國內(nèi)外光伏發(fā)電站并網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對比研究

曹 哲，趙思真，魏小淤，袁智強

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

國內(nèi)外光伏發(fā)電站并網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對比研究

曹 哲1，趙思真2，魏小淤1，袁智強1

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

針對光伏電站并網(wǎng)設(shè)計，分別就中國國家標(biāo)準(zhǔn)和IEEE(電氣和電子工程師協(xié)會)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、IEC(國際電工委員會)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行對比，通過分析中國國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)之間、中國標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn)間差異，以期促進我國熟悉和應(yīng)用國外標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)習(xí)國外標(biāo)準(zhǔn)的先進性，推進中國標(biāo)準(zhǔn)國際化，以及提高我國新能源行業(yè)的設(shè)計、建設(shè)與管理水平，并對我國光伏電站設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)未來在國際標(biāo)準(zhǔn)中占有一席之地提供幫助。

光伏；并網(wǎng)；標(biāo)準(zhǔn)；對比。

近年，光伏發(fā)電技術(shù)在國內(nèi)大力推廣，大量光伏發(fā)電工程在全國范圍內(nèi)的開展，促成了光伏電站設(shè)計標(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，對我國光伏電站的發(fā)展起到了常重要的作用。

光伏發(fā)電技術(shù)由國外引進，國際上一些標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會或科技學(xué)會組織如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。

國內(nèi)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)主要根據(jù)國內(nèi)實際情況，并參照相關(guān)領(lǐng)域規(guī)程規(guī)范編寫，與國際標(biāo)準(zhǔn)有所不同，而新能源發(fā)電相對傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)，屬于新興的市場，競爭激烈，因此有必要開展相關(guān)國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)與國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進標(biāo)準(zhǔn)的比較研究，以促進我國熟悉和應(yīng)用國際的標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)習(xí)國外標(biāo)準(zhǔn)的先進性，推進中國標(biāo)準(zhǔn)國際化。

1 對比標(biāo)準(zhǔn)概述

我國于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》，等同采用了國際標(biāo)準(zhǔn)IEC 61727—2004《Photovoltaic systems –Characteristics of the utility interface》。隨著對光伏電站大規(guī)模建設(shè)與發(fā)展，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會于2012年分別發(fā)布了《光伏發(fā)電站設(shè)計規(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)無針對光伏電站設(shè)計的規(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)》對分布式電源并網(wǎng)提出了詳細的技術(shù)要求，IEEE 1547系列標(biāo)準(zhǔn)對并網(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。

本文國內(nèi)、國際標(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進行對比。

2 中國標(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以電壓等級及并網(wǎng)點資產(chǎn)歸屬區(qū)分，各標(biāo)準(zhǔn)適用范圍見表1。GB/T 19964—2012適用于所有35 kV及以上電壓等級并網(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 國標(biāo)適用范圍對比

2.2 無功配置與電壓調(diào)節(jié)

國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)對光伏電站無功配置及電壓調(diào)節(jié)運行范圍作了要求，見表2。對于10 kV～35 kV電壓等級并網(wǎng)的光伏電站，各標(biāo)準(zhǔn)對功率因數(shù)調(diào)節(jié)范圍要求相同，對于小型光伏電站，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)行國標(biāo)。電壓偏差應(yīng)滿足GB/T12325的要求，電壓波動和閃變應(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，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)對光伏電站均運行提出了要求，見表3。對于大型光伏電站，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。對于小型光伏電站，GB 50797—2012與GB/T 29319—2012在部分電壓區(qū)間對光伏電站最大分閘時間上要求不同，當(dāng)U＜50%UN時，GB 50797—2012要求光伏電站分閘時間為0.1 s，GB/T 29319—2012要求為0.2 s；當(dāng)135%UN≤U時，GB 50797—2012要求光伏電站分閘時間為0.05 s，GB/T 29319—2012要求為0.2 s。此外，GB 50797—2012未對光伏電站異常脫網(wǎng)后恢復(fù)并網(wǎng)未提出具體要求。

表2 國標(biāo)對無功配置及電壓調(diào)節(jié)要求對比

表3 國標(biāo)對異常響應(yīng)要求對比

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

國內(nèi)各標(biāo)準(zhǔn)對孤島保護規(guī)定見表8。對于大中型光伏電站，GB 50797—2012和GB/T 19964—2012均未對光伏電站孤島保護作規(guī)定；對于小型光伏電站，和GB/T 29319—2012要求相同。

表8 國標(biāo)對孤島保護要求對比

3 中國標(biāo)準(zhǔn)與國際標(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、感應(yīng)電機以及逆變型發(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)。

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

3.2 電壓無功調(diào)節(jié)

國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對光伏電站電壓無功調(diào)節(jié)規(guī)定見表9。對于無功配置，國內(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，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 電壓無功調(diào)節(jié)的要求對比

3.3 電能質(zhì)量

對于電能質(zhì)量，國內(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)

對于異常響應(yīng)，國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定見表10～表13。國標(biāo)、IEEE 1547—2003和IEC 61727—2004均在電網(wǎng)電壓、頻率發(fā)生異常時，對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

國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)均對光伏電站并網(wǎng)后孤島保護提出了要求，見表14。各標(biāo)準(zhǔn)要求基本一致，均要求檢測到孤島后光伏電站在2 s內(nèi)停止向電網(wǎng)送電。

表14 孤島保護的要求對比

4 結(jié)論

(1)我國光伏電站設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系基本形成，國外尚未發(fā)現(xiàn)針對光伏電站設(shè)計的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在標(biāo)準(zhǔn)體系完善程度方面，我國走在國際前列。

(2)國家標(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)計人員帶來了一定困惑?？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)對于光伏電站并網(wǎng)技術(shù)要求，我國標(biāo)準(zhǔn)與國外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)基本一致，只是在部分細則上與國外標(biāo)準(zhǔn)稍有偏差，基本適用于國外工程的應(yīng)用。

[1] GB 50497—2012，光伏發(fā)電站設(shè)計規(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，研究方向為電網(wǎng)規(guī)劃、運行分析等。