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陶世成:分布式光伏及储能系统的检测技术

5月19日至21日,“第八届中国国际储能大会”在深圳隆重召开, 来自中国、美国、德国、英国、加拿大、西班牙、日本、韩国、澳大利亚等国和地区1500余位政府机构、科研院所、行业组织、电力公司、新能源项目单位、系统集成商等代表出席本次大会。

北京博电新力电气股份有限公司新能源市场总监陶世成在分布式光伏与储能系统应用,发表了题为”分布式光伏及储能系统的检测技术”的精彩演讲。

演讲内容如下:

陶世成:各位领导,大家上午好!很荣幸参加本次会议,别人只有一次机会,我有两次机会,比较荣幸。在此跟大家汇报博电新力电气股份有限公司在分布式光伏和储能系统检测方面做的工作。

我的内容包括背景现状、分布式光伏并网测试、企业介绍、电网设备。之前黄主任和陆总在介绍中谈到光伏近几年有爆发式增长。2018年4月24日,国家能源局新闻发布会公布了一季度能源生产运行清九,分布式光伏新增装机768.5万千台,同比增长217%,呈“井喷之势”。全球已投运储能项目累计装机规模28.9GW,同比增长19%。其中,抽水蓄能占比最大,接近99%,其次是电化学储能装置规模,为389.8MW,同比增长45%。新增规划、在建装机规模为705.3MW,从新增投运的电化学储能项目的应用分布来看,2017年用户侧领域的新增装机规模所占比重最大,为59%。其次是集中式可再生能源并网领域,占比接近25%。

分布式光伏和储能的爆发式增长带来的问题是穿透力高、输出功率随机波动性大、输出功率的随机性易造成电压波动和闪变、大量逆变器的引入,使得配电网成为含有多个固有谐振点的复杂高阶网络,出力具有谐波频谱宽、幅值波动大等特征,容易激发引起谐振。这些问题的出现引起了电网公司的注意。电网公司出台了一些政策,分布式光伏力争上网,这几年分布式光伏和储能并网过程中出现的问题越来越多,现在电网公司开始开展分布式光伏电站和储能电站的并网测试工作。这方面的工作目前没有明确的文件发布,什么容量的电站或者什么等级的电站如何进行检测,但是有了相关的标准。现在分布式光伏电站的容量远远高于储能电站的容量,预计明年分布式光伏电站的工作会陆续开展,这是我们市场人员根据市场情况估计出来的。

我们是检测设备的供应商,比较关注测试相关标准。主要参观的是GB/T 29319-2012和GB/T 31365-2015,单纯像分布式光伏并网检测的标准处于征求意见稿企业标准阶段。储能系统检测,目前并网容量更小,目前储能系统的检测工作主要属于实验阶段,更多的检测是储能逆变器的检测。储能系统检测是NB/T 33015-2014和NB/T 33016-2014。

分布式光伏并网测试,主要测试内容是无功容量、电压调节能力检测,包括无功测试和电压调节测试;并网运行适应性检测,包括电压、频率、电能;电能质量检测分为三相不平衡度、闪变、谐波、间谐波、直流分量。低高压保护、频率保护和恢复并网检测。大型电站需要指定原理、指定形式的低压检测装置进行测试,分布式光伏的测试需要进行的是低高压保护的测试,这里的低高压保护测试使用的测试设备可以和并网运行适应性检测所使用的设备一样,电网模拟装置不需要单独做电压检测装置,因为价格比较高。

分布式光伏并网测试内容包括:无功容量、电压调节能力、电能质量检测、低高压保护、频率保护和恢复并网检测、防孤岛检测、通用技术条件检测等。不经过可编程电源,电网经过K5、K4、K1开关连接分布式光伏电站,可进行无功容量、电压调节、电能质量测试,能量流动曲线包括数据录波仪、电能质量分析仪、防孤岛试验用RLC负载、电网模拟装置。

目前我们结合客户的要求出了几套分布式光伏的方案,主要是低压侧检测,大概是380伏。电网模拟装置,配置容量一般在300千瓦内。这是我们常说的分布式光伏检测。光伏电站检测的容量比较大,配置相应的模拟装置、防勿扰装置。

并网运行适应性检测、低/高压保护、频率保护和恢复并网检测,电网经过K5开关、可编程交/直流电源、K1开关连接分布式光伏电站,可进行电压适应性、频率适应性、电能质量适应性、低/高压保护、频率保护、恢复并网。通过电网模拟装置,使连接点的电压到86%、109%或者86-109%之间,保证发电系统不断网。

这是防孤岛检测工作,电网经过K5、K4、K1开关连接分布式光伏电站,和过K2开关及防孤岛试验用RLC负载,可进行防孤岛功能测试。标准中有明确的测试步骤,我们按照相应的测试步骤开展工作,我们积累了足够的经验。

关于光伏分布式测试,偏重电站整体方案测试和逆变器测试,电站测试基本不涉及电池方面的测试。这套系统对于光伏逆变器进行测试,可以通过电网模拟装置,模拟直流源、电池板性能,对光伏逆变器进行测试。分布式光伏并网测试系统来说,精度等级要求不高,电压互感器准确度要求为0.5级,电流互感器准确度要求为0.5级,数据采集装置准确度要求为0.2级。

涉及设备是电网模拟装置、电能质量分析仪、录波仪、示波器、防孤岛试验用RLC、集控系统、集控测试软件、改装车辆。目前涉及6兆瓦以下的分布式光伏,可以用移动检测车到现场进行相关的检测,今年下半年或者明年在某些省份会以这种方式实施。

储能系统并网测试内容,根据储能电网并网测试规范及测试时储能电站运行条件,并网测试可分为检测与试验两部分,检测项目在储能电站并网条件下进行,试验类项目在储能电站离网条件下进行,这里所提储能电站并网测试主要包括8项检测内容和4项试验内容。

检测内容包括储能电站容量、充放电时间、充放电响应时间、充放电转换时间、能效特性、自放电率、动态响应检测、电能质量检测。

试验内容包括耐压特性试验、电网适应性能力试验、低电压穿越及防孤岛保护试验、保护特性试验。

测试仪器仪表应按国家有关计量检定规程或有关标准经检定或计量合格,并在有效期内。电网模拟装置与变流器连接侧的电压谐波应小于GB/T 14549 中谐波允许值的 50%;与电网连接侧的 电流谐波应小于 GB/T 14549 中谐波允许值的 50%。

如果是储能系统测试,用到的电网模拟装置。储能系统测试按照标准开展,应该在并网10-35千伏进行相应的测试,以10千伏居多。

这是我们提供的电网模拟装置,如果在风电方向,这是电网的特制装置。这个装置是低电压穿越装置和高电压穿越装置。目前低电压方面的测试在风电方向开展得比较多,光伏不像风电,能源局会明确出文要求。存在的问题是并网的电站、大型电站并网的越来越多,想并网发电,应该得到电网公司调度部门的批准。不能说你并网没问题,我就允许你并网发电,我给你相应的费用。你必须证明电站性能没问题,大型电站检测、分布式电站的检测和储能系统的检测。

高电压穿越,单项接地或者大容量无功装置让电压升高,产生高电压的问题。这是目前光伏电站的企业标准,当电压到120-130时,需要电站可以电池500毫秒。110-120的时候,也要坚持相应的时间。

高电压穿越装置,分布式光伏用电网模拟装置模拟,储能系统做低穿越装置,功率等级会比较高,需要10千伏大容量的低穿越装置。我们给很多单位做过低电压和高电压穿越装置。

防孤岛实验用RLC负载,精度达到1瓦或者1VA。这是我们曾经为北京电力公司、中国电科院提供的RLC负载。储能应用比较多的场合是电动汽车储能,我们公司除了在新能源风电、光伏、储能、微电网这方面做工作,重点方向是电动汽车领域,我们做了很多工作。现在做储能逆变器和光伏逆变器的企业开展了充电桩方面的业务,在此跟大家介绍我们开展的工作。

现在充电设施的测试有三种形式:

第一,通过移动检测车进行现场检测;

第二,实验室检测;

第三,通过便携式测试设备进行现场验收检测。

检测的意义是看充电桩能否满足国家标准,检测车、桩兼容性、提高用户体验,保护用户安全。我们和中国电科院签署独家战略协议,联合推出互联网云平台充电桩检测系统,采用云技术和大数据技术,国内首创。检测机构允许的情况下,可以把数据传输到后台,我们可以协助检测机构搭建云平台,将其检测数据进行相应的汇总。目前公司在这一块开发了云平台检测,电动汽车目前是国家特别支持的行业发展比较迅速。后期分布式光伏和储能系统上来的情况下,也可以搭建相应的云平台积累大数据。

移动检测车可以进行现场检测、应急维护,实验室检验可以完成实验、终场测试。便携式检测系统是有便携测试仪,可以现场验收和运维。

目前的需求,由于电动汽车保有量180多万辆,充电桩保有量也有100多万个,大多数是私人桩,深圳的公共桩、专用桩不到50万个。离国家规划的2020年580多电动车和400万个充电桩有一定的距离。正好有需求,我们推出了检测服务,我们自己有相应的检测队伍推检测设备,让实验室和相关队伍检测。

这是博电新力电气股份有限公司的简介,公司总部位于北京亦庄经济技术开发区,属于具有增长潜力的高新技术企业,公司追溯起步于2001年,本着“助力智能制造,服务智能电网”的经营理念,持续致力于全球能源互联网产业的服务建设,旨在用“互联网+”智慧能源的思维推进电气设备传统产业的升级换代,带领电气试验及检测产业走向高端智能化。北京博电是中国电力系统输变电检测设备知名供应商,为我国智能电网建设、特高压直流输电网建设及安全稳定运行做出了重要贡献。我们现在是集团型公司,下属有几个子公司。除了注重自己的产品外,我们会积极参与国家重点会议活动,如G20峰会、亚信峰会、金钻五国峰会、一带一路峰会。谢谢大家!

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