华为-光伏电站弱电网支持技术白皮书202008.PDF

光伏电站弱电网支撑技术白皮书 前言 去十年，光伏电站单瓦成本不断走低，光伏行业 过正在蓬勃向前，迈入平价时代。但是高渗透率光 伏新能源，由于其本身不可控不可储的基因，相 较传统能源同步发电机的运作，将对电网造成一定冲击。 虽然调峰、调频等问题已经被行业熟知，但是更根本的问 题——稳定性长期被忽略。如果说调峰调频问题制约了新 能源的消纳，那么稳定性则决定了电站能否并网，显然， 这个问题更深刻。从2016 年开始，世界各地逐步出现电站 无法稳定并网甚至大停电的案例，各国电网公司逐步意识到 弱电网环境下的光伏电站并网问题，新标准也因此不断出 台，对新能源电站并网要求不断提高。能否前瞻性的对弱 电网问题进行研判并预备应对措施，决定了光伏电站能否 顺利并网，决定了光伏电站是否能成为主流能源，同时也 决定了未来5~10 年以后是否可以避免耗费巨大人力物力的 电站改造。 本文旨在介绍高渗透率新能源作用下的弱电网问题，以及 行业一些领先的解决方案在应对弱电网问题方面所采用的 技术与经验。 1 光伏电站弱电网支撑技术白皮书 01 背景 光伏发电是目前发展最为迅速、并且前景最为看好的可再 局面。同时，在偏远地区，长距离传输，高压直流输电等 生能源产业之一。根据国际可再生能源机构（IRENA ）的统 各种因素结合在一起的时候，也会给光伏电站的友好并网 计，截至2019 年底，全球累计光伏装机量达到580.1GW。 带来挑战。例如，当直流输电出现故障闭锁时，在直流输 今年更有可能突破700GW 大关。随着在电力系统中的占比 电故障点附近的光伏电站并网点会出现电压暂态尖峰，光 不断提升，高比例光伏发电可靠并网问题日益凸显，已经 伏电站必须对这种电网暂态现象具有良好的适应性；又如 严重制约了行业健康可持续发展，引起了各界的广泛关注。 当光伏电站并网点与远端主干电网之间的等效电网阻抗较 大时，就会带来电压不稳定、频率不稳定、次同步振荡和 光伏电站地处偏远，常常位于电网结构较为薄弱的地区。 谐波谐振等多种问题，严重时会导致光伏电站脱网及电网 网架结构脆弱，短路容量小，容易形成接入末端弱电网的 设备的故障，甚至危害局域电网的安全稳定运行。 2 光伏电站弱电网支撑技术白皮书 02 困难和趋势 2.1 渗透率越高，电网越“弱”，并网稳定难度日益提高 不同于具有旋转机械结构的同步发电机，光伏逆变器作为 全电力电子设备，发电功率控制完全依赖于数学控制算 法。逆变器发电的基本假设是具有稳定的电网提供电压参 考，才能进行并网发电。然而，“稳定的电网”这一前提 假设在高比例新能源渗透率情况下可能不再适用。从2016- 组装机量较多，则SCR 越高；新能源装机规模越大，SCR 2019 年，与新能源有关的电站脱网、设备损坏屡见不鲜， 越低。从长远判断，伴随着新能源渗透率的提高以及老旧 甚至引发电网大停电（如在2016 澳洲发生的电压跌落，造 火电的逐步退出，SCR 必然随之降低。 成大面积停电50 小时、2019 英国英格兰与威尔士大部分 地区停电，约有100 万人受到停电影响）。 在较低的SCR 情况下，逆变器注入的任何扰动都将被弱电 网放大。因此电站保持稳态运行、完成暂态故障穿越、维 我国必威体育精装版发布的GB 38955-2019