太阳能光伏应用技术资料合集.ppt

1,上海市民用建筑太阳能光伏应用技术规程简介,崔容强 上海交通大学陈秀芬 上海市城乡建设和交通委员会,2,规程编制目的,为在上海利用光伏发电来推动建筑节能、节能减排提供技术支撑。为在上海推广“十万个太阳能屋顶计划”提供技术保障。为全国实行“千万个（甚至亿万个）太阳能屋顶计划”提供技术积累。,3,规程编制过程（一）,2005年9月14日，上海市政府发布本市开发利用太阳能行动计划（简称三年行动计划），明确了上海市三年内要建设与建筑结合的5MW光伏电站。2005年12月，在世界自然基金会资助下，在上海市经委、发改委、科委、建委支持下，上海交大完成了上海市十万个太阳能屋顶（工程）计划预可研报告。2006年，上海市建交委下达2006年本市工程建设地方规范制订、修订计划，在市建委、市发改委、市科委领导下成立了上海市民用建筑太阳能应用技术规程（光伏发电系统分册）编制组。,4,规程编制过程（二）,2007年完成送审稿。2008年6月完成报批稿。2008年11月上海市城乡建设和交通委员会文件（沪建交【2008】981号）批准发布。2009年2月1日起实施。,5,民用建筑太阳能应用技术规范（光伏发电系统分册）,6,宗 旨规程结合建筑设计建造的全过程和光伏发电系统的规划设计、系统接入、施工安装、质量验收及运行维护等内容进行编制。旨在推动上海市太阳能光伏发电系统与建筑一体化的进程，为该系统的设计、施工和使用提供技术支持。,民用建筑太阳能应用技术规范（光伏发电系统分册）,7,民用建筑太阳能系统应用技术规程（光伏发电系统分册）主要章节,共12章207条,电气设计环保、消防、安全生产和工业卫生安装检测与调试工程验收运行管理与维护,总则术语基本规定光伏发电系统建筑与结构接入系统,8,民用建筑太阳能系统应用技术规程（光伏发电系统分册）,规程适用范围 本市新建、扩建和改建的民用建筑中采用并网光伏发电系统的工程。参照执行范围 1、对改造既有建筑中已安装并网光伏发电系统的工 程。2、在既有建筑上增设并网光伏发电系统的工程。3、工业建筑上安装并网光伏发电系统的工程。4、离网光伏发电系统的工程。,9,民用建筑太阳能应用技术规程（光伏发电系统分册）,规程强调太阳能光伏发电系统向电网输送电能,必须保证质量电压偏差、闪变、频率、谐波、三相不平衡度、功率因数等,10,民用建筑太阳能系统应用技术规程（光伏发电系统分册）与建筑一体化要求(一),1、在建筑设计中将光伏发电系统作为建筑元素加 以组合设计，并不应破坏建筑物的整体效果。2、太阳能应用不影响建筑物使用功能、围护结构 特性、建筑体形和立面的改变。3、建筑上要为太阳能利用提供结构要素，如承载 力、安装方式、防渗漏、抗震性、雷电安全等，使太阳能应用安全、可靠又不影响建筑物美观。4、太阳能系统选择，应与公用电网接入要求、太阳 能产品与建筑形体的有机结合。,11,民用建筑太阳能系统应用技术规程（光伏发电系统分册）与建筑一体化要求(二),在规划设计时，应综合考虑场地条件、建筑功能、周围环境等因素。在确定建筑布局、朝向、间距、群体组合和空间环境时，应结合建设地点的具体条件，满足光伏发电系统设计和安装的技术要求。当光伏组件安装在建筑物的屋面、阳台、墙面、雨篷或建筑物的其它部位时，应与建筑和结构进行统一设计，不得影响该部位的建筑功能及维护要求，实现与建筑的整体协调。,12,民用建筑太阳能系统应用技术规程（光伏发电系统分册）与建筑一体化要求(三),规程对光伏发电系统的电网安全、光伏系统安全、建筑物结构安全、施工安装安全、电气设备安全、防雷接地设施等安全，系统地提出了要求。规程对光伏发电系统的规模化应用普及、发电高效、管理高效、方便运行和维护等提出了要求，是规程的一个创新。规程作为目前全国第一部针对光伏发电系统与建筑一体化的技术法规，对本市乃至全国的光伏发电系统利用具有一定的指导意义。,13,临港新城兆瓦级太阳能光伏并网电站介绍,太阳电池组件矩阵,太阳能电站远眺,太阳能电站远眺,14,民用建筑太阳能系统应用技术规程（光伏发电系统分册）主要内容（一）,光伏发电系统分类根据并网光伏发电系统是否允许向公网馈电分为：逆流型：允许通过供电变压器向公用电网馈电的光伏系统 非逆流型：不允许通过供电变压器向公用电网馈电的光伏系统根据并网光伏发电系统是否配置储能装置分为 储能型：配置储能装置的光伏发电系统（为非逆流型）非储能型：没有配置储能装置的光伏发电系统根据光伏发电系统总装机容量的大小分为：小型系统：总装机容量20kW 中型系统：20kW总装机容量400kW 大型系统：总装机容量400kW,15,条文说明:表4.1.1 光伏发电系统分类及特点,民用建筑太阳能系统应用技术规程（光伏发电系统分册）主要内容（二）,16,针对不同建筑类型提出光伏发电系统设计选用表,民用建筑太阳能系统应用技术规程（光伏发电系统分册）主要内容（三）,17,民用建筑太阳能系统应用技术规程（光伏发电系统分册）应注意方面（一）,光伏发电系统应纳入建筑工程统一规划中，同步设计、同步施工，与建筑工程同时投入使用。建筑物上安装光伏发电系统，不得降低相邻建筑物的日照标准。在既有建筑物上增设或改造已安装的光伏发电系统，必须进行建筑物结构和电气系统的安全复核，符合建筑结构及电气系统的安全性要求。接入本市公用电网的光伏发电系统，应获得本市电力主管部门的认可。,18,民用建筑太阳能系统应用技术规程（光伏发电系统分册）应注意方面（二）,光伏发电系统建成并调试完成后，必须进行系统检测、验收，合格后方可移交用户使用。系统设计时，光伏发电系统设备的选择应考虑维护保养的安全性，不得妨碍和降低设备固有的维护和检修的安全性标准。系统设计时，光伏发电系统直流侧严禁采用不接地的等电位保护。系统设计时，组件串和光伏方阵电缆的长期使用设计载流量，应不低于组件串或方阵标准测试条件下的短路电流的1.25倍。,19,民用建筑太阳能系统应用技术规程（光伏发电系统分册）应注意方面（三）,系统设计时，直流侧总电缆的长期使用设计载流量应不低于光伏发电系统短路电流的1.25倍。系统设计时，光伏发电系统设计应考虑减小环状布置导线所围的面积，不得将导线布置成多圈。系统设计时，组件串的最高电压不得超过制造商给出的光伏组件和逆变器的最高允许电压。系统设计时，当使用阻塞二极管时，其反向击穿电压的标称值，应大于组件串标准测试条件下的开路电压的2倍。系统设计时，直流系统各部件的额定电压等级，应高于组件串在标准测试条件下，开路电压的1.25倍。,20,民用建筑太阳能系统应用技术规程（光伏发电系统分册）应注意方面（四）,建筑设计时，当光伏组件安装在建筑物的屋面、阳台、墙面、雨篷或建筑物的其它部位时，应与建筑和结构进行统一设计，不得影响该部位的建筑功能及维护要求，实现与建筑的整体协调。建筑设计时，建筑体型及空间组合应与光伏发电系统紧密结合，并为接收较多的太阳能创造条件。建筑设计宜满足光伏组件每天6小时日照不受遮挡的要求。建筑设计时，光伏组件的设置不应跨越变形缝（抗震缝、沉降缝、温度缝）。建筑设计时，光伏组件顺坡镶嵌在坡屋面上时，不得降低屋面整体的保温、隔热、防水等功能。,21,民用建筑太阳能系统应用技术规程（光伏发电系统分册）应注意方面（五）,建筑结构设计时，连接件与基座的锚固承载力设计值，应大于连接件本身的承载力设计值。接入公用电网的光伏发电系统，其总容量应控制在上级变电站单台主变额定容量的30以内。光伏发电系统电网接入点应符合表 6.1.3的规定,22,民用建筑太阳能系统应用技术规程（光伏发电系统分册）应注意方面（六）,光伏发电系统接入公用电网，应在项目可行性研究阶段获得本市电网经营企业出具的接入系统方案审查意见。总装机容量在400kW及以上的光伏发电系统，应进行详细的接入系统方案论证。光伏发电系统的输出电压应与电网电压相匹配。当规划设计光伏发电系统时，必须对其输出功率的波动和电压水平进行核算，并以5%进行校核。光伏发电系统的谐波总畸变率应控制在3%以内。光伏发电系统应按照“无功就地平衡”的原则配置相应的无功补偿装置。,23,民用建筑太阳能系统应用技术规程（光伏发电系统分册）应注意方面（七）,光伏发电系统应以三相并入公用电网，其三相电压不平衡度不得超过电能质量 三相电压允许不平衡度（GB/T 15543）的规定。对接入公用电网的光伏发电系统，其电压不平衡度允许值不得超过1.3。当光伏发电系统与电网连接时，应选择合适的连接组合方式和设备。逆变系统产生的直流分量不得大于逆变器输出电流的1%。光伏发电系统的继电保护、自动化、通信和电能计量装置的配置和整定，应在项目可行性研究阶段列入电网接入系统的论证报告，经校验合格后方能投入使用，并应与光伏发电工程项目同步设计、同步建设、同步验收、同步投入使用。,24,民用建筑太阳能系统应用技术规程（光伏发电系统分册）应注意方面（八）,电气设计时，光伏方阵输出端必须安装具有断弧能力的开关。电气设计时，光伏方阵接线箱主开关应具有在1.25倍的最大开路电压下，安全切断1.25倍光伏方阵最大短路电流的能力。电气设计时，为防孤岛效应，当光伏发电系统并入的电网失压时，必须在2s内将该系统与电网断开。电气设计时，当电网短路其逆变器的过电流应不大于额定电流的1.5倍，并在0.1s内将系统与电网断开。,25,民用建筑太阳能系统应用技术规程（光伏发电系统分册）应注意方面（九）,对环保设计要求，光伏组件所选用的玻璃或柔性封装材料，其太阳光反射率应8%。对消防设计要求，当光伏发电系统的电缆穿越墙体时，应采用防火材料填塞。当电缆穿越防火墙且直径大于或等于32mm时，除填塞防火材料外，还应采取阻火措施。在施工安装时，不得破坏建筑物的结构和建筑物的附属设施，不得影响建筑物在设计使用年限内承受各种荷载的能力。,26,民用建筑太阳能系统应用技术规程（光伏发电系统分册）应注意方面（十）,对施工安全性的特别要求 在施工过程中，光伏发电系统产品和部件在存放、搬运、吊装等过程中不得受碰撞和受损，晶体硅光伏组件的背面不得受到任何碰撞和重压。光伏组件的输出电缆不得非正常短路。对无断弧功能的开关、连接方式，不得在有负荷或能够形成低阻回路的情况下接通或断开。电路接通后应注意热斑效应的影响，不得局部遮挡电池组件；不得站在光伏组件玻璃面上作业。不得在雨雪天施工。,27,民用建筑太阳能系统应用技术规程（光伏发电系统分册）应注意方面（十一）,对施工安装特别要求必须按设计要求的位置设置光伏方阵的基座。光伏方阵的预制基座应摆放平稳、整齐，且不得破坏屋面防水层。光伏建筑构件框架应按设计要求进行安装，其安装位置必须准确，且固定牢靠。坡屋面上安装光伏建筑构件，其周边的防雨连接结构必须严格施工，不得漏水、漏雨，外表必须整齐美观。光伏建筑构件背面的通风层不得被杂物填塞，应保证通风良好。,28,民用建筑太阳能系统应用技术规程（光伏发电系统分册）应注意方面（十二）,对电气系统安装的特别要求 当两根电缆连接时，必须使用符合绝缘标准的橡胶套。有蓄电池的光伏发电系统，蓄电池的上方和周围不得堆放杂物，应严防蓄电池两极短路，不得影响蓄电池的正常通风。在控制逆变器表面，不得设置其他电气设备和堆放杂物，不得破坏逆变器的通风环境。光伏发电系统直流部分的施工，应注意正负极性。对穿越楼板、屋面和墙面的电缆，其防水套管与建筑物主体间的缝隙，必须做好防水密封，并做好建筑物表面光洁处理。,29,民用建筑太阳能系统应用技术规程（光伏发电系统分册）应注意方面（十三）,工程验收的特别要求必须在前道工序验收合格后才能进入后道工序的施工。既有建筑增设或改造已安装的光伏发电系统，施工前必须经建筑物结构安全检查。,30,民用建筑太阳能系统应用技术规程（光伏发电系统分册）应注意方面（十四）,运行管理与维护特别要求光伏发电系统的发电计量装置应定期进行校验。日常检查和巡检的内容及其指导说明，必须在光伏发电系统交付时作为文件同步交给用户。专业人员的巡检应包括外观检查和设备内部的检查，主要涉及活动和连接部分、导线，特别是大电流密度导线、功率器件、易锈蚀部件等；保证方阵面上的清洁、定期维护。光伏发电系统每年应对照系统图纸完成一次接地电阻的检查。12.2.6光伏发电系统每年应完成一次系统绝缘电阻的检查。12.2.7光伏发电系统每年应按照规程10.3.5（电能质量）和10.3.6条（输出直流分量）要求，做一次全项目的检查和试验。,31,民用建筑太阳能系统应用图集（光伏发电系统分册）,已完成上海市标准设计民用建筑太阳能系统应用图集（光伏发电系统分册）初稿。,32,规程特色,以与建筑结合的并网型光伏发电系统为重点。由光伏专家、电力专家和建筑专家共同参与。由电力管理部门、设计部门、大学与企业共同参与。环保、消防、安全生产与工业卫生等方面专家把关。规程审定时，邀请了北京的有关专家参与。有较详细的条文说明。,33,谢 谢！,光伏电站接入电网技术规定,国网电力科学研究院2009.10.20,汇 报 内 容,技术规定编制背景编制原则主要内容介绍后继工作,1.技术规定编制的背景条件,近10年全球太阳能光伏产业年均增长41.3%，近5年为49.5%。中国已经为世界上最大的光伏电池组件生产国，2008年产量达到了2540.7MW，约占世界产量的40%。3 月26日颁布光电建筑应用财政补助政策、7月26日颁布“金太阳示范工程”政策，敦煌10MW光伏项目成功招标，将大力推动建筑光电和大规模光伏电站的建设。即将出台的新能源振兴规划也将明确指出，到2020年中国光伏发电的装机总量将达到2000万千瓦。,国内太阳能发电发展形势逼人,1.技术规定编制的背景条件,电能质量问题光伏发电并网逆变器易产生谐波、三相电流不平衡，输出功率不确定性易造成电网电压波动、闪变，需要电网配置相应电能质量治理装置。,光伏发电大规模应用对电网运行提出挑战,浙江示范工程在10kV接入、400V接入、220V接入系统中，都检测到谐波电流总畸变率偏高的问题。随着容量的增大，谐波电流对电网的影响将进一步加大。,1.技术规定编制的背景条件,运行控制问题光伏电源出力随机且变化幅度大，需要增加电网的旋转备用容量进行调节；供电可靠性指标分析、电压无功控制、电能计量计费以及与电网自动化系统的信息交互等各种运行控制措施也存在技术问题。,光伏发电大规模应用对电网运行提出挑战,西藏羊八井100kW电站：最大功率变化率每分钟70；浙江示范工程（运行3个月）：250kW屋顶工程实测最大功率变化率为每分钟2060kW屋顶工程实测最大功率变化率为每分钟25,1.技术规定编制的背景条件,电网安全问题大量分布式光伏电源接入配电网后，原来辐射状配电网络变为多电源结构，需加装或更换保护及自动化装置；光伏电源引起的自给非正常孤岛问题，需加装有效的反孤岛保护。,光伏发电大规模应用对电网运行提出挑战,日本2.2MW太阳城项目：大量配电网保护更换；浙江示范工程：加装低周、低压解列、过流等保护；校核和调整10kV电流速断、延时电流速断、过流保护、反向故障保护定值。,1.技术规定编制的背景条件,现有并网标准缺少电网的规划、安全运行和可靠性等重要内容；尚未建立光伏并网的检测标准和管理体系；GB/Z 19964-2005光伏发电站接入电力系统技术规定已超使用期限；现有标准GB/T 19939-2005光伏系统并网技术要求GB/T 20046-2006光伏(光伏发电)系统电网接口特性仅针对小型光伏电站电能质量和基本安全性提出了要求。,现有技术标准不能满足光伏电站大规模并网的需要,1.技术规定编制的背景条件,在标准缺失的情况下，光伏逆变器生产厂商无法设计开发满足电网需求的逆变器产品。不利于光伏系统集成商进行规范化的光伏系统设计和设备选型。不利于电网部门进行并网光伏电站的规范管理，对现有继电保护系统进行整定和改造。,标准的欠缺不利于光伏发电在国内的推广应用,1.技术规定编制的背景条件,受能源局委托、国家电网公司组织编制了光伏电站接入电网技术规定,5月16日，国家电网公司组织内部专家在南京召开了对技术规定的第一次讨论会6月16日，国家能源局组织相关行业专家在北京召开了第二次讨论会6月27日，国家电网公司组织相关行业专家在北京召开了第三次讨论会7月21日，光伏电站接入电网技术规定（试行）上报国家能源局7月30日，国家电网公司促进新能源发展工作会议上发布,汇 报 内 容,技术规定编制背景编制原则主要内容介绍后继工作,2.技术规定编制原则,技术规定的编制应充分利用现有的国际国内标准，与现行标准不冲突、不抵触。,充分借鉴已有的国际国内标准,2.技术规定编制原则,我国的太阳能光伏发电与欧洲等国家以“分散开发、低电压就地接入”的发展方式不同，呈现出“以大规模集中开发、中高压接入”与”分散开发、低电压就地接入”并举的发展特征。长远来看，太阳能发电在2030年后具备成为战略能源的资源、技术、成本和环境优势，2050年后可能成为重要的能源供应来源。当光伏发电在电网电源中的比例达到一定规模时，必须考虑其对电网电压频率控制的影响，必须对光伏电站进行科学合理的调度运行控制。,综合考虑我国光伏发电发展的特点和趋势,2.技术规定编制原则,目前，我国并网光伏电站的建设尚处于试验示范阶段，尚无统一的设计规范和接入标准。光伏系统集成商尚未考虑与电网的交互影响。对于接入低压民用配电网的光伏系统，很多地区电网暂不具备与其进行实时通信的能力。针对国际上已经开始关注的光伏并网新问题，在标准中考虑了一些前瞻性的技术要求（如光伏电站的低电压耐受能力等等）。,结合电网和光伏发电技术现状，考虑一定的前瞻性,2.技术规定编制原则,技术规定的编制和应用，应有利于光伏逆变器厂商规范其逆变器性能指标，生产出满足电网要求的产品技术规定的编制和应用，应有利于对光伏电站的系统集成商进行合理的光伏电站设计（包括容量、接入电压等级、保护配置、监控通信等）和关键设备选型通过技术规定的编制和应用，可规范光伏电站综合控制系统所需具备的功能和性能指标，有利于引导光伏系统集成商开发具备有功和无功控制、能够与电网调度部门通信的先进的综合控制系统,有利于引导光伏制造和集成商进行产品和系统设计,2.技术规定编制原则,通过技术规定可以规范化光伏电站所需具备的有功、无功控制性能，有利于电网进行安全稳定校核计算。通过技术规定可以规范光伏电站的故障保护特性，有利于电网进行合理的继电保护配置。通过技术规定可以让电网掌握光伏电站的运行状态和运行规律，制定节约化的调度运行策略。,有利于规范电网进行科学的接入电网设计和运行控制,汇 报 内 容,技术规定编制背景编制原则主要内容介绍后继工作,光伏电站接入电网技术规定主要内容,其它要求,并网性能,光伏电站接入电网技术规定,电能质量要求,功率控制与电压调节,电网异常时的响应特性,安全与保护,一般原则,通用技术条件,电能计量要求,通信与信号,系统测试要求,整体内容介绍,光伏电站接入电网技术规定主要内容,按照电压等级对光伏电站进行分类,3.1 一般原则,小型光伏电站 接入电压等级为0.4kV低压电网的光伏电站,中型光伏电站 接入电压等级为1035kV电网的光伏电站,大型光伏电站 接入电压等级为66kV及以上电网的光伏电站,根据是否允许通过公共连接点向公用电网送电，可分为可逆和不可逆的接入方式,定义了可逆和不可逆接入方式,小型光伏电站安装容量一般不大于200kWp,光伏电站接入电网技术规定主要内容,在线监测要求 需加装在线监测装置,3.2 电能质量要求,大中型光伏电站 数据能够远传,小型光伏电站 具备一年及以上的存储能力,具体要求 参照现有相关国家和国际标准,谐波GB/T 14549-1993电能质量 公用电网谐波,电压偏差GB/T 12325-2008电能质量 供电电压偏差,电压波动和闪变GB/T 12326-2008电能质量 电压波动和闪变,电压不平衡度GB/T 15543-2008电能质量 三相电压不平衡,直流分量IEEE-1547,光伏电站接入电网技术规定主要内容,3.3 功率控制和电压调节,需要安装有功功率控制系统，具备限制最大功率输出以及限制输出功率变化率的能力,具备根据电网频率、调度部门指令等信号自动调节电站的有功功率输出的功能，确保输出功率及变化率不超过给定值,光伏电站的起停操作需考虑最大功率变化率的约束,有功功率调节,基本原则：大中型光伏电站应具备一定的电源特性，能够在一定程度上参与电网的电压和频率调节,光伏电站接入电网技术规定主要内容,3.3 功率控制和电压调节,大中型光伏电站电压调节方式包括调节光伏电站的无功功率、无功补偿设备投入量以及调整变压器的变比等。在接入设计时，应重点研究其无功补偿类型、容量以及控制策略。,大中型光伏电站的功率因数应能够在0.98（超前）0.98（滞后）范围内连续可调,无功电压调节,在其无功输出范围内，大中型光伏电站应具备根据并网点电压水平自动调节无功输出的能力，其调节方式和参数应可由电网调度机构远程设定,基本原则：大中型光伏电站应具备一定的电源特性，能够在一定程度上参与电网的电压和频率调节,光伏电站接入电网技术规定主要内容,3.3 功率控制和电压调节,有功功率调节性能暂不作要求,输出有功功率大于其额定功率的50时，功率因数应不小于0.98（超前或滞后）。,输出有功功率在其额定功率的20%-50%之间时，功率因数应不小于0.95（超前或滞后）,小型光伏电站,基本原则：小型光伏电站当做负荷看待，应尽量不从电网吸收无功或向电网发出无功。,光伏电站接入电网技术规定主要内容,3.4 电网异常时的响应特性,基本原则：小型光伏电站当做负荷看待，在电网频率和电压发生异常时应尽快切除,小型光伏电站在电网电压异常的响应要求,参照GB/T 19939-2005 光伏系统并网技术要求,光伏电站接入电网技术规定主要内容,3.4 电网异常时的响应特性,基本原则：小型光伏电站当做负荷看待，在电网频率和电压发生异常时应尽快切除,小型光伏电站在电网频率异常的响应要求：对于小型光伏电站，当并网点频率超过49.550.2赫兹的范围时，应在0.2秒内停止向电网线路送电。如果在指定的时间内频率恢复到正常的电网持续运行状态，则无需停止送电。,光伏电站接入电网技术规定主要内容,3.4 电网异常时的响应特性,基本原则：大中型光伏电站应当做电源看待，应具备一定的耐受电网频率和电压异常的能力，能够为保持电网稳定性提供支撑。,大中型光伏电站的低电压耐受能力要求,当并网点电压在右图中电压轮廓线及以上的区域内时，光伏电站必须保证不间断并网运行并网点电压在右图电压轮廓线以下时，允许光伏电站停止向电网线路送电。推荐UL1设定为0.2倍额定电压，T1设定为1秒、T2设定为3秒（参数选择主要考虑与电网继电保护配合）,光伏电站接入电网技术规定主要内容,3.4 电网异常时的响应特性,基本原则：大中型光伏电站应当做电源看待，应具备一定的耐受电网频率和电压异常的能力，能够为保持电网稳定性提供支撑。,大中型光伏电站在电网异常频率下的允许运行时间,光伏电站接入电网技术规定主要内容,3.5 安全与保护,基本原则：光伏电站或电网异常、故障时，为保证设备和人身安全，应具有相应继电保护功能，保证电网和光伏设备的安全运行，确保维修人员和公众人身安全,基本要求：-符合可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。明显断开点-在逆变器输出汇总点必须设置易于操作、可闭锁、且具有明显断开点的并网总断路器,光伏电站接入电网技术规定主要内容,3.5 安全与保护,在120倍额定电流以下，光伏电站连续可靠工作时间应不小于1分钟,在120%150%额定电流内，光伏电站连续可靠工作时间应不小于10秒,当检测到电网侧发生短路时，光伏电站向电网输出的短路电流应不大于额定电流的150%。,过流与短路保护,编制说明：参照现有的国家标准GB/T 19939-2005 光伏系统并网技术要求光伏电站应具备一定的过载（过电流）能力光伏电站的输出短路电流应有限制，以便在接入电网设计时进行继电保护整定校核计算,光伏电站接入电网技术规定主要内容,3.5 安全与保护,光伏电站必须具备快速监测孤岛且立即断开与电网连接的能力，其防孤岛保护应与电网侧线路保护相配合,光伏电站的防孤岛保护必须同时具备主动式和被动式两种，应设置至少各一种主动和被动防孤岛保护,防孤岛效应,编制说明：参照现有的国家标准GB/T 19939-2005 光伏系统并网技术要求防孤岛保护必须与电网继电保护密切配合,光伏电站接入电网技术规定主要内容,3.5 安全与保护,逆功率保护当检测到逆向电流超过额定输出的5时，光伏电站应在0.52秒内停止向电网线路送电。,恢复并网系统发生扰动后，在电网电压和频率恢复正常范围之前光伏电站不允许并网，且在系统电压频率恢复正常后，光伏电站需要经过一个可调的延时时间后才能重新并网，这个延时一般为20秒到5分钟，取决于当地条件。,其它部分,编制说明：参照现有的国家标准GB/T 19939-2005 光伏系统并网技术要求,光伏电站接入电网技术规定主要内容,3.6 通用技术条件,防雷和接地：参照SJ/T11127光伏（PV）发电系统过电压保护-导则、IEC 60364-7-712建筑物电气装置 第7-712部分：特殊装置或场所的要求 太阳光伏（PV）发电系统,电磁兼容：光伏电站应具有符合相关标准的抗电磁干扰的能力，同时，设备本身产生的电磁干扰不应超过相关设备标准。,主要内容,编制说明：参照现有相关标准,耐压要求：光伏电站的设备必须满足相应电压等级的电气设备耐压标准,抗干扰要求：并网点电能质量符合国标时应能够保持正常运行,安全标识（小型光伏电站）：GB 2894 安全标志（neq ISO 3864:1984）和GB 16179安全标志使用导则,光伏电站接入电网技术规定主要内容,3.7 电能计量,明确计量点：并网前应明确上网电量和用网电量计量点，原则上设置在产权分界的光伏电站并网点,采用符合标准的计量装置：DL/T448电能计量装置技术管理规程GB/T 178830.2S和0.5S级静止式交流有功电度表DL/T 614多功能电能表DL/T 645多功能电能表通信协议,主要内容,大中型光伏电站需配置主副两套电能表,电能计量装置需进行检测和验收,电能表需具备多种功能：双向有功和四象限无功计量功能、事件记录功能，配有标准通信接口，具备本地通信和通过电能信息采集终端远程通信的功能,光伏电站接入电网技术规定主要内容,3.8 通信与信号,基本原则：大中型光伏电站的通信系统应以满足电网安全经济运行对电力通信业务的要求为前提，满足继电保护、安全自动装置、调度自动化及调度电话等业务对电力通信的要求,通信协议：一般可采用基于IEC-60870-5-101和104的通信协议,正常运行信号：光伏电站并网状态、辐照度光伏电站有功和无功输出、发电量、功率因数并网点的电压和频率、注入电力系统的电流变压器分接头档位、主断路器开关状态等,故障信息：大型光伏电站中应装设专用故障录波装置记录故障前10秒到故障后60秒的情况故障录波装置应该包括必要数量的通道,光伏电站接入电网技术规定主要内容,3.8 系统测试,基本原则：测试点为光伏电站并网点，必须由具备相应资质的单位或部门进行光伏电站应当在并网运行后6个月提交测试报告光伏电站更换逆变器或变压器等主要设备时需重新提交测试报告,主要测试内容：电能质量，包括电压不平衡度、谐波、直流分量、电压波动和闪变等；通用技术条件测试，包括接地、电磁兼容、耐压、抗电网扰动等；有功输出特性（有功输出与辐照度、温度的关系特性）；有功和无功控制特性；电压与频率异常时的响应特性安全与保护功能；光伏电站启停时对电网的影响。,汇 报 内 容,技术规定编制背景编制原则主要内容介绍后继工作,4.后继工作,参照技术规定，研究光伏电站的并网技术指标的测试方法和测试标准，并建设相应的检测能力。配合光伏电站项目管理规定，做好技术规定的贯彻实施工作。加强光伏电站并网技术研究，结合技术规定的推行，基于研究成果和运行实践，对技术规定的内容进行改进和完善。,谢谢各位专家和领导,汇报结束,赵 为 2009.10,大型光伏电站中逆变器和控制设备的技术发展方向,1 大型光伏电站的系统构成 2 逆变器常见拓扑结构和发展方向 3 逆变器的转换效率 4 逆变器的保护功能 5 逆变器并网电流谐波 6 电磁兼容技术 7 最大功率点跟踪(MPPT)8 电网锁相技术 9 孤岛效应检测技术 10 光伏电站的群控、监控及调度技术 11 大规模应用的技术发展方向,目 录,1 大型光伏电站的系统构成 2 逆变器常见拓扑结构和发展方向 3 逆变器的转换效率 4 逆变器的保护功能 5 逆变器并网电流谐波 6 电磁兼容技术 7 最大功率点跟踪(MPPT)8 电网锁相技术 9 孤岛效应检测技术 10 光伏电站的群控、监控及调度技术 11 大规模应用的技术发展方向,目 录,太阳电池交直流电缆阵列汇流箱太阳电池阵列支架（固定或自动跟踪）交、直流配电系统大型并网逆变器电网接入系统（升压变压器、交流断路器、计量、无功补偿、继电保护等）监测、计量、数采设备、防雷系统（气象监测、数据采集及传输等）,1 大型光伏电站组成,光伏电站的每一组成部分都需要精心设计；系统性能优劣的关键指标是生命周期内总的发电量；逆变器是其中进行能量转换的关键设备，其效率指标等电气性能参数，将直接影响到系统的发电量。,1 大型光伏电站组成,1 大型光伏电站的系统构成 2 逆变器常见拓扑结构和发展方向 3 逆变器的转换效率 4 逆变器的保护功能 5 逆变器并网电流谐波 6 电磁兼容技术 7 最大功率点跟踪(MPPT)8 电网锁相技术 9 孤岛效应检测技术 10 光伏电站的群控、监控及调度技术 11 大规模应用的技术发展方向,目 录,采用工频变压器隔离的大功率三相并网逆变器,1 常见大功率并网逆变器的拓扑结构,无变压器隔离的大功率三相并网逆变器（输出电压可以从270V400V）,1 常见大功率并网逆变器的拓扑结构,两台低压输出逆变器接中压变压器整体解决方案,1 常见大功率并网逆变器的拓扑结构,多个功率模块并联,1 常见大功率并网逆变器的拓扑结构,三电平及多电平方案,2 逆变器拓扑发展方向,多重叠加技术 10MW 系统,2 逆变器拓扑发展方向,共用变压器解决方案,优化直流母线电压、升压变压器配置和变比，避免重复升压，提高系统效率优先考虑当地用电负荷，避免过多电能的远距离传送 难点是光伏系统的发电量计量必须在低压侧。,2 逆变器拓扑发展方向,轻型直流输电,2 逆变器拓扑发展方向,1 大型光伏电站的系统构成 2 逆变器常见拓扑结构和发展方向 3 逆变器的转换效率 4 逆变器的保护功能 5 逆变器并网电流谐波 6 电磁兼容技术 7 最大功率点跟踪(MPPT)8 电网锁相技术 9 孤岛效应检测技术 10 光伏电站的群控、监控及调度技术 11 大规模应用的技术发展方向,目 录,转换效率是光伏并网逆变器中最重要的技术指标之一：光伏并网逆变器中常用的效率概念：最大效率 max：逆变器所能达到的最大效率欧洲效率 euro：按照在不同功率点的效率根据加权公式计算加州效率cec：考虑直流电压对效率的影响，再次平均MPPT效率mppt：反应逆变器最大功率点跟踪的精度目前，先进水平：max 98%euro97.5%(不含变压器)max 96.5%euro96%(含变压器),1 转换效率的概念,如何提高效率：拓扑结构（boost，单级，三电平）器件：功率器件，变压器，电抗 主功率器件开关频率 控制算法，调制方式，死区 其他细节：辅助开关电源，风扇，散热器等,2 提高效率的方法,SG100K3的效率：,最大效率 max：97.0%欧洲效率 euro：96.4%,SG500KTL的效率：,最大效率 max：98.7%欧洲效率 euro：98.5%,最大效率 max：97.1%欧洲效率 euro：96.5%,SG250K3的效率：,3 Sungrow产品效率,1 大型光伏电站的系统构成 2 逆变器常见拓扑结构和发展方向 3 逆变器的转换效率 4 逆变器的保护功能 5 逆变器并网电流谐波 6 电磁兼容技术 7 最大功率点跟踪(MPPT)8 电网锁相技术 9 孤岛效应检测技术 10 光伏电站的群控、监控及调度技术 11 大规模应用的技术发展方向,目 录,保护类型：电网电压过欠压 电网电压过欠频 交流输出短路保护 孤岛效应保护 逆变器过热保护 直流极性反接保护 直流过压保护 逆变器过载保护 逆变器对地漏电保护 逆变器内部自检保护（防雷器损坏，接触器故障，变压器过 热，A/D通道损坏，IGBT损坏等等）,1.逆变器基本保护功能,保护类型：低电压穿越（LVRT）输出直流分量超标保护 输出电流谐波超标保护 三相电网不平衡保护,2.逆变器增强的保护功能,在电网电压出现异常跌落时，常常需要并网逆变器此时不能立即脱网，而是需要继续工作，起到支撑电网的作用。当并网点电压在图中电压轮廓线及以上区域内时，逆变器需要保持并网运行。轮廓线以下，逆变器停止向电网送电。,LVRT需要考虑：LVRT与反孤岛效应保护的矛盾，如何协调；,3.低电压穿越（LVRT）,参考试验波形,3.低电压穿越（LVRT）,防逆流保护主要应用于低压侧并网发电系统。如果要求不能向中压电网反向送电，则需要智能的防逆流保护系统,4.特殊保护功能：防逆流保护,1 大型光伏电站的系统构成 2 逆变器常见拓扑结构和发展方向 3 逆变器的转换效率 4 逆变器的保护功能 5 逆变器并网电流谐波 6 电磁兼容技术 7 最大功率点跟踪（MPPT）8 电网锁相技术 9 孤岛效应检测技术 10 光伏电站的群控、监控及调度技术 11 大规模应用的技术发展方向,目 录,1 并网电流谐波要求,国网公司对于光伏电站并网电流的谐波要求,1 并网电流谐波要求,鉴衡认证对于光伏并网逆变器并网电流的谐波要求,总谐波5%,SG100K3:3%在额定负载时SG250K3:3%在额定负载时SG500KTL:3%在额定负载时,2 并网电流谐波的抑制,并网电流谐波抑制方法：拓扑结构选择：L-C，L-C-L电感和电容参数的设计控制算法，PWM驱动方式采样精度运算精度目前国际标准要求5%，但许多用户要求3%,3 新的研究方向,如何更好抑制低功率时的电流谐波？如何抑制多台逆变器同时并网时电流谐波的叠加问题？如何在电网电压谐波大时，仍旧保证低电流谐波？在弱网环境下，如何保证电流谐波？,1 大型光伏电站的系统构成 2 逆变器常见拓扑结构和发展方向 3 逆变器的转换效率 4 逆变器的保护功能 5 逆变器并网电流谐波 6 电磁兼容技术 7 最大功率点跟踪(MPPT)8 电网锁相技术 9 孤岛效应检测技术 10 光伏电站的群控、监控及调度技术 11 大规模应用的技术发展方向,目 录,1.电磁干扰的要求,电网对逆变器产生的干扰：电压涨跌，频率漂移，不平衡，电气噪声，浪涌等。要求逆变器不能损坏。逆变器对于电网产生的干扰：电流谐波，电压波动、电压闪变、无功功率、电网阻抗、干扰叠加等。必须符合相关标准。逆变器对于其他电器的干扰：传导干扰，空间辐射干扰等。必须符合相关标准。,电磁干扰对策：隔离变压器EMI滤波器控制算法拓扑结构,2.电磁干扰的对策,目前没有颁布明确的光伏电站防雷设计标准可以参考的标准：建筑物防雷设计规范GB50057-1994(2000)IEC 60364-7-712-2002IEC 62305 1-5IEC 61557-4-2007GB/T 21431-2008 建筑物防雷装置检测技术规范SJ/T 11127-1997 光伏（PV）发电系统过电压保护导则,2.系统的防雷和接地,交流侧的防雷和普通交流配电防雷要求等同,2.系统的防雷和接地,大型开阔地区光伏电站避雷器安装布置图示例,注：来源于德国DEHN公司网站资料,2.系统的防雷和接地,建筑屋顶光伏阵列避雷器安装布置图示例,注：来源于德国DEHN公司网站资料,可参考原则：支架等电位连接 太阳电池边框接地 接地电阻的设计（直流和交流）4欧姆 接闪器的设计和布置（滚球法等）低压电网和高压电网防雷和接地参考成熟设计,2.系统的防雷和接地,注：该资料来源于phoe