摘要：伴随可再生能源发电的快速发展，世界各国及各地区相继出台或更新了包含风光在内的可再生能源发电并网导则。我国于2005年由国网公司发布风电并网导则，于2009年进行导则更新，于2012年光伏发电的相关并网标准。本文针对我国及世界主要国家、地区的可再生能源并网导则进行简析与对比，通过对比分析以深入思考可再生能源发电并网导则的更新与发展，从而使并网导则能更好的服务可再生能源发电的并网。
关键词：可再生能源；风力发电；光伏发电；并网导则
近年来，世界的风、光等可再生能源发电高速发展，中国的风光发电甚至在部分时段成倍速度发展，截至2015年底，我国风电装机容量达到145362万kW，位居世界第一，光伏发电装机容量达到4318万kw，位居世界第二，成为名副其实的可再生能源发电大国[1]。可再生能源发电在为人们带来清洁能源同时，亦对电力系统运行与调度带来了新的挑战。此前，由于可再生能源规模较小，通常以小型分布式电源形式接入配电网，其对电网的影响也微乎其微。但近十年来，已经建成了诸多的大规模甚至是超大规模风电场群，并将有越来越多的大规模的风光基地将被建成，其中主要的风光电源均是直接接入输电网。由于风、光发电规模的增大以及接入电网等级的提高，其对电力系统的影响不断加深。电力工作者不得不不断得深入认识当前的并网导则，并仔细思考大量大规模甚至超大规模风光基地接入输电网所带来的冲击影响，以期使得并网导则进一步得到更新完善。
可再生能源发电接入电网技术规定的制定目的是为了保证风、光电站和电力系统的安全稳定运行，明确电网公司和风、光电站开发商的责任与义务，适应风、光电站建设、运行的需要。目前世界各国均制定了针对自身电网的可再生能源并网导则，如德国E.ON电力公司的Netz、爱尔兰国家电网公司TSO-ESBNG、苏格输配电与水利电力公司、美国风能协会(AWEA)和丹麦Eltra输电公司等等。中国国家电网公司于2005年制定了风电场接入电力系统的技术规定试行版，于2009年制定了Q/GDW 392-2009 风电场接入电网技术规定[2]，于2013年制定了光伏电站接入电力系统的技术规定[3]
风电并网导则主要包括有功率控制、无功/电压控制、频率控制、低电压穿越控制与通信控制等等，下文对各国风电并网导则的主要内容进行了对比性说明。
(1)有功功率控制
有功功率的控制包含两个方面，首先是功率变化率，Eltra、Scotland都规定了1min的功率变化率最小值，ESBNG根据风电场容量大小规定了每分钟功率变化率范围，国家电网公对不同容量风电场1min 和10min的功率变化率做了规定；另外，各国电力公司都规定了输出功率的限制条件，如Eltra要求2S内输出功率能降到20％以下，E.ON要求每分钟降低至少占额定容量的10％。
(2)频率调节
正常运行时，系统频率在很小的范围内波动，而风电场输出功率在较大范围内波动，因此大量风电的接入必将给系统频率调整带来一定的影响。各并网导则均要求风电场能够参与二次调频，在系统频率过高时，可通过控制机组停机或改变桨距角来减少风电场的输出功率，从而协助系统完成频率调整任务。
(3)无功功率控制
风电场作为一种电源也要参与系统的无功调整及电压控制。目前对风电场无功功率的要求是通过风电场的功率因数范围来规定的。Eltra要求±1.0，补偿±10％；Scotland为+0.95～-0.85；ESBNG规定额定功率下为+0.93～-0.85，35％功率为+0.7～-0.4；E.ON为±0.975；国家电网公司规定功率因数在±0.95区间。
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(4)电压控制
多数导则均要求风电场应配置无功电压控制系统，根据调度部门指令，风电场通过该系统自动调节无功功率，实现对风电场电压水平的控制，国家电网公司要求其电压调节速度与控制精度应满足电网调压要求，应保证并网点电压在额定电压的97%~107%范围内，同时应具备利用变压器分接头控制声内电压的能力；E.ON则明确为110kV网络对应96-123kV，220kV网络对应193-245kV之间。
(5)低电压穿越
系统发生事故、电压水平降低时，风电的退出将会使系统再次受到冲击，对于系统的稳定性极为不利。目前各国均针对本国电网的自身情况以及风电发展情况详细规定了各电压水平下，风电机组的并网运行要求。此前由于我国风电所占比例较低，且风电机组制造业的发展处于初级阶段，并没有对低电压穿越能力提出统一要求，但近期来，风电装机快速增加，机组制造业也已经达到一定水平，提出低电压穿越要求时机已经成熟。
(6) 通信及控制
各国的并网导则都要求风电场能够向调度中心输送风速、风向、气温、母线电压、有功功率及无功功率等信息，同时能实时接收来自调度中心的指令。
与风电并网规则相类似，光伏电站接入电力系统的规范同样按一次部分的潮流计算、稳定计算、短路计算、无功补偿、电能质量以及二次部分的继电保护、自动控制及通信系统等，在多数通用性指标上，风、光电站的并网导则要求是一致的，因为两者均为分布式波动性可再生能源发电，具有一定相似性；但由于两者的发电机理与组件结构的差异性，两种性质的发电方式在不同特性方面的优势与能力不尽相同。其中，由于风电、光伏电站的结构差异性，相对于双馈型风电场而言，光伏电站在无功电压控制与低电压穿越方面具有更多的优势，在光伏并网电站中其无功电源包括光伏并网逆变器和光伏发电站集中装设无功补偿装置，且规定光伏发电站应充分利用并网逆变器的无功容量及其调节能力，因为光伏电站是全功率变频，其具有较强的无功调节能力。而对于分散式光伏并网，则需要电网加强与光伏发电相适应的建设和改造，保障配套电网与光伏发电项目同步建成投产，建议积极发展融合先进储能技术、信息技术的微电网和智能电网技术，提高电网系统接纳分布式光伏发电的能力。
除上述各项之外，导则还对风、光发电的建模及验证、风光电站的测试和电能质量做出了相关要求。综上，分布式可再生能源发电并网导则是规范可再生能源发电发展，协调分布式可再生能源发电与电网运行的重要技术依据。而目前国家电网公司已针对集中式大规模化发展的风光发电基地、分布式分散性小规模接入配电网终端的家庭、工厂及微电网形式的光伏与风力发电等诸多现实发展状况，对相应的并网导则与要求做出了适应性调整，为风电、光伏等分布式可再生能源发电及接入电网的稳定运行指定了规则，将进一步促进风光等可再生能源发电的健康、有弃发展。
同时，伴随风光等可再生能源发电的进一步发展，以及分布式可再生能源发电的综合用能系统的不断普及，可再生能源发电的并网将变得更加复杂且多样化，实际发展过程中亦必然会出现一系列更新的问题，因此，作为指导性的可再生能源发电并网导则必须随之作出进一步的更新，通过探讨新的并网导，在更为复杂且多样化的并网环境下，能够更全面、优化的指导可再生能源的并网发展。
参考文献：
[1]J.Li et al., 2015 China Wind Power Review and Outlook. Beijing, China: Chinese Renewable Energy Ind. Assoc. (CREIA), 2015.
[2]国家电网公司. 风电场接入电网技术规定[GB]. 2009. 中国，北京.
[3]国家电网公司. 光伏电站接入电网技术规定[GB]. 2013. 中国，北京.
作者简介：
牛远方（1983-），女，硕士，工程师，从事电力系统规划设计方面的工作。
论文作者:牛远方,徐大鹏,朱子钊
论文发表刊物:《电力设备》2017年第11期
论文发表时间:2017/8/8
标签：可再生能源论文; 电网论文; 导则论文; 光伏论文; 功率论文; 电压论文; 电站论文; 《电力设备》2017年第11期论文;