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【技術(shù)】光伏并網(wǎng)的技術(shù)挑戰(zhàn)及解決方案

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今天我給大家匯報的題目主要是關(guān)于并網(wǎng)的一些具體的技術(shù)問題,剛才聽了各位專家關(guān)于行業(yè)發(fā)展的情況,整體的數(shù)據(jù),包括一些標(biāo)準(zhǔn)方面的問題,具體的光伏系統(tǒng)的實施并網(wǎng)方面有很多細(xì)節(jié)性的問題。前面這一部分的發(fā)展前景大家很清楚,目前我們國家的規(guī)劃是到2020年150GW,如果按照這個速度可能會超過這個數(shù)字,每年有20GW的裝機容量,今年可能就達(dá)到這個數(shù)字了。這里面還有一個數(shù)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(guān)于并網(wǎng)的一些具體的技術(shù)問題,剛才聽了各位專家關(guān)于行業(yè)發(fā)展的情況,整體的數(shù)據(jù),包括一些標(biāo)準(zhǔn)方面的問題,具體的光伏系統(tǒng)的實施并網(wǎng)方面有很多細(xì)節(jié)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(tǒng)影響最大的就是間歇性的波動,有些數(shù)據(jù)統(tǒng)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(tǒng)安全性的影響是非常大的,你怎么快速的補上調(diào)峰能力,迅速的響應(yīng)是非常大的挑戰(zhàn)。

  第二就是通過點設(shè)備并網(wǎng),沒有旋轉(zhuǎn)部件,沒有慣性,在動態(tài)的過程,慣性是非常小的。所以從整個系統(tǒng)來說,從光伏系統(tǒng)的角度,包括穿越能力、調(diào)度的響應(yīng)、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(nóng)網(wǎng)電網(wǎng)的質(zhì)量是非常差的,當(dāng)我們電網(wǎng)并網(wǎng)以后會出現(xiàn)一些電量質(zhì)量變差,電壓的劇烈波動,不僅是在農(nóng)村遇到這樣的現(xiàn)象,即使是城市的周邊農(nóng)村的并網(wǎng)也遇到這樣的問題,從電網(wǎng)的角度,首先關(guān)注的就是電能質(zhì)量,繼電保護,頻率調(diào)節(jié)、電壓調(diào)節(jié)和調(diào)解能力,更關(guān)心的是電網(wǎng)運行的安全問題。其實更大的挑戰(zhàn)對于我們國內(nèi)來說,除了技術(shù)層面的標(biāo)準(zhǔn)和整體的規(guī)劃,包括電網(wǎng)規(guī)劃方面的挑戰(zhàn),我們知道其實現(xiàn)在國內(nèi)并網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn),包括仿真平臺的建設(shè)等等怎么去規(guī)劃未來的電網(wǎng),這個挑戰(zhàn)更大一些。

  能源互聯(lián)網(wǎng)也是今年講的比較多的,也是比較熱的話題,對于光伏系統(tǒng)怎么融入這個能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)里面,實現(xiàn)這么多功能,包括功率預(yù)測、調(diào)度響應(yīng)等等這些也是很大的挑戰(zhàn)。大家都知道我們今年有一個新的電改,這個文件的下發(fā)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(tǒng)的橋梁,作用重大。逆變器在整個光伏系統(tǒng)的里面成本占比已經(jīng)非常小了,但是整個光伏系統(tǒng)的核心逆變器起了非常重要的作用,左邊光伏側(cè)追求更高的系統(tǒng)效率,更低的度電成本,最終的目的是實現(xiàn)平架上網(wǎng),目前國內(nèi)的光伏的PR,我們領(lǐng)跑者的計劃要求是81%,很多專家現(xiàn)場調(diào)研以后發(fā)現(xiàn),目前國內(nèi)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(wǎng)來講是接觸電網(wǎng)的友好型,包括故障穿越以及靈活的調(diào)度響應(yīng)能力,正光伏系統(tǒng)最核心的問題就包括兩大塊。

  良好的并網(wǎng)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(diào)節(jié),前幾年大家都關(guān)注故障穿越,我們在現(xiàn)場測很多電站,實際現(xiàn)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(xiàn)一些拖網(wǎng)的現(xiàn)象,所以不斷加大未來對整個系統(tǒng)的挑戰(zhàn)也是非常大的問題。

  逆變器的并聯(lián)和數(shù)量越來越多,尤其是西部的電站,并聯(lián)出現(xiàn)問題就會出現(xiàn)諧振質(zhì)量問題,更為嚴(yán)重的就會導(dǎo)致拖網(wǎng)事故的發(fā)生,尤其是在西北弱網(wǎng)的地區(qū),這個風(fēng)險是非常大,而且這個東西還有一定的隨機性,這個風(fēng)險也是波動的狀態(tài)。調(diào)度這一塊就是響應(yīng)AGC和AVC的要求,在西部青海、甘肅這些地區(qū),光伏裝機非常大的明確要求要具備調(diào)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(diào)度也是非常明顯的用趨勢,這個話題行業(yè)內(nèi)也討論了很多,除了響應(yīng)調(diào)度以外,我們最新的技術(shù),比如說我們大型的逆變器,可以做到自動的根據(jù)端口的電壓來調(diào)整我們的無功,這個動態(tài)響應(yīng)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(wǎng)以后,導(dǎo)致并網(wǎng)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(qū)都會出現(xiàn)這種問題,我們這邊有一個實際的電站,5兆瓦容量,并網(wǎng)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(fā)自用余量上網(wǎng)的,你的并網(wǎng)點必然是在下面,我們一般廠區(qū)里面的無功是在這個位置,就是用戶的負(fù)載進(jìn)行無功補償,你并在這個點以后,立即會導(dǎo)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(jìn)行動態(tài)的調(diào)解,保證我們的供應(yīng)數(shù)在0.95以上。

  這是一些在實際的項目中,一些分布式農(nóng)村扶貧的電網(wǎng)環(huán)節(jié)非常少,這都是在實際的項目中具體的案例,現(xiàn)在的農(nóng)網(wǎng)規(guī)劃包括接入的標(biāo)準(zhǔn)要求還有很多細(xì)節(jié)的問題沒有做到,比如說三向不平衡的問題,農(nóng)村的電網(wǎng)大部分都是單向的,每個村莊的每項分配以后,你并的數(shù)量不同,很快就導(dǎo)致出現(xiàn)不平衡,而且現(xiàn)在農(nóng)村的生活條件好以后,出現(xiàn)大量非線性的負(fù)擔(dān),對我們整個光伏系統(tǒng)并網(wǎng)以后的質(zhì)量提出非常大的挑戰(zhàn),嚴(yán)重的話會導(dǎo)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(jù)頻率和電壓進(jìn)行有功無功的調(diào)節(jié)。目前國內(nèi)這一塊也沒有明確的要求,是不是今后在我們標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)里面不是特別具體的,很多用戶拿到這個規(guī)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(jīng)濟型指標(biāo)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(tǒng),既要保證安全,也要保證我們的經(jīng)濟性。

其他的包括電能質(zhì)量、孤島保護、多種調(diào)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(chǎn)品,包括分布式的接入系統(tǒng),我們可以在標(biāo)準(zhǔn)的集裝箱的集中進(jìn)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(guān)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(tǒng)的交流容量與峰值負(fù)荷的比值,經(jīng)驗值是25%-50%,如果朝出這個滲透率的比例就會出現(xiàn)電壓升高,由云層變化引起的電壓調(diào)節(jié)問題,包括引起一些大的脫網(wǎng)的問題,我們國家在分布式電源配電網(wǎng)并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)里面也有一個規(guī)定,不允許超過25%,實際上我們現(xiàn)在遇到比較大的問題,一個是西部的大型的電站,比如說內(nèi)蒙、甘肅,實際上光伏加風(fēng)電占了2014年30%,這是對于區(qū)域性電網(wǎng)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(tǒng)容量的時候,甚至超過了我們負(fù)荷60%以上,負(fù)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(yán)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(tǒng)這樣一個規(guī)劃,雖然目前國內(nèi)沒有看到非常具體的數(shù)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(wǎng)的建設(shè),很快就有高壓電網(wǎng)。實際上西部整個棄光甘肅是30%,依賴于我們目前的建設(shè)速度肯定是跟不上的,包括寧夏也出現(xiàn)了一些限電的情況,所以從整體長遠(yuǎn)的角度來說,我們認(rèn)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(fā)電量就是五六個小時,這個電網(wǎng)的利用率是非常低的,而且按照的裝機容量的發(fā)展很難跟上這個速度,我們認(rèn)為通過儲能的方式可以進(jìn)行效能填充。第二個好處以實現(xiàn)一些調(diào)峰風(fēng)和價格套里,儲能的調(diào)峰好處一個是響應(yīng)非???,適合我們光伏劇烈波動的特點,傳統(tǒng)的調(diào)峰機組是幾分鐘,像儲能這種通過電力電子設(shè)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?xì)鈾C組相比價格更低一些。第三就是實施分時電價進(jìn)行峰值填充的共,對調(diào)峰機組建設(shè)的成本,尤其是新能源的滲透成本提高以后,滲透率達(dá)到20%以后,我們傳統(tǒng)調(diào)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(diào)峰機能的要求也提高了。

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

  關(guān)于微電網(wǎng)的話題,講能源互聯(lián)的時候,從安全的角度,微電網(wǎng)供電更安全,把光伏增加一些出來,我們既可以和大電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運行,也可以離網(wǎng)運行。偏遠(yuǎn)地區(qū)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(tǒng)。對于供電的穩(wěn)定性,提高收益,這個數(shù)據(jù)也是國外的研究數(shù)據(jù),通過增加了儲能以后,可以整個提高供電的可靠性的指標(biāo),如果每一家安裝了5千瓦時的儲能電池,他的經(jīng)驗就是我們所有穩(wěn)定性的指標(biāo)都可以降低。

  最后一個簡單的總結(jié)就是光伏系統(tǒng)的特點,一方面給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行帶來了一定的挑戰(zhàn),隨著滲透率的不斷加大,一方面是對于并網(wǎng),第二是對于電網(wǎng)規(guī)劃提出了要求,目前電網(wǎng)的規(guī)劃沒有考慮太多光伏和風(fēng)電新能源并網(wǎng),都是按照傳統(tǒng)的模式設(shè)計的;第二是逆變器作為光伏系統(tǒng)連接電網(wǎng)的接口,其并網(wǎng)性能對系統(tǒng)安全運行十分重要,需要不斷地通過技術(shù)創(chuàng)新,確保光伏系統(tǒng)更加友好的接入電網(wǎng)。第三是儲能技術(shù)不斷發(fā)展進(jìn)步,可有效的解決限電、平滑輸出,并能配合電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)峰、調(diào)頻,改善電網(wǎng)性能,對新能源并網(wǎng)將起到有意的促進(jìn)作用。我的報告就到這里,謝謝大家! 

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