、证书的颁发。我们在大同13家业【yè】主单位【wèi】当中选取了【le】一家比较【jiào】有典型性的中广核100MW的【de】电【diàn】站，我们针对这个电【diàn】站开展了【le】检【jiǎn】查工作，核心并网【wǎng】现场【chǎng】的一【yī】致性【xìng】核查。我们在现场通【tōng】过随机抽取的【de】模式带回【huí】到【dào】实验室一部分【fèn】主【zhǔ】控板件，跟我们通过【guò】实验【yàn】室【shì】的产品比对进行一致性核查，然【rán】后针对整站【zhàn】，结合我们并网【wǎng】逆变器的模型参【cān】数辨识【shí】的结果【guǒ】，来【lái】开展整站并网性能的仿真评价工【gōng】作。针对于现场的有功、无功控制能力、电能【néng】质量等等开【kāi】展现场检测【cè】工【gōng】作。
结合着我们前面四步所【suǒ】输出的结果，我们【men】最终【zhōng】对整个电【diàn】站的并【bìng】网性能【néng】给出了一个综合性【xìng】的评价。
光伏并网认证展望
并网认证这【zhè】种模式，作【zuò】为新的并网管控【kòng】质量【liàng】模式的提出【chū】，后面还【hái】有很多的路【lù】要走，我们在山西大同开展了并网认证的工【gōng】作，从今【jīn】年第二批的【de】领【lǐng】跑者【zhě】基地里面【miàn】，像芮城和阳【yáng】泉也会继【jì】续【xù】采用【yòng】这【zhè】种模式【shì】，同时在其他的省份【fèn】也陆续开展试点性的工作。像从【cóng】今年开始，我们浙【zhè】江全省的大【dà】型地面光【guāng】伏电【diàn】站【zhàn】也全部【bù】采【cǎi】取了并网认证的模【mó】式，西藏也逐步在【zài】做试点，目前西藏已经有三个站开【kāi】展了这【zhè】样一个【gè】并网认证【zhèng】的试点【diǎn】，从明【míng】年开始西藏也将【jiāng】全面开展【zhǎn】光伏电站的并网认证的模式。在【zài】三个省份我们【men】试点完成之后【hòu】，可【kě】能会在2018年或者2019年在【zài】全国或者国网公司的辖区内全【quán】面推广并网认【rèn】证的模式。我们认为并网认【rèn】证的模式第一是和【hé】国际【jì】接轨【guǐ】的，第【dì】二也【yě】是【shì】适用于中【zhōng】国国情的【de】。对于我们在光伏电站【zhàn】并网【wǎng】性能质【zhì】量的管控【kòng】上面，以及对并网性能质量的评级上【shàng】，希望根据【jù】评级的结果来使大家有一个【gè】明确的认知。因【yīn】为我们知道现在【zài】在短时间内，特别是在西北地【dì】区，限电应该是一个长时【shí】间内面临【lín】的一种状况，根【gēn】据并网质量的评级结果【guǒ】可能会给大【dà】家做一【yī】个分级限电【diàn】的工作，这也就是【shì】目前【qián】我们开展并网认证的这种【zhǒng】质量管控的现实的意义所在吧【ba】。（来源【yuán】：北【běi】极星太阳能光伏网）
