光伏电站电能质量要求和国家标准

1.电能质量的要求
       电力系统输变电网络在运行过程中对电能质量有着严格的标准和要求，电压、频率、功率因数、功率等必须满足电网输送要求。在电网运行的过程中如果发生电能质量指标不合格，那么，电网系统轻则会发生故障跳闸，重则会引起系统的瓦解。同样风电场在并网发电的过程中，所输出的电能也必须符合国家电网制定的有关发电企业上网电能质量指标的规定。为此，国家技术监督局相继颁布了涉及电能质量五个方面的国家标准，即：供电电压允许偏差，供电电压允许波动和闪变，供电三相电压允许不平衡度，公用电网谐波，以及供电频率允许偏差等的指标限制。
2.供电电压允许偏差的国家标准
       电压允许偏差是指用电设备的运行指标和额定寿命是对其额定电压而言的。
       当其端子上出现电压偏差时，其运行参数和寿命将受到影响，影响程度视偏差的大小、持续的时间和设备状况而异，电压偏差计算式如下：

       电压偏差（％）=（实际电压－额定电压）/额定电压×100％国家在《电能质量供电电压允许偏差》（GB12325-2008）对电力系统在正常运行条件下，用户受电端供电电压的允许偏差进行了规定：

（1）35kV及以上供电电压正、负偏差绝对值之和不超过标称电压的10%；

（2）10kV及以下三相供电电压偏差为标称电压的±7%；

（3）220V单相供电电压偏差为标称电压的＋7％～－10％。

       为了保证供用电设备的正常运行，在综合考虑了设备制造和电网建设的经济合理性后，对各类用户设备规定了如上的允许偏差值，此值为工业企业供配电系统设计提供了依据。在工业企业中，改善电压偏差的主要措施有三：
（1）就地进行无功功率补偿，及时调整无功功率补偿量。无功负荷的变化在电网各级系统中均产生电压偏差，它是产生电压偏差的源。因此，就地进行无功功率补偿，及时调整无功功率补偿量，从源上解决问题，是最有效的措施。
（2）调整同步电动机的励磁电流，在铭牌规定值的范围内适当调整同步电动机的励磁电流，使其超前或滞后运行，就能产生超前或滞后的无功功率，从而达到改善网络负荷的功率因明光市古沛镇耿庄西山和梁庄50MW光伏电站项目接网电数和调整电压偏差的目的。
（3）采用有载调压变压器。从总体上考虑无功负荷只宜补偿到功率因数为0.90～0.95，仍然有一部分变化无功负荷要电网供给而产生电压偏差，这就需要分区采用一些有效的办法来解决，采用有载调压变压器就是有效而经济的办法之一。
3.公用电网谐波的标准
      谐波（Harmonic）即对周期性的变流量进行傅里叶级数分解，得到频率为大于1的整倍数基波频率的分量，它是由电网中非线性负荷而产生的。《电能质量公用电网谐波》（GB/T14549-93）中规定了各电压等级的总谐波畸变率（见表2-1和表2-2），各单次奇次电压含有率和各单次偶次电压含有率的限制值，该标准还规定了电网公共连接点的谐波电流（2～25次）注入的允许值；而且同一公共连接点的每个用户向电网注入的谐波电流允许值按此用户在该点的协议容量与其公共连接点的供电设备容量之比进行分配，以体现供配电的公正性。
      对于光伏电站来说，由于气候等不确定因素，太阳能电池板输出电能的时候，电网因较多的谐波而产生许多不稳定因素，给电能质量带来一定影响，因此，在光伏电站初级升压的时候必须充分考虑消谐问题。
4.电压波动和闪变
      电压波动和闪变是在原来标准GB12326-90的基础上，参考了国际电工委员会（IEC）电磁兼容（EMC）标准IEC6100-3-7等修订而成的，适用于由波动负荷引起的公共连接点电压的快速变动及由此引起的人对灯闪明显感觉的场合，该标准规定了各级电压下的闪变限制值。
5.电网的三相不平衡度和频率的标准
      5.1电网的三相不平衡度
     《电能质量三相电压允许不平衡度》（GB/T15543-2008）适用于交流额定频率为50Hz电力系统正常运行方式下由于负序分量而引起的PCC点连接点的电压不平衡，该标准规定：电力系统公共连接点正常运行方式下不平衡度允许值为2％，短时间不得超过4％。而且该标准还解释：不平衡度允许值指的是在电力系统正常运行的最小方式（或较小方式）下、最大的生产（运行）周期中负荷所引起的电压不平衡度的实测值，例如炼钢电弧炉应在熔化期测量等。在确定三相电压允许不平衡指标时，该标准规定用95％概率值作为衡量值。即正常运行方式下不平衡度允许值，对于波动性较小的场合，应和实际测量的五次接近数值的算术平均值对比；对于波动性较大的场合，应和实际测量的95％概率值对比；以判断是否合格。其短时允许值是指任何时刻均不能超过的限制值，以保证保护和自动装置的正确动作。在风电场实际运行过程中三相电压不平衡度并不是影响电能质量最大的因素，在本文电能质量评估中不作全部展开讨论和研究。
       5.2电网频率标准
电网频率《电能质量电力系统频率允许偏差》（GB/T15945-2008）中规定：
电力系统频率偏差允许值为±0.2Hz，当系统容量较大时，偏差值可放宽到＋0.5Hz～-0.5Hz。
6.直流分量
       光伏电站并网运行时，向电网馈送的直流分量不应超过其交流电流额定值的0.5%。
7.光伏电站接入电网的无功调节
       根据Q/GDW617-2011《光伏电站接入电网技术规定》的要求：光伏电站要充分利用逆变器的无功调节能力进行无功功率和电压调节。大中型光伏电站应配置无功电压控制系统，具备无功功率及电压控制能力。根据电力调度部门指令，光伏电站自动调节其发出（或吸收）的无功功率，控制光伏电站并网点电压在正常运行范围内，其调节速度和控制精度应能满足电力系统电压调节要求。对于专线接入公共电网的大中型光伏电站，其配置的容性无功容量能补偿光伏电站满发时站内汇集系统、主变压器的全部感性无功及光伏电站送出线路的一半感性无功之和；其配置的感性无功容量能够补偿光伏电站送出线路的一半充电无功功率。
       对于T接于公共电网和接入用户内部电网的大中型光伏电站应根据项目工程的特点，结合电网实际情况论证其配置无功补偿装置类型及容量范围。对于通过汇集系统升压至500kV（或750kV）电压等级接入公共电网的大中型光伏电站，其配置的容性无功容量能补偿光伏电站满发时站内汇集系统、主变压器的全部感性无功及光伏电站送出线路的全部感性无功之和；其配置的感性无功容量能够补偿光伏电站送出线路的全部充电无功功率。