光伏高比例接入應對技術白皮書-2024

白皮書固德威技術股份有限公司丨解決方案中心01.報告背景0302.光伏高比例接入當前主要問題1.影響配電電壓水平及增加調壓難度042.影響電網(wǎng)電能質量043.影響配網(wǎng)自動化保護044.對電力市場交易的影響02.光伏高比例接入當前主要問題5.對電網(wǎng)調度業(yè)務的影響0503.光伏高比例接入應對策略1.改善設備對弱電網(wǎng)的適應性062.積極響應電網(wǎng)調控手段093.采用新型接入方案104.合理配置儲能03.光伏高比例接入應對策略5.積極部署應用層1604.總結與展望新型電網(wǎng)是以光伏發(fā)電、風力發(fā)電等新能源和火力發(fā)電等傳統(tǒng)能源結合的形式，由于新能源具備隨機性、波動性和間隙性，導致了新型電力系統(tǒng)呈現(xiàn)出“一低、兩高、雙本文主要探討光伏高比例接入對電網(wǎng)的影響，同時分享固德威在應對光伏高比例接入多元、互動、靈活的用能設備大量接入對配電網(wǎng)運行控制、終端電能質量等造成重大影響。電動汽車、智能用電等大量交互式設備接入，導致電網(wǎng)潮流方向發(fā)生改變，電壓分布、諧波等影響配電網(wǎng)電能質量，終端無序用電將會增大凈負荷峰谷差，功率波動問題更加突出。配電網(wǎng)對光伏的接納能力和消納能力面臨嚴分布式光伏接入配電網(wǎng)末端，出力高發(fā)時段容易抬升并網(wǎng)點電壓，直接影響周分布式光伏接入配電網(wǎng)末端，出力高發(fā)時段容易抬升并網(wǎng)點電壓，直接影響周邊用戶用電質量，甚至導致高滲透的分布式光伏發(fā)電功率受天氣影響間隙性大幅波動，導致光伏出力波動較大，會造成10kV/35kV母分布式光伏高滲透及電力電子比例升高，分布式光伏高滲透及電力電子比例升高，對諧波、電壓、閃變、三相不平衡等電能質量指標產生不利影響。因此分布式光伏以及整個縣域整縣推進應開展電能質量檢測和治理，保證正常狀態(tài)下的電能質量，尤光伏高比例接入將配電網(wǎng)單向潮流改變?yōu)橥鶑统绷?，單端保護適用范圍受到影光伏高比例接入將配電網(wǎng)單向潮流改變?yōu)橥鶑统绷?，單端保護適用范圍受到影響，雙端或多段保護將廣泛應用。譬如四象限的無功補償控制器、電能表等；其次是重合閘、備自投、主變保護、線路保護及解列裝大量分布式電源，加大電網(wǎng)預測難度，給電網(wǎng)負荷和潮流帶來極大的隨大量分布式電源，加大電網(wǎng)預測難度，給電網(wǎng)負荷和潮流帶來極大的隨機性和波動性，將對現(xiàn)貨市場中母隨著配網(wǎng)新業(yè)態(tài)的發(fā)展，地調、縣調的調度對象從傳統(tǒng)的供電設備和大用戶，向儲能、微電網(wǎng)、虛擬電廠等新能源快速增長，導致了電網(wǎng)運行面臨系統(tǒng)安全、新能源棄光等突出問題，亟需引導負荷參與到電網(wǎng)調節(jié)，分布式電源和儲能設備基本部署在中低配電網(wǎng)，配網(wǎng)調度需覆蓋到中低配電網(wǎng)設備，調度技術支撐手段應加分布式電源功率預測水平不足，缺乏精準的分布式發(fā)電功率預測，大量分布式電源有很強隨機性，將對電網(wǎng)固德威作為一家深耕電力電子領域多年的高新技術企業(yè)，對光伏逆變器、儲能變流器接入電網(wǎng)的特性進行了大光伏逆變器作為電力電子設備，發(fā)電功率控制完全依賴于軟件控制算法，其輸出電壓及頻率由外電路（電網(wǎng)）決定，當多個光伏電站沿一條長距離線路傳輸，疊加的電流會在線路上產生很大的壓降，導致逆變器并網(wǎng)端電壓快速上升，當電壓超過法規(guī)允許電壓時，逆變器無法工作，通過對逆變器的安規(guī)電壓進行調整（通常安規(guī)電壓不能弱網(wǎng)條件下的單機高阻抗諧振或者多機并聯(lián)諧振會引起逆變器輸出電流震蕩，電感聲響異常；輸出特性變差，嚴CAB①多機并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)中，單個并網(wǎng)逆變器大都采用無隔離變壓器的拓撲結②無隔離變壓器的拓撲結構客觀上又建立了多逆變器間的關聯(lián)與耦合，其中各自逆聯(lián)以及線路上分布參數(shù)阻抗的影響，使多逆變器的輸出回路構成了一個復雜的高階電網(wǎng)絡。這一高階電網(wǎng)絡的存電壓對功率波動更加敏感，而PCC處的電壓波動又可能導致局部逆變器并網(wǎng)系統(tǒng)的諧振，這一局部逆變器并網(wǎng)系解決這一問題的方案是逆變器軟件中增加了智能有源阻尼抑制算法，一種既保證正常情況下的輸出特性，又能保在較低的SCR情況下，逆變器注入的任何擾動都將被弱電網(wǎng)放大。因此電站保持穩(wěn)態(tài)運行、維持電能質量、完成暫態(tài)故障穿越顯得非常重要。任何一方面性能不達標，都有可能導致電站無法并網(wǎng)，或者頻繁遭遇限發(fā)的局面。在新能源滲透率急速提高的背景下，改進逆變器的控制性能，使之與弱電網(wǎng)特征相匹配，甚至更好的去支撐電了進一步的要求：加快推進220V/380V分布式接入改造，也就是要求戶用分布式也需要納入調度范圍，方便調220/380V分布式采用基于臺區(qū)智能融合終端的光伏直采直控技術，是基于臺區(qū)智能融合終端、LTU、光伏監(jiān)測終端等感知設備，對臺區(qū)終端功能應用的拓展，可實現(xiàn)臺區(qū)內低壓光伏發(fā)電狀態(tài)監(jiān)測、主動防孤島及臺區(qū)電能質量優(yōu)化等功能。智能融合終端可向光伏逆變器下達相關決策指令，實現(xiàn)對光伏設備離網(wǎng)、并網(wǎng)、無功出力調節(jié)等以10kV電壓等級接入的分布式光伏本體遠動系統(tǒng)功能宜由本體監(jiān)控系統(tǒng)集成,本體監(jiān)控系統(tǒng)具備信息遠傳和功率“公用公變接入”指低壓分布式光伏與其他供電客戶接入同一公用變壓器。部分光伏接入點周邊客戶出現(xiàn)過電壓時，對靠近臺區(qū)末端、容量較大的低壓分布式光伏接入方式進行改造，將其并網(wǎng)點前移，采用接入低壓干線（分流后，通過專門的升壓變壓器接入10千伏配電網(wǎng)。傳統(tǒng)配電供電臺區(qū)與低壓分布式光伏臺區(qū)獨立運行，實現(xiàn)低壓具體原理是通過電流互感器檢測電網(wǎng)的上行電量，然后通過智慧能源控制器給逆變器下達功率調節(jié)指令，使逆變光伏高比例接入應對技術白皮書由于大量新能源發(fā)電饋入原有的電網(wǎng)系統(tǒng)，一定程度上打亂了傳統(tǒng)能源供應系統(tǒng)的相對獨立性，降低了可控制性。原有的電網(wǎng)系統(tǒng)不僅僅承擔輸配電的任務，同時也必須被迫處理新能源配置的消納。很多地區(qū)的電網(wǎng)架構無我們上節(jié)的防逆流方案是在新能源高出力的情況下削減新能源出力，相當于光伏棄光，既不經濟又對電網(wǎng)無調節(jié)能力；將儲能應用到輸配電領域，參與調頻調峰、備用容量無功支持、緩解線路阻塞、延緩輸配電擴容升級，可以很好地緩解新能源并網(wǎng)帶來的一系列問題。其中，在新能源功率輸出平抑、計劃出力跟蹤等應用場景下，儲能將配置在新能源發(fā)電側；在電網(wǎng)頻率調整、網(wǎng)絡潮流優(yōu)化等應用場景下，儲能將配置在輸電側；在分布式、移動式儲能等應用場景下，儲能將配置在用戶側。因此，儲能技術是推進可再生能源的普及應用，實現(xiàn)節(jié)能減排的關在歐美發(fā)達國家，得益于高電價和儲能補貼以及各種商業(yè)模式，戶儲的發(fā)展非常迅速；在中國，居民用電以階梯和峰谷電價（價差一般）為主，電價相對歐美發(fā)達國家偏低，不具備成熟的經濟效益和峰谷套利的空間。故目前國內戶儲依然停留在示范階段，儲能的作用主要是提升自用比例，減少與電網(wǎng)的交互，并提供重要負荷備電的功工商業(yè)企業(yè)執(zhí)行一般工商業(yè)或大工業(yè)電價，在用電高峰甚至承受高昂的尖峰電價，工業(yè)電價實行分時電價的策略，峰谷價差較大，具備套利空間。如下是某企業(yè)執(zhí)行電價及負荷曲線以及兩充兩放的儲能，利用儲能進行充放負荷（KW)企業(yè)執(zhí)行電價及負荷曲線0變壓器固定容量收費，通過儲能進行需量管理時，能量管理系統(tǒng)可準確識別尖峰負荷，并向電池發(fā)出調度，從而電網(wǎng)買電功率電網(wǎng)買電功率負載消耗功率電池放電功率買電基準動態(tài)增容——在特殊場合下，業(yè)主或建設企業(yè)的一種剛需。比如已建成小區(qū)進行充電樁改造或電梯改造，完畢后電網(wǎng)公司通過調度儲能系統(tǒng)的容量來實現(xiàn)對電網(wǎng)整體負荷供需平衡的調節(jié)。電網(wǎng)租借運營商的儲能系統(tǒng)出工出在雙碳目標和整縣推進的背景下，臺區(qū)變壓器下級安裝了大量的分布式光伏，造成臺區(qū)電壓抬升，尤其是中午出力高峰，電網(wǎng)都要對分布式光伏進行關停，若在每個變壓器旁邊配置一套儲能裝置，可提升光伏發(fā)儲能主要是抵消中午光伏峰值發(fā)電的時段，減少光伏發(fā)電對臺區(qū)電壓的抬升和電網(wǎng)的沖擊；放電時間設置在光伏不足負荷攀升階段，抵消變壓器下負荷攀升的隨著新能源裝機比例的不斷攀升，中午時段的新能源發(fā)固德威通過對光伏電站以及園區(qū)、城市數(shù)字化轉型升級，促進微電網(wǎng)、虛擬電廠等新形態(tài)發(fā)展，改善了能源消納微電網(wǎng)（Micro-Grid）是一個可以部電網(wǎng)運行，也可以孤立運行。由分布式電源、儲能裝置、能量轉換裝置、負荷、監(jiān)控和保護裝置等組成的小型固德威廣德工廠搭建了一套對各能源系統(tǒng)進行統(tǒng)一監(jiān)控與協(xié)調管理的微掌握運行工況，應用智能分析及園區(qū)實際情況對各系統(tǒng)進行能源調度與管控，實現(xiàn)系統(tǒng)運行最優(yōu)化、能源利用率最佳化。主要功能包括：負荷預測、系統(tǒng)運行策略切換、發(fā)供配電設備運行狀態(tài)監(jiān)測、能耗數(shù)據(jù)采集、分布式發(fā)員工宿舍動力站食堂員工宿舍動力站旭日組件10KW星宇組件5KWBIPV組件15KW光伏走廊光伏走廊辦公樓300KW柴油發(fā)電機辦公樓300KW汽車車棚北極組件30KW二期生產車間200KW一期生產車間二期生產車間200KW直流充電樁交流充電樁直流充電樁鋰電池虛擬電廠并沒有改變現(xiàn)有資源與電網(wǎng)的連接方式，而是通過通信技術、電能計量技術，進行有效聚合、優(yōu)化控制固德威通過聚合廣德市開發(fā)區(qū)分布式光伏電站11萬kw、儲能電站90kWh，形成新能源負荷聚合平臺，與宣城市電力公司，開展需求側響應服務，在降低廣德市峰谷差，提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定經濟運行，同時，進一步驗證了以新安全