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1、第五章 光伏并网发电电气系统设计,北京建筑大学 李英姿,第一节 并网方式设计,一、有/无逆流方式并网,有逆流,无逆流,2019/6/19,2,北京建筑大学 李英姿,第一节 并网方式设计,切换型,2019/6/19,3,北京建筑大学 李英姿,第一节 并网方式设计,二、可/不可调度方式,可调度式,不可调度式,2019/6/19,4,北京建筑大学 李英姿,第一节 并网方式设计,三、低/高压并网,低压并网,高压并网,2019/6/19,5,北京建筑大学 李英姿,第一节 并网方式设计,四、单/双级并网系统,单级并网系统,双级并网系统,2019/6/19,6,北京建筑大学 李英姿,第一节 并网方式设计,五
2、、接入电网点,以专线接入公用电网,T接方式接入公用电网,接入用户内部电网,2019/6/19,7,北京建筑大学 李英姿,第二节 并网逆变方式设计,一、集中式逆变器,2019/6/19,8,北京建筑大学 李英姿,第二节 并网逆变方式设计,二、集成式逆变器,2019/6/19,9,北京建筑大学 李英姿,第二节 并网逆变方式设计,三、组串型逆变器,四、带逆变器组件（微逆变器）,2019/6/19,10,北京建筑大学 李英姿,第三节 并网控制与保护系统设计,一、并网要求 1. 对并网点的要求 光伏电站只能有唯一一个并网点。 并网点应设置易于操作、可闭锁且具有明显开断点的并网断路器。 2. 准入功率 除
3、光伏电站接入220、110kV变电站低压母线外，其总容量宜控制在所接主变、配变接入侧线圈额定容量的30以内。 T接入10/20kV公用线路的光伏电站，其总容量宜控制在该线路最大输送容量的1030%以内。,2019/6/19,11,北京建筑大学 李英姿,第三节 并网控制与保护系统设计,二、功率控制 1. 有功功率控制 （1）大、中型光伏发电站应配置有功功率控制系统。 （2）大、中型光伏发电站应具有限制输出功率变化率的能力。 （3）光伏发电站启动应确保输出的有功功率变化不超过所设定的最大功率变化率。 （4）光伏发电站同时切除的功率应在电网允许的最大功率变化率范围内。,2019/6/19,12,北京
4、建筑大学 李英姿,第三节 并网控制与保护系统设计,2. 电压及无功调节 （1）调节的方式包括调节光伏发电站逆变器输出的无功功率、无功补偿设备的投入量和变压器的电压比。 （2）大、中型光伏发电站应配置无功电压控制系统。 （3）专线接入220kV及以下电压等级公用电网的大、中型光伏发电站，其配置的感性无功容量能够补偿光伏发电站送出线路的一半充电无功功率。,（4）接入500kV及以上电压等级公用电网的光伏发电站，其配置的感性无功容量能够补偿光伏发电站送出线路的全部充电无功功率。 （5）T接于公用电网和接入用户内部电网，结合电网的实际情况论证其配置无功装置的类型及容量。 （6）小型光伏发电站输出有功功
5、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2050%之间时，功率因数应不小于0.95（超前或滞后）。,2019/6/19,13,北京建筑大学 李英姿,第三节 并网控制与保护系统设计,三、电能质量 （1）光伏发电站应在并网点或公共连接点装设电能质量在线监测装置。 （2）并网点谐波电压以及向电网公共连接点注入的谐波电流应符合GB/T14549电能质量 公用电网谐波的规定。 （3）公共连接点的电压应符合GB/T 12325电能质量 供电电压偏差的规定。,（4）公共连接点处电压波动和闪变应符合GB/T 12326电能质量 电压波动和闪变的规定。 （5）并网点三相电
6、压不平衡度应符合GB/T 15543电能质量 三相电压不平衡的规定。 （6）向电网馈送的直流电流分量不应超过其交流额定值的0.5%。,2019/6/19,14,北京建筑大学 李英姿,第三节 并网控制与保护系统设计,四、电网异常响应能力 1. 电压异常 （1）光伏发电站并网时输出电压应与电网电压相匹配。 （2）大、中型光伏发电站应具备一定的低电压穿越能力。 （3）小型光伏发电站并网点电压在不同的运行范围时，光伏发电站允许运行时间应满足要求。,2019/6/19,15,北京建筑大学 李英姿,第三节 并网控制与保护系统设计,2. 频率异常 （1）光伏发电站并网时应与电网保持同步运行。 （2）在电网不
7、同频率下的允许运行时间应满足要求。当电网频率超出49.550.2Hz范围时，小型光伏发电站应在0.2s以内停止向电网线路送电。 （3）在指定的分闸时间内系统频率恢复到正常的电网持续运行状态，则光伏电站不需要停止送电。,3. 过载能力 光伏发电站需具备一定的过载能力，在1.2倍额定电流以下，光伏发电站连续可靠工作时间应不小于1min。 4. 并网总断路器 光伏发电站应在并网点内侧设置易于操作、可闭锁、且具有明显断开点的并网总断路器。,2019/6/19,16,北京建筑大学 李英姿,第三节 并网控制与保护系统设计,五、继电保护及自动装置 1. 继电保护 （1）一般情况下，专线接入公用电网的光伏发电
8、站可配置光纤电流差动保护装置。 （2）光伏发电站设计为不可逆并网方式时，应配置逆向功率保护设备，当检测到逆流超过额定输出的5时，逆向功率保护应在0.52s内将光伏发电站与电网断开。 （3）小型光伏发电站应具备快速检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。,（4）对于大、中型光伏发电站，公用电网继电保护装置应保障公用电网故障时切除光伏发电站，光伏发电站可不设置防孤岛保护。其中接入用户内部电网的中型光伏发电站的防孤岛保护能力由电力调度部门确定。 （5）在并网线路同时T接有其他用电负荷的情况下，光伏发电站防孤岛效应保护动作时间应小于电网侧线路保护重合闸时间。 （6）接
9、入66kV及以上电压等级的大、中型光伏发电站应装设专用故障记录装置。故障记录装置应记录故障前10s到故障后60s的情况，并能够与电力调度部门进行数据传输。,2019/6/19,17,北京建筑大学 李英姿,第三节 并网控制与保护系统设计,2. 自动化 （1）应配置相应的自动化终端设备，采集发电装置及并网线路的遥测和遥信量，接收遥控、遥调指令，通过专用通道与调度部门相连。 （2）应采用计算机监控系统，且应实现以下主要功能： 1）对电网电气设备的安全监控。 2）满足电网调度自动化要求，完成遥测、遥信、遥调、遥控等远动功能。,3）电气参数的实时监测，也可根据需要实现其他电气设备的监控操作。 （3）远动
10、通信设备宜双套配置，分别以主、备两个通道与调度端进行通信。 （4）大型光伏发电站站内宜配置统一的同步时钟设备。,2019/6/19,18,北京建筑大学 李英姿,第三节 并网控制与保护系统设计,（5）远动信息 1）遥测量： 发电总有功功率和总无功功率。 无功补偿装置的进相及滞相运行时的无功功率。 升压变压器高压侧的有功功率和无功功率。 双向传输功率的线路、变压器的双向功率。 站用总有功电能量。 光伏发电站的频率。 光伏发电站的光照强度、温度等。 光伏发电站的储能容量状态。,2）遥信量： 并网点断路器的位置信号。 逆变器、变压器和无功补偿设备的断路器位置信号。 事故总信号。 出线主要保护动作信号。
11、,2019/6/19,19,北京建筑大学 李英姿,第三节 并网控制与保护系统设计,（6）遥控或遥调命令： 1）并网线路断路器的分合。 2）无功补偿装置的投切。 3）有载调压变压器抽头的调节。 4）逆变器的起停。 5）逆变器的功率调节。 （7）采用交流不间断电源设备（UPS）系统供电。持续供电时间不宜小于1h。,2019/6/19,20,北京建筑大学 李英姿,第三节 并网控制与保护系统设计,六、通信 1. 通信 通信设计应符合DL/T544电力通信运行管理规程和DL/T 598电力系统自动交换电话网技术规范的规定。 2. 站内通信 （1）应包括生产管理通信和生产调度通信。 （2）宜设置生产程控调
12、度交换机，统一供生产管理通信和生产调度通信使用。,（3）所需的交流电源，应由能自动切换的、可靠的、来自不同站用电母线段的双回路交流电源供电。 （4）专用的通信直流电源，电源宜为直流48V。通信专用电源的容量，应按发展所需最大负荷确定，在交流电源失电后能维持放电不小于1h。 （5）可不单独设置通信机房，通信设备安装于继电器室。,2019/6/19,21,北京建筑大学 李英姿,第三节 并网控制与保护系统设计,3. 系统通信 （1）应装设与电力调度联系的专用调度通信设施。通信系统应满足调度自动化、继电保护、安全自动装置及调度电话等对电力通信的要求。 （2）大型光伏发电站至电网调度机构应有两个相互独立
13、的调度通道，中型光伏发电站至电网调度机构宜有两个相互独立的调度通道。,（3）光伏发电站与电网调度机构之间的通信方式和信息传输应由双方协商一致后确定，并在接入系统方案设计中加以明确。 4. 通信协议 光伏发电站与电网调度机构之间的通信方式和信息传输，一般可采用基于IEC 60870-5-101和IEC 60870-5-104的通信协议。,2019/6/19,22,北京建筑大学 李英姿,第三节 并网控制与保护系统设计,七、电能计量 1. 计量点 应设置在电站与电网设施的产权分界处，也可设置在购售电合同协议中规定的贸易结算点处。 光伏发电站自用电取自外网时，应在高压引入线高压侧设置计量点。 2. 设
14、备 每个计量点均应装设电能计量装置。 电能计量装置应符合DL/T 448电能计量装置技术管理规程，DL/T 5137电测量及电能计量装置设计技术规程的规定。,3. 配置 光伏发电站应在关口电能计量点配置具有通信功能的电能计量装置和相应的电能量采集装置。 光伏发电站电能计量装置采集的信息应接入电网调度机构的电能信息采集系统。 4. 电源及设备布置 光伏电站站内电源及设备布置应满足继电保护、调度自动化及通信专业的相关要求。,2019/6/19,23,北京建筑大学 李英姿,第四节 主接线系统设计,一、主接线的要求 1主接线 主接线就是指由发电厂和变电所中发电机、变压器、断路器、母线隔离开关以及线路等
15、相互之间的连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的通道，成为强电流、高电压的网络，又称为一次接线或电气主系统。 主接线常用主接线图来表示，它是一种用规定的设备文字和图形符号并按电流通过顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线接线图。,2基本要求 （1）可靠性 （2）灵活性 （3）安全性 （4）经济性 （5）具有发展与扩建的方便性,2019/6/19,24,北京建筑大学 李英姿,第四节 主接线系统设计,二、接线方式,单母不分段,单母带旁路,1. 单母线接线,2019/6/19,25,北京建筑大学 李英姿,第四节 主接线系统设计,单母分段带旁路,单母分段带旁路,2019
16、/6/19,26,北京建筑大学 李英姿,第四节 主接线系统设计,2双母线接线,双母不分段,双母分段,2019/6/19,27,北京建筑大学 李英姿,第四节 主接线系统设计,双母带旁路,双断路器双母,“一个半”断路器（3/2接线）,2019/6/19,28,北京建筑大学 李英姿,第四节 主接线系统设计,3无母线接线,扩大单元,多角形,2019/6/19,29,北京建筑大学 李英姿,第四节 主接线系统设计,3无母线接线,桥形,单元,扩大单元,2019/6/19,30,北京建筑大学 李英姿,第四节 主接线系统设计,2019/6/19,31,北京建筑大学 李英姿,第四节 主接线系统设计,三、光伏电站主接线设计 1. 升压变压器 由一定数量的光伏组件直流汇流箱逆变器就地升压变压器的集合体构成为一个发电单元，光伏发电站就是由多个发电单元组合而成的。 光伏发电站发电单元接线及就地升压变压器的连接应符合下列要求： （1）逆变器就地升压变压器接线方案。 （2）为了限制并联两台逆变器交流低压输出侧的环流，宜选用分裂变压器。,2019/6/1
