天津西站光伏电站电力系统测试
2014-08-22汪洋翟佐绪李德育李力
汪洋 翟佐绪 李德育 李力
（天津津能滨海新能源有限公司 天津 300223）
天津西站光伏电站电力系统测试
汪洋 翟佐绪 李德育 李力
（天津津能滨海新能源有限公司 天津 300223）
天津西站光伏电站作为天津市第一个10kV并网的光伏发电站，电力部门对其高度重视，依据相关标准进行了电能质量、有功功率特性、低电压穿越特性、电网适应性等测试。最终电站完成240小时试运行，成功转入正式商业运营。
光伏电站；电力系统；测试
天津西站光伏电站位于天津市红桥区，为光伏建筑一体化并网型光伏发电站。选用玻璃衬底非晶硅光伏组件与柔性非晶硅光伏组件，布设于天津西站东西两侧无站台柱雨棚顶部，总装机容量1883.84kWp，选用10台100kVA与4台250kVA共14台光伏并网逆变器，10kV升压接入电网。
1 电力接入方案
按照天津西站光伏电站建设时期情况，该电站被定义为中等规模的公用电厂，采用10kV并网，通过一回线路并入西站35kV变电站114间隔，新建线路长期容许工作电流不小于150A。
2 电力系统对西站光伏电站的要求
2.1 电气参数要求
1）电气主接线：西站光伏电站内建设一座10kV升压变电站，配置两台有载调压升压变压器。10kV侧采用单母线接线。2）短路电流水平：10kV电气设备短路电流水平按不低于20kA选取。3）无功补偿：经计算西站光伏电站需配置-50～+200千乏的无功补偿装置，应结合电能质量评估结果综合考虑。4）西站光伏电站并网点设在10kV进线处，并网点不设置同期装置，同期功能在逆变器中实现。5）西站光伏电站在10kV并网点设置关口计量装置，表计为双向双表配置；变压器高、低压侧配置考核表计，单表配置。
2.2 系统二次部分
系统二次部分包括继电保护及安全自动装置、调度自动化两部分。
2.2.1 继电保护及安全自动装置
1）公用电网继电保护装置必须保障公用电网故障时切除光伏电站；2）逆变器保护功能：应满足交流过压、欠压保护，超频、欠频保护，高温保护、交流及直流的过流保护、直流过压保护等保护要求。逆变器应具备检同期功能。3）光伏电站应具备一定的过电流能力，在120%倍额定电流下，连续可靠工作时间应不小于1分钟。4）电源解列保护：配置低电压锁闭电流方向解列保护；配置方向低电压解列保护。
2.2.2 系统调度自动化
西站光伏电站由天津市调、城西地调两级调度，该变电站的远动信息由城西地调转发至天津市调。
2.3 其他要求
西站光伏电站必须通过Q/GDW 618-2011《光伏电站接入电网测试规程》中相关的检测规定，方可并网运行。
3 电力系统测试
根据依据国家电网公司企业标准Q/GDW 617-2011《光伏电站接入电网技术规定》、Q/GDW 618-2011《光伏电站接入电网测试规程》等相关要求并结合西站光伏电站实际情况，对西站光伏电站进行了标准要求的各项测试。
3.1 电能质量测试
3.1.1 测试内容
按照Q/GDW 617-2011规定，测试了西站光伏电站的谐波、电压偏差和电压闪变特性。3.1.2测试条件
测试日西站地区日照时间为7:00～17:00，最大辐射强度541W/m2，环境温度最高20℃，最低3℃，风速最高3.8m/s，满足要求。3.1.3测试方法
图1 电能质量测试示意图
3.1.4 测试结果
(1)谐波
谐波电压与谐波电流测试结果如图2、图3所示：
图2 并网点各次谐波压含有率
图3 并网点各次谐波流含有率（相对于基波）
测试结果表明西站光伏电站在测试条件下，并网点各次谐波电压和总谐波电压畸变率以及向系统注入的各次谐波电流满足GB/T 14549-1993《电能质量公用电网谐波》的相关要求。
(2)电压偏差
电压偏差测试结果如图4所示：
图4 西站光伏电站并网点电压偏差曲线
由图可知在测试条件下并网点最大电压偏差为3.72%，满足GB/T 12325-2008《电能质量供电电压允许偏差》中规定的20kV及以下三相供电电压偏差为标称电压的±7%的要求。
(3)电压闪变
电压闪变测试结果如图5所示：
图5 西站光伏电站并网点电压闪变曲线
表1 光伏电站有功功率变化最大限值
按照规定测试了西站光伏电站的10min有功功率变化和1min有功功率变化。
3.2.2 测试条件
测试时间为0:00～23:59，与电能质量测试同日进行，测试条件满足要求。
3.2.3 测试方法
图6 功率特性测试示意图
表2 有功功率测试数据
图7 西站光伏电站有功功率曲线
有上述图表可见，作为中型光伏电站，西站光伏电站在正常启动和停机以及正常运行过程中有功功率变化率小于限值，满足规定要求。
3.3 低电压穿越特性
3.3.1 测试内容
按照Q/GDW 617-2011规定，大中型光伏电站应具备一定的低电压穿越能力。具体规定如下：
a)电力系统发生不同类型故障时，若光伏电站并网点考核电压全部在图8中电压轮廓线及以上的区域内时，光伏电站应保证不间断并网运行，否则光伏电站停止向电网送电。光伏电站并网点电压跌至20%标称电压时，光伏电站能够保证不间断并网运行1s；光伏电站并网点电压在发生跌落后3s内能恢复到标称电压的90%时，光伏电站能够保证不间断并网运行。
b)对电力系统故障期间没有切出的光伏电站，其有功功率在故障清除后应快速恢复，自故障清除时刻开始，以至少10%额定功率/秒的功率变化率恢复至故障前的值。
c)低电压穿越过程中光伏电站宜提供动态无功支撑。
图8 大中型光伏电站低电压穿越能力要求
3.3.2 测试方法
低电压穿越能力测试通过低电压穿越能力测试装置和数字示波器或其他记录装置实现。测试装置如图9所示，测试示意图如图10所示。
图9 低电压穿越测试装置
图10 低电压穿越能力测试示意图
经过测试表明，西站光伏电站在所有测试点的电压跌落与恢复期间均能不间断并网运行；在故障期间具有规定要求的一定的动态无功支撑能力；在故障消除后能够以较快的有功功率变化率恢复至故障前水平。电站能够跟随电压扰动进行相应的正确动作。
3.4 电网适应性测试
3.4.1 测试内容
按照Q/GDW 617-2011规定，大中型光伏电站应具备一定的耐受系统频率异常的能力。具体如表3所示：
表3 大中型光伏电站在电网频率异常时的运行时间要求
本次测试进行了了西站光伏电站两种逆变器在三相对称故障、两相对地不对称故障、两相相间不对称故障和单相不对称故障的低电压穿越测能力试。
3.4.2 测试方法
按照相关要求使用具备频率调节能力的电网扰动发生装置，测试示意图如图11所示。
图11 频率异常（扰动）测试示意图
3.4.3 测试结果
经过测试，西站光伏电站能够跟随频率扰动进行相应正确的动作。
3.5 其他测试
依据Q/GDW 617-2011与Q/GDW618-2011相关内容，西站光伏电站完成了规定的所有测试项目，并最终完成了240小时试运行，顺利通过市电力公司等有关单位的验收，转入正式商业运营。
4 结语
由于西站光伏电站是天津市第一个10kV并网的光伏电站，对其进行的各种电力系统测试有效证明了该光伏电站具有稳定运行并且能够按照电网调度指令执行操作的能力。此外，通过测试，相关部门、单位对于此类光伏电站的性能以及特点有所掌握，为日后的分布式光伏电站并网接入设计与实施提供了参考依据。
[1]Q/GDW 617-2011.光伏电站接入电网技术规定.
[2]Q/GDW 618-2011.光伏电站接入电网测试规程.
