天津西站光伏電站電力系統(tǒng)測試

汪洋 翟佐緒 李德育 李力

（天津津能濱海新能源有限公司 天津 300223）

天津西站光伏電站電力系統(tǒng)測試

汪洋 翟佐緒 李德育 李力

（天津津能濱海新能源有限公司 天津 300223）

天津西站光伏電站作為天津市第一個(gè)10kV并網(wǎng)的光伏發(fā)電站，電力部門對(duì)其高度重視，依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了電能質(zhì)量、有功功率特性、低電壓穿越特性、電網(wǎng)適應(yīng)性等測試。最終電站完成240小時(shí)試運(yùn)行，成功轉(zhuǎn)入正式商業(yè)運(yùn)營。

光伏電站；電力系統(tǒng)；測試

天津西站光伏電站位于天津市紅橋區(qū)，為光伏建筑一體化并網(wǎng)型光伏發(fā)電站。選用玻璃襯底非晶硅光伏組件與柔性非晶硅光伏組件，布設(shè)于天津西站東西兩側(cè)無站臺(tái)柱雨棚頂部，總裝機(jī)容量1883.84kWp，選用10臺(tái)100kVA與4臺(tái)250kVA共14臺(tái)光伏并網(wǎng)逆變器，10kV升壓接入電網(wǎng)。

1 電力接入方案

按照天津西站光伏電站建設(shè)時(shí)期情況，該電站被定義為中等規(guī)模的公用電廠，采用10kV并網(wǎng)，通過一回線路并入西站35kV變電站114間隔，新建線路長期容許工作電流不小于150A。

2 電力系統(tǒng)對(duì)西站光伏電站的要求

2.1 電氣參數(shù)要求

1）電氣主接線：西站光伏電站內(nèi)建設(shè)一座10kV升壓變電站，配置兩臺(tái)有載調(diào)壓升壓變壓器。10kV側(cè)采用單母線接線。2）短路電流水平：10kV電氣設(shè)備短路電流水平按不低于20kA選取。3）無功補(bǔ)償：經(jīng)計(jì)算西站光伏電站需配置-50～+200千乏的無功補(bǔ)償裝置，應(yīng)結(jié)合電能質(zhì)量評(píng)估結(jié)果綜合考慮。4）西站光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)設(shè)在10kV進(jìn)線處，并網(wǎng)點(diǎn)不設(shè)置同期裝置，同期功能在逆變器中實(shí)現(xiàn)。5）西站光伏電站在10kV并網(wǎng)點(diǎn)設(shè)置關(guān)口計(jì)量裝置，表計(jì)為雙向雙表配置；變壓器高、低壓側(cè)配置考核表計(jì)，單表配置。

2.2 系統(tǒng)二次部分

系統(tǒng)二次部分包括繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置、調(diào)度自動(dòng)化兩部分。

2.2.1 繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置

1）公用電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置必須保障公用電網(wǎng)故障時(shí)切除光伏電站；2）逆變器保護(hù)功能：應(yīng)滿足交流過壓、欠壓保護(hù)，超頻、欠頻保護(hù)，高溫保護(hù)、交流及直流的過流保護(hù)、直流過壓保護(hù)等保護(hù)要求。逆變器應(yīng)具備檢同期功能。3）光伏電站應(yīng)具備一定的過電流能力，在120%倍額定電流下，連續(xù)可靠工作時(shí)間應(yīng)不小于1分鐘。4）電源解列保護(hù)：配置低電壓鎖閉電流方向解列保護(hù)；配置方向低電壓解列保護(hù)。

2.2.2 系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化

西站光伏電站由天津市調(diào)、城西地調(diào)兩級(jí)調(diào)度，該變電站的遠(yuǎn)動(dòng)信息由城西地調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)至天津市調(diào)。

2.3 其他要求

西站光伏電站必須通過Q/GDW 618-2011《光伏電站接入電網(wǎng)測試規(guī)程》中相關(guān)的檢測規(guī)定，方可并網(wǎng)運(yùn)行。

3 電力系統(tǒng)測試

根據(jù)依據(jù)國家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/GDW 617-2011《光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》、Q/GDW 618-2011《光伏電站接入電網(wǎng)測試規(guī)程》等相關(guān)要求并結(jié)合西站光伏電站實(shí)際情況，對(duì)西站光伏電站進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)要求的各項(xiàng)測試。

3.1 電能質(zhì)量測試

3.1.1 測試內(nèi)容

按照Q/GDW 617-2011規(guī)定，測試了西站光伏電站的諧波、電壓偏差和電壓閃變特性。3.1.2測試條件

測試日西站地區(qū)日照時(shí)間為7:00～17:00，最大輻射強(qiáng)度541W/m2，環(huán)境溫度最高20℃，最低3℃，風(fēng)速最高3.8m/s，滿足要求。3.1.3測試方法

圖1 電能質(zhì)量測試示意圖

3.1.4 測試結(jié)果

(1)諧波

諧波電壓與諧波電流測試結(jié)果如圖2、圖3所示：

圖2 并網(wǎng)點(diǎn)各次諧波壓含有率

圖3 并網(wǎng)點(diǎn)各次諧波流含有率（相對(duì)于基波）

測試結(jié)果表明西站光伏電站在測試條件下，并網(wǎng)點(diǎn)各次諧波電壓和總諧波電壓畸變率以及向系統(tǒng)注入的各次諧波電流滿足GB/T 14549-1993《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》的相關(guān)要求。

(2)電壓偏差

電壓偏差測試結(jié)果如圖4所示：

圖4 西站光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)電壓偏差曲線

由圖可知在測試條件下并網(wǎng)點(diǎn)最大電壓偏差為3.72%，滿足GB/T 12325-2008《電能質(zhì)量供電電壓允許偏差》中規(guī)定的20kV及以下三相供電電壓偏差為標(biāo)稱電壓的±7%的要求。

(3)電壓閃變

電壓閃變測試結(jié)果如圖5所示：

圖5 西站光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)電壓閃變曲線

表1 光伏電站有功功率變化最大限值

按照規(guī)定測試了西站光伏電站的10min有功功率變化和1min有功功率變化。

3.2.2 測試條件

測試時(shí)間為0:00～23:59，與電能質(zhì)量測試同日進(jìn)行，測試條件滿足要求。

3.2.3 測試方法

圖6 功率特性測試示意圖

表2 有功功率測試數(shù)據(jù)

圖7 西站光伏電站有功功率曲線

有上述圖表可見，作為中型光伏電站，西站光伏電站在正常啟動(dòng)和停機(jī)以及正常運(yùn)行過程中有功功率變化率小于限值，滿足規(guī)定要求。

3.3 低電壓穿越特性

3.3.1 測試內(nèi)容

按照Q/GDW 617-2011規(guī)定，大中型光伏電站應(yīng)具備一定的低電壓穿越能力。具體規(guī)定如下：

a)電力系統(tǒng)發(fā)生不同類型故障時(shí)，若光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)考核電壓全部在圖8中電壓輪廓線及以上的區(qū)域內(nèi)時(shí)，光伏電站應(yīng)保證不間斷并網(wǎng)運(yùn)行，否則光伏電站停止向電網(wǎng)送電。光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌至20%標(biāo)稱電壓時(shí)，光伏電站能夠保證不間斷并網(wǎng)運(yùn)行1s；光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)電壓在發(fā)生跌落后3s內(nèi)能恢復(fù)到標(biāo)稱電壓的90%時(shí)，光伏電站能夠保證不間斷并網(wǎng)運(yùn)行。

b)對(duì)電力系統(tǒng)故障期間沒有切出的光伏電站，其有功功率在故障清除后應(yīng)快速恢復(fù)，自故障清除時(shí)刻開始，以至少10%額定功率/秒的功率變化率恢復(fù)至故障前的值。

c)低電壓穿越過程中光伏電站宜提供動(dòng)態(tài)無功支撐。

圖8 大中型光伏電站低電壓穿越能力要求

3.3.2 測試方法

低電壓穿越能力測試通過低電壓穿越能力測試裝置和數(shù)字示波器或其他記錄裝置實(shí)現(xiàn)。測試裝置如圖9所示，測試示意圖如圖10所示。

圖9 低電壓穿越測試裝置

圖10 低電壓穿越能力測試示意圖

經(jīng)過測試表明，西站光伏電站在所有測試點(diǎn)的電壓跌落與恢復(fù)期間均能不間斷并網(wǎng)運(yùn)行；在故障期間具有規(guī)定要求的一定的動(dòng)態(tài)無功支撐能力；在故障消除后能夠以較快的有功功率變化率恢復(fù)至故障前水平。電站能夠跟隨電壓擾動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)的正確動(dòng)作。

3.4 電網(wǎng)適應(yīng)性測試

3.4.1 測試內(nèi)容

按照Q/GDW 617-2011規(guī)定，大中型光伏電站應(yīng)具備一定的耐受系統(tǒng)頻率異常的能力。具體如表3所示：

表3 大中型光伏電站在電網(wǎng)頻率異常時(shí)的運(yùn)行時(shí)間要求

本次測試進(jìn)行了了西站光伏電站兩種逆變器在三相對(duì)稱故障、兩相對(duì)地不對(duì)稱故障、兩相相間不對(duì)稱故障和單相不對(duì)稱故障的低電壓穿越測能力試。

3.4.2 測試方法

按照相關(guān)要求使用具備頻率調(diào)節(jié)能力的電網(wǎng)擾動(dòng)發(fā)生裝置，測試示意圖如圖11所示。

圖11 頻率異常（擾動(dòng)）測試示意圖

3.4.3 測試結(jié)果

經(jīng)過測試，西站光伏電站能夠跟隨頻率擾動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)正確的動(dòng)作。

3.5 其他測試

依據(jù)Q/GDW 617-2011與Q/GDW618-2011相關(guān)內(nèi)容，西站光伏電站完成了規(guī)定的所有測試項(xiàng)目，并最終完成了240小時(shí)試運(yùn)行，順利通過市電力公司等有關(guān)單位的驗(yàn)收，轉(zhuǎn)入正式商業(yè)運(yùn)營。

4 結(jié)語

由于西站光伏電站是天津市第一個(gè)10kV并網(wǎng)的光伏電站，對(duì)其進(jìn)行的各種電力系統(tǒng)測試有效證明了該光伏電站具有穩(wěn)定運(yùn)行并且能夠按照電網(wǎng)調(diào)度指令執(zhí)行操作的能力。此外，通過測試，相關(guān)部門、單位對(duì)于此類光伏電站的性能以及特點(diǎn)有所掌握，為日后的分布式光伏電站并網(wǎng)接入設(shè)計(jì)與實(shí)施提供了參考依據(jù)。

[1]Q/GDW 617-2011.光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定.

[2]Q/GDW 618-2011.光伏電站接入電網(wǎng)測試規(guī)程.