(高清版)GBT 40289-2021 光伏發(fā)電站功率控制系統(tǒng)技術(shù)要求

光伏發(fā)電站功率控制系統(tǒng)技術(shù)要求國家市場監(jiān)督管理總局國家標準化管理委員會I 12規(guī)范性引用文件 1 1 3 3 3 48有功功率控制 49無功電壓控制 7 811控制過程記錄 912系統(tǒng)性能指標 913系統(tǒng)檢測 9附錄A(資料性)光伏發(fā)電站功率控制模式 附錄B(資料性)光伏發(fā)電站功率控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 附錄C(資料性)光伏發(fā)電站理論發(fā)電功率計算方法 Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔識別專利的責任。本文件由中國電力企業(yè)聯(lián)合會提出并歸口。本文件起草單位：中國電力科學研究院有限公司、國家電網(wǎng)有限公司西北分部、國網(wǎng)青海省電力公司、國網(wǎng)山西省電力公司。1GB/T40289—2021光伏發(fā)電站功率控制系統(tǒng)技術(shù)要求1范圍本文件規(guī)定了光伏發(fā)電站功率控制系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)采集與通信、啟?？刂?、有功功率控制、本文件適用于通過35kV及以上電壓等級并網(wǎng)，以及通過10kV電壓等級與公共電網(wǎng)連接的光伏發(fā)電站。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T19964光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定GB/T29321光伏發(fā)電站無功補償技術(shù)規(guī)范GB/T31366光伏發(fā)電站監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)要求3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。通過調(diào)節(jié)電站內(nèi)并網(wǎng)逆變器、儲能設(shè)備(若電站配置儲能設(shè)備)、無功補償裝置的功率輸出，使光伏發(fā)電站有功功率、無功功率，并網(wǎng)點電壓、功率因數(shù)滿足電網(wǎng)調(diào)度機構(gòu)下達的指令值或預(yù)先設(shè)定值要求。光伏發(fā)電站額定功率ratedpowerofPVstation光伏發(fā)電站內(nèi)所有逆變器的額定功率之和。有功功率限值控制limitedactivepowercontrol光伏發(fā)電站將有功功率控制在調(diào)度機構(gòu)下達的指令值或預(yù)先設(shè)定值以下。注：見附錄A中圖A.1。有功功率定值控制constantactivepowercontrol光伏發(fā)電站將有功功率控制在調(diào)度機構(gòu)下達的指令值或預(yù)先設(shè)定值。3.5有功功率差值控制deltaactivepowercontrol光伏發(fā)電站低于可用發(fā)電功率運行，實際有功功率與理論發(fā)電功率的差值由調(diào)度機構(gòu)下達或預(yù)先設(shè)定。2GB/T40289—2021調(diào)頻響應(yīng)frequencymodulationresponse光伏發(fā)電站根據(jù)并網(wǎng)點頻率的變化，在一定范圍內(nèi)實時調(diào)節(jié)電站有功功率，參與電力系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)。過頻響應(yīng)frequencymodulationresponseforover-frequency并網(wǎng)點頻率高于額定頻率并超過設(shè)定的調(diào)節(jié)死區(qū)時，光伏發(fā)電站減少電站有功功率輸出，參與電力系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)。欠頻響應(yīng)frequencymodulationresponseforunder-frequency并網(wǎng)點頻率低于額定頻率并超過設(shè)定的調(diào)節(jié)死區(qū)時，光伏發(fā)電站增加電站有功功率輸出，參與電力系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)。定無功功率控制constantreactivepowercontrol光伏發(fā)電站將無功功率控制在調(diào)度機構(gòu)下達的指令值或預(yù)先設(shè)定值。3.10光伏發(fā)電站根據(jù)有功功率調(diào)整無功功率，將并網(wǎng)點功率因數(shù)控制在調(diào)度機構(gòu)下達的指令值或預(yù)先設(shè)定值。3.11定電壓控制constantvoltagecontrol光伏發(fā)電站通過調(diào)整光伏逆變器和無功補償裝置的無功輸出，將并網(wǎng)點電壓控制在調(diào)度機構(gòu)下達的指令值或預(yù)先設(shè)定值。3.12無功電壓下垂控制reactivepower-voltagedroopcontrol光伏發(fā)電站根據(jù)并網(wǎng)點電壓測量值與參考值的偏差，按給定的比例系數(shù)調(diào)整電站無功功率。注：見圖A.3。3.13響應(yīng)時間responsetime控制過程中，自接收到控制指令或檢測到觸發(fā)控制操作的狀態(tài)量變化起，直到被觀測變量實際輸出變化量第一次達到控制終值與初值之差的90%所需的時間。3.14有功調(diào)頻系數(shù)Kpactivepower-frequencyregulatingcoefficient在系統(tǒng)頻率波動時，光伏發(fā)電站有功功率變化量標幺值與系統(tǒng)頻率變化量標幺值(以系統(tǒng)額定頻率為基準值)的比值，按公式(1)計算。 (1)式中：Pn——光伏發(fā)電站的額定有功功率，單位為兆瓦(MW);△f——系統(tǒng)頻率的變化量，單位為赫茲(Hz);fn—-—系統(tǒng)額定頻率，單位為赫茲(Hz)。3GB/T40289—20213.15理論發(fā)電功率theoreticalpower當前光資源情況下，光伏發(fā)電站內(nèi)所有光伏逆變器均可正常運行時發(fā)出的功率總和。3.16可用發(fā)電功率availablepower考慮光伏發(fā)電站內(nèi)設(shè)備故障、缺陷或檢修等原因引起受阻后能夠發(fā)出的有功功率。4總體要求4.1光伏發(fā)電站功率控制系統(tǒng)應(yīng)滿足功率控制的實時性和可靠性要求，滿足電站運行穩(wěn)定性和抗干擾4.2光伏發(fā)電站功率控制系統(tǒng)應(yīng)具有與接收電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)通信的能力，接收電網(wǎng)調(diào)度下發(fā)的控制指令并按要求上傳光伏發(fā)電站實時運行信息。4.3光伏發(fā)電站功率控制系統(tǒng)應(yīng)采用標準的軟硬件接口，具有良好的可擴展性，滿足GB/T31366的4.4光伏發(fā)電站功率控制系統(tǒng)應(yīng)包含調(diào)度遠方控制和本地控制兩種方式，本地控制應(yīng)包含自動控制方式和手動控制方式。4.5功率控制系統(tǒng)應(yīng)符合電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護相關(guān)規(guī)定。5控制系統(tǒng)功能和結(jié)構(gòu)光伏發(fā)電站功率控制系統(tǒng)宜集成于光伏發(fā)電站監(jiān)控系統(tǒng)，也可由獨立系統(tǒng)實現(xiàn)。采用獨立裝置實現(xiàn)時，光伏發(fā)電站功率控制系統(tǒng)所需設(shè)備信息可通過光伏發(fā)電站監(jiān)控系統(tǒng)獲取，系統(tǒng)架構(gòu)的信息如附錄B中圖B.1所示；功率控制系統(tǒng)集成于光伏發(fā)電站監(jiān)控系統(tǒng)時，系統(tǒng)架構(gòu)的信息如圖B.2所示。5.2.1功率控制系統(tǒng)至少應(yīng)具備數(shù)據(jù)采集與通信、有功功率控制、無功電壓控制、閉鎖、控制過程記錄5.2.2功率控制系統(tǒng)應(yīng)提供方便的人機交互界面，對功率控制系統(tǒng)各類控制參數(shù)及基礎(chǔ)信息進行5.2.3功率控制系統(tǒng)應(yīng)具備時間同步功能。5.2.4功率控制系統(tǒng)應(yīng)具備與功率預(yù)測系統(tǒng)、變電站綜合自動化系統(tǒng)等其他相關(guān)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口功能。6數(shù)據(jù)采集與通信6.1數(shù)據(jù)采集類型數(shù)據(jù)采集類型應(yīng)包括但不限于：b)儲能設(shè)備的有功功率、無功功率(若電站配置儲能設(shè)備);c)各光伏逆變器有功功率、無功功率、電壓及運行狀態(tài)；d)光伏發(fā)電站配置的靜態(tài)/動態(tài)無功補償裝置的無功功率、電壓。4GB/T40289—20216.2.1并網(wǎng)點頻率測量分辨率應(yīng)不低于0.005Hz,電壓、電流采集精度應(yīng)不低于0.5級。7.1光伏發(fā)電站正?；蚬收匣謴?fù)后的啟動過程，功率控制系統(tǒng)應(yīng)具備有功功率變化率限制功能，功率變化率應(yīng)在10%～50%額定功率每分鐘范圍內(nèi)可調(diào)。8有功功率控制8.1.1功率控制系統(tǒng)的控制對象應(yīng)為電站內(nèi)光伏逆變器和儲能設(shè)備(若電站配置儲能設(shè)備)。8.1.2功率控制系統(tǒng)的控制模式至少應(yīng)包含有功功率限值控制、有功功率定值控制、有功功率差值控8.1.3功率控制系統(tǒng)應(yīng)具備計算光伏發(fā)電站的理論發(fā)電功率、可用發(fā)電功率能力，并將數(shù)據(jù)上報至調(diào)8.2.1有功功率限值控制模式下，功率控制系統(tǒng)應(yīng)控制光伏發(fā)電站有功功率不超過指令值，實際值與指令值之差應(yīng)不大于電站額定功率的1%。8.2.2當限值功率指令值降低時，功率控制系統(tǒng)應(yīng)在120s內(nèi)將光伏發(fā)電站有功功率平滑控制至新的設(shè)定值以下。8.3.1有功功率定值控制模式下，功率控制系統(tǒng)應(yīng)控制光伏發(fā)電站有功功率與指令值之差不超過電站額定功率的±1%。8.3.2當設(shè)定值變化時，功率控制系統(tǒng)應(yīng)在15s～120s范圍內(nèi)將光伏發(fā)電站有功功率平滑調(diào)節(jié)至新的8.4.1當光伏發(fā)電站可用發(fā)電功率大于電站額定功率的20%時，功率控制系統(tǒng)按公式(2)計算差值控8.4.2功率控制系統(tǒng)應(yīng)具備在線調(diào)整功率差值的功能，功率差值應(yīng)在光伏發(fā)電站額定功率的5%~15%范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。5GB/T40289—20218.5調(diào)頻響應(yīng)8.5.1功率控制系統(tǒng)應(yīng)具備過頻響應(yīng)和欠頻響應(yīng)兩種調(diào)頻響應(yīng)功能，可獨立投入或同時投入，具體投入方式根據(jù)當?shù)仉娋W(wǎng)運行情況由調(diào)度機構(gòu)確定。8.5.2調(diào)頻響應(yīng)應(yīng)包含基本調(diào)頻響應(yīng)模式，宜包含分段調(diào)頻響應(yīng)模式。8.5.3基本調(diào)頻響應(yīng)模式下，光伏發(fā)電站功率控制系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)并網(wǎng)點頻率測量值，按照公式(3)和圖1調(diào)整電站有功功率。 (3)式中：△P-—光伏發(fā)電站輸出有功功率的變化量，單位為兆瓦(MW);KL?——有功調(diào)頻系數(shù)(欠頻響應(yīng));KH—-——有功調(diào)頻系數(shù)(過頻響應(yīng));PN——光伏發(fā)電站額定功率，單位為兆瓦(MW);fu——欠頻響應(yīng)動作死區(qū)閾值，單位為赫茲(Hz);fHi——過頻響應(yīng)動作死區(qū)閾值，單位為赫茲(Hz);f——當前頻率測量值，單位為赫茲(Hz);fn—-—系統(tǒng)額定頻率，單位為赫茲(Hz)。(MWK.F49.8.1650.2f/H標引序號說明：圖1基本調(diào)頻響應(yīng)模式8.5.4分段調(diào)頻響應(yīng)模式下，光伏發(fā)電站在有功功率可調(diào)節(jié)范圍內(nèi)應(yīng)根據(jù)頻率偏差值，在不同頻率偏差范圍采用不同調(diào)頻系數(shù)調(diào)整有功功率，按公式(4)計算，分段調(diào)頻響應(yīng)模式見圖2。6山GB/T40289—2021山式中：△P——光伏發(fā)電站輸出有功功率的變化量，單位：兆瓦(MW);KL——有功調(diào)頻系數(shù)(欠頻響應(yīng)I段);Khi———有功調(diào)頻系數(shù)(過頻響應(yīng)I段);KL2———有功調(diào)頻系數(shù)(欠頻響應(yīng)Ⅱ段);KH?———有功調(diào)頻系數(shù)(過頻響應(yīng)Ⅱ段);PN——光伏發(fā)電站額定功率，單位為兆瓦(MW);fli——欠頻響應(yīng)I段動作死區(qū)閾值，單位為赫茲(Hz);fa?——過頻響應(yīng)I段動作死區(qū)閾值，單位為赫茲(Hz);fL?——欠頻響應(yīng)Ⅱ段動作死區(qū)閾值，單位為赫茲(Hz);fn2—-—過頻響應(yīng)Ⅱ段動作死區(qū)閾值，單位為赫茲(Hz);f——當前頻率測量值，單位為赫茲(Hz);fn—-—系統(tǒng)額定頻率，單位為赫茲(Hz)。死區(qū)K0.1PKπ0.1P49,82斤1ff?/i?50.2y/TJz0,1Pk標引序號說明：……………P?———有功功率穩(wěn)態(tài)初始值，單位為兆瓦(MW);PN——光伏發(fā)電站額定功率，單位為兆瓦(MW);fH過頻響應(yīng)Ⅱ段動作死區(qū)閾值，單位為赫茲(Hz);K?——有功調(diào)頻系數(shù)(欠頻響應(yīng)I段);fo—-—基準頻率，單位為赫茲(Hz);Kh———有功調(diào)頻系數(shù)(過頻響應(yīng)I段);fL?——欠頻響應(yīng)I段動作死區(qū)閾值，單位為赫茲(Hz);KL?——有功調(diào)頻系數(shù)(欠頻響應(yīng)Ⅱ段);有功調(diào)頻系數(shù)(過頻響應(yīng)Ⅱ段)。圖2分段調(diào)頻響應(yīng)模式7GB/T40289—20218.5.5基本調(diào)頻響應(yīng)模式的各參數(shù)建議取值范圍和典型值見表1設(shè)置，分段調(diào)頻響應(yīng)的各參數(shù)建議取值范圍和典型值見表2設(shè)置。表1基本調(diào)頻響應(yīng)模式參數(shù)調(diào)節(jié)范圍和典型值參數(shù)建議取值范圍典型值fli/Hz49.9～49.9849.95fhi/Hz50.02～50.150.05KfL1KH表2分段調(diào)頻響應(yīng)模式參數(shù)調(diào)節(jié)范圍和典型值參數(shù)建議取值范圍典型值fui/Hz49.95fl?/Hz49.90fhi/Hz50.05fH?/Hz50.10KLKHK?KH28.5.6功率控制系統(tǒng)應(yīng)控制光伏發(fā)電站調(diào)頻響應(yīng)啟動時間不大于3s,響應(yīng)時間不大于5s,調(diào)頻響應(yīng)偏差不大于電站額定功率的±1%。9無功電壓控制9.1控制原則9.1.1無功電壓控制的控制對象應(yīng)為光伏逆變器、光伏發(fā)電站配置的無功補償裝置。9.1.2功率控制系統(tǒng)的控制模式至少應(yīng)包含定無功功率控制、定功率因數(shù)控制、定電壓控制和無功電壓下垂控制等，控制模式應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度機構(gòu)下發(fā)的自動化信號及調(diào)度指令投入退出。9.1.3若光伏發(fā)電站內(nèi)光伏逆變器在夜間零有功功率輸出時仍具備無功功率調(diào)節(jié)功能，則功率控制系統(tǒng)在夜間應(yīng)具備正常參與電網(wǎng)無功電壓調(diào)節(jié)的能力。9.1.4功率控制系統(tǒng)應(yīng)具備光伏發(fā)電站(不影響電站有功發(fā)電能力的)無功裕度計算功能，并將結(jié)果上傳給電網(wǎng)調(diào)度機構(gòu)。9.2定無功功率控制9.2.1定無功功率控制模式下，功率控制系統(tǒng)應(yīng)控制光伏發(fā)電站無功功率與指令值之差不超過電站額定功率的±1%。9.2.2無功功率指令值變化時，功率控制系統(tǒng)應(yīng)將電站無功功率平滑調(diào)節(jié)至新的指令值，響應(yīng)時間滿足GB/T29321要求。8GB/T40289—20219.3定功率因數(shù)控制9.3.1定功率因數(shù)控制模式下，功率控制系統(tǒng)應(yīng)以光伏發(fā)電站無功功率為控制目標，目標值應(yīng)根據(jù)光功率因數(shù)參考值為超前功率因數(shù)參考值為超前 (5)功率因數(shù)參考值為滯后PFref——并網(wǎng)點電壓功率因數(shù)參考值；9.3.2功率控制系統(tǒng)應(yīng)控制光伏發(fā)電站無功功率與目標值之差不超過電站額定功率的±1%。9.3.3功率因數(shù)值變化時，功率控制系統(tǒng)應(yīng)重新計算無功功率目標值，并將電站無功功率平滑調(diào)節(jié)至新的目標值，響應(yīng)時間滿足GB/T29321要求。9.4.1定電壓控制模式下，無功功率控制系統(tǒng)應(yīng)能控制并網(wǎng)點電壓達到調(diào)度下達的設(shè)定值，控制精度滿足GB/T29321要求。9.4.2無功控制系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)當?shù)仉娋W(wǎng)要求設(shè)置定電壓控制的死區(qū)，死區(qū)范圍一般設(shè)定在額定電壓的±0.3%~±1%之間。Qoi=Qo+Kgv×(Ure-Umeas)Umeas<U?.或Umeas>UH………………(6)Qobj——光伏發(fā)電站無功功率目標值，單位為標幺值(p9.5.2無功電壓下垂系數(shù)Kq應(yīng)根據(jù)光伏發(fā)電站電站無功補償裝置容量和當?shù)仉娋W(wǎng)實際情況合理設(shè)9.5.3無功電壓控制系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)當?shù)仉娋W(wǎng)要求設(shè)置無功電壓下垂控制的電壓死區(qū)，死區(qū)范圍一般設(shè)定在額定電壓的±0.5%~±2%之間。制過程進行閉鎖。10.2功率控制系統(tǒng)應(yīng)提供配置界面對閉鎖條件進行配置，具備根據(jù)運行狀態(tài)自動解鎖或人工解鎖功9GB/T40289—202110.3功率控制系統(tǒng)應(yīng)具備低電壓閉鎖功能，當并網(wǎng)點電壓低于設(shè)定的低電壓閉鎖閾值，功率控制系統(tǒng)應(yīng)立即停止發(fā)送功率控制指令。10.4當并網(wǎng)點電壓恢復(fù)至低電壓閉鎖閾值以上，且持續(xù)時間超過預(yù)先設(shè)定的延時，功率控制系統(tǒng)方可恢復(fù)正常的有功功率控制和無功電壓控制功能，閉鎖恢復(fù)延時時間應(yīng)在0.2s～10s內(nèi)可設(shè)置。10.5功率控制系統(tǒng)應(yīng)具備設(shè)置閉鎖功能投入/退出的功能。11控制過程記錄11.1功率控制系統(tǒng)應(yīng)具備控制過程記錄功能，控制過程記錄信息包括但不限于：調(diào)度機構(gòu)下發(fā)的調(diào)控11.6功率控制系統(tǒng)應(yīng)具備控制過程記錄查詢過程，查詢方式包括按時間查詢、按對象查詢等方式。11.7控制過程記錄保存時間不少于3個月。12系統(tǒng)性能指標12.1.1站控層設(shè)備平均無故障間隔時間：≥20000h。12.1.2間隔層設(shè)備平均無故障間隔時間：≥30000h。12.1.3控制系統(tǒng)動作正確率：99.99%。12.2數(shù)據(jù)接入量功率控制系統(tǒng)應(yīng)支持遙測量接入點數(shù)不少于5000點，遙信量接入點數(shù)不少于10000點，遙控接入點數(shù)不少于500點，遙調(diào)接入點數(shù)不少于1000點。13系統(tǒng)檢測功率控制系統(tǒng)應(yīng)在檢測后投入使用，應(yīng)包括但不限于以下內(nèi)容：a)啟?？刂乒δ?；模式；d)系統(tǒng)閉鎖功能。光伏發(fā)電站有功功率限值控制模式見圖A.1所示，有功功率差值控制模式見圖A.2所示。標引序號說明：P?！捎冒l(fā)電功率，單位為兆瓦(MW);P,———功率設(shè)定值，單位為兆瓦(MW)。圖A.1限值控制模式標引序號說明：P.可用發(fā)電功率，單位為兆瓦(MW);P,———功率設(shè)定值，單位為兆瓦(MW);△P——功率差值，單位為兆瓦(MW)。GB/T40289—2021Q?！夥l(fā)電站并網(wǎng)點電壓為Umcas時對應(yīng)的無功功率，單位