天津西站光伏電站電力系統測試

汪洋 翟佐緒 李德育 李力

（天津津能濱海新能源有限公司 天津 300223）

天津西站光伏電站電力系統測試

汪洋 翟佐緒 李德育 李力

（天津津能濱海新能源有限公司 天津 300223）

天津西站光伏電站作為天津市第一個10kV并網的光伏發電站，電力部門對其高度重視，依據相關標準進行了電能質量、有功功率特性、低電壓穿越特性、電網適應性等測試。最終電站完成240小時試運行，成功轉入正式商業運營。

光伏電站；電力系統；測試

天津西站光伏電站位于天津市紅橋區，為光伏建筑一體化并網型光伏發電站。選用玻璃襯底非晶硅光伏組件與柔性非晶硅光伏組件，布設于天津西站東西兩側無站臺柱雨棚頂部，總裝機容量1883.84kWp，選用10臺100kVA與4臺250kVA共14臺光伏并網逆變器，10kV升壓接入電網。

1 電力接入方案

按照天津西站光伏電站建設時期情況，該電站被定義為中等規模的公用電廠，采用10kV并網，通過一回線路并入西站35kV變電站114間隔，新建線路長期容許工作電流不小于150A。

2 電力系統對西站光伏電站的要求

2.1 電氣參數要求

1）電氣主接線：西站光伏電站內建設一座10kV升壓變電站，配置兩臺有載調壓升壓變壓器。10kV側采用單母線接線。2）短路電流水平：10kV電氣設備短路電流水平按不低于20kA選取。3）無功補償：經計算西站光伏電站需配置-50～+200千乏的無功補償裝置，應結合電能質量評估結果綜合考慮。4）西站光伏電站并網點設在10kV進線處，并網點不設置同期裝置，同期功能在逆變器中實現。5）西站光伏電站在10kV并網點設置關口計量裝置，表計為雙向雙表配置；變壓器高、低壓側配置考核表計，單表配置。

2.2 系統二次部分

系統二次部分包括繼電保護及安全自動裝置、調度自動化兩部分。

2.2.1 繼電保護及安全自動裝置

1）公用電網繼電保護裝置必須保障公用電網故障時切除光伏電站；2）逆變器保護功能：應滿足交流過壓、欠壓保護，超頻、欠頻保護，高溫保護、交流及直流的過流保護、直流過壓保護等保護要求。逆變器應具備檢同期功能。3）光伏電站應具備一定的過電流能力，在120%倍額定電流下，連續可靠工作時間應不小于1分鐘。4）電源解列保護：配置低電壓鎖閉電流方向解列保護；配置方向低電壓解列保護。

2.2.2 系統調度自動化

西站光伏電站由天津市調、城西地調兩級調度，該變電站的遠動信息由城西地調轉發至天津市調。

2.3 其他要求

西站光伏電站必須通過Q/GDW 618-2011《光伏電站接入電網測試規程》中相關的檢測規定，方可并網運行。

3 電力系統測試

根據依據國家電網公司企業標準Q/GDW 617-2011《光伏電站接入電網技術規定》、Q/GDW 618-2011《光伏電站接入電網測試規程》等相關要求并結合西站光伏電站實際情況，對西站光伏電站進行了標準要求的各項測試。

3.1 電能質量測試

3.1.1 測試內容

按照Q/GDW 617-2011規定，測試了西站光伏電站的諧波、電壓偏差和電壓閃變特性。3.1.2測試條件

測試日西站地區日照時間為7:00～17:00，最大輻射強度541W/m2，環境溫度最高20℃，最低3℃，風速最高3.8m/s，滿足要求。3.1.3測試方法

圖1 電能質量測試示意圖

3.1.4 測試結果

(1)諧波

諧波電壓與諧波電流測試結果如圖2、圖3所示：

圖2 并網點各次諧波壓含有率

圖3 并網點各次諧波流含有率（相對于基波）

測試結果表明西站光伏電站在測試條件下，并網點各次諧波電壓和總諧波電壓畸變率以及向系統注入的各次諧波電流滿足GB/T 14549-1993《電能質量公用電網諧波》的相關要求。

(2)電壓偏差

電壓偏差測試結果如圖4所示：

圖4 西站光伏電站并網點電壓偏差曲線

由圖可知在測試條件下并網點最大電壓偏差為3.72%，滿足GB/T 12325-2008《電能質量供電電壓允許偏差》中規定的20kV及以下三相供電電壓偏差為標稱電壓的±7%的要求。

(3)電壓閃變

電壓閃變測試結果如圖5所示：

圖5 西站光伏電站并網點電壓閃變曲線

表1 光伏電站有功功率變化最大限值

按照規定測試了西站光伏電站的10min有功功率變化和1min有功功率變化。

3.2.2 測試條件

測試時間為0:00～23:59，與電能質量測試同日進行，測試條件滿足要求。

3.2.3 測試方法

圖6 功率特性測試示意圖

表2 有功功率測試數據

圖7 西站光伏電站有功功率曲線

有上述圖表可見，作為中型光伏電站，西站光伏電站在正常啟動和停機以及正常運行過程中有功功率變化率小于限值，滿足規定要求。

3.3 低電壓穿越特性

3.3.1 測試內容

按照Q/GDW 617-2011規定，大中型光伏電站應具備一定的低電壓穿越能力。具體規定如下：

a)電力系統發生不同類型故障時，若光伏電站并網點考核電壓全部在圖8中電壓輪廓線及以上的區域內時，光伏電站應保證不間斷并網運行，否則光伏電站停止向電網送電。光伏電站并網點電壓跌至20%標稱電壓時，光伏電站能夠保證不間斷并網運行1s；光伏電站并網點電壓在發生跌落后3s內能恢復到標稱電壓的90%時，光伏電站能夠保證不間斷并網運行。

b)對電力系統故障期間沒有切出的光伏電站，其有功功率在故障清除后應快速恢復，自故障清除時刻開始，以至少10%額定功率/秒的功率變化率恢復至故障前的值。

c)低電壓穿越過程中光伏電站宜提供動態無功支撐。

圖8 大中型光伏電站低電壓穿越能力要求

3.3.2 測試方法

低電壓穿越能力測試通過低電壓穿越能力測試裝置和數字示波器或其他記錄裝置實現。測試裝置如圖9所示，測試示意圖如圖10所示。

圖9 低電壓穿越測試裝置

圖10 低電壓穿越能力測試示意圖

經過測試表明，西站光伏電站在所有測試點的電壓跌落與恢復期間均能不間斷并網運行；在故障期間具有規定要求的一定的動態無功支撐能力；在故障消除后能夠以較快的有功功率變化率恢復至故障前水平。電站能夠跟隨電壓擾動進行相應的正確動作。

3.4 電網適應性測試

3.4.1 測試內容

按照Q/GDW 617-2011規定，大中型光伏電站應具備一定的耐受系統頻率異常的能力。具體如表3所示：

表3 大中型光伏電站在電網頻率異常時的運行時間要求

本次測試進行了了西站光伏電站兩種逆變器在三相對稱故障、兩相對地不對稱故障、兩相相間不對稱故障和單相不對稱故障的低電壓穿越測能力試。

3.4.2 測試方法

按照相關要求使用具備頻率調節能力的電網擾動發生裝置，測試示意圖如圖11所示。

圖11 頻率異常（擾動）測試示意圖

3.4.3 測試結果

經過測試，西站光伏電站能夠跟隨頻率擾動進行相應正確的動作。

3.5 其他測試

依據Q/GDW 617-2011與Q/GDW618-2011相關內容，西站光伏電站完成了規定的所有測試項目，并最終完成了240小時試運行，順利通過市電力公司等有關單位的驗收，轉入正式商業運營。

4 結語

由于西站光伏電站是天津市第一個10kV并網的光伏電站，對其進行的各種電力系統測試有效證明了該光伏電站具有穩定運行并且能夠按照電網調度指令執行操作的能力。此外，通過測試，相關部門、單位對于此類光伏電站的性能以及特點有所掌握，為日后的分布式光伏電站并網接入設計與實施提供了參考依據。

[1]Q/GDW 617-2011.光伏電站接入電網技術規定.

[2]Q/GDW 618-2011.光伏電站接入電網測試規程.