大中型光伏電站并網性能測試技術研究

摘要：以青海省某大型光伏電站的并網性能現場測試為例，研究大中型光伏電站并網性能測試技術。介紹了測試項目中電能質量測試和低電壓穿越(LVRT)性能測試的現場試驗方法，并對測試結果進行分析，得出結論：電能質量測試中電流直流分量和電壓不平衡度超標，不符合并網要求；LVRT性能測試中，測試點輸出三相電流在電壓跌落故障發生和恢復時刻存在暫態現象；被測并網逆變器能在電壓跌落故障期間保持不脫網，且能向電網提供一定的無功功率補償，其LVRT性能符合并網標準要求。
關鍵詞：光伏發電；并網性能；電能質量；低電壓穿越

1 引言
我國西北地區光照資源豐富，十分適合發展光伏產業。僅2011年，青海建成并實現并網光伏發電1．003 GW。大規模光伏電站并入電網，其電能質量、LVRT能力等問題給電網的安全穩定運行帶來了諸多挑戰。面對現今光伏發電迅猛增長的態勢，必須深入研究光伏電站并網檢測關鍵技術，并開展現場檢測，嚴把光伏發電入網質量關。
在此以西北某大型光伏電站一期發電工程10 MWp光伏電站的并網性能現場測試為例，講解了電能質量和LVRT性能測試兩種并網關鍵測試
項目的現場實施方法，并對測試結果進行了分析。

2 被測光伏電站基本信息
被測光伏電站年均發電量為1 573．75萬千瓦時，服務年限25年；由42 840片多晶硅組件構成10個1 MW的發電分區，均采用固定傾角安裝方式；每個發電分區由兩臺500 kW光伏逆變器完成DC／AC電能轉換；光伏逆變器輸出0．38 kV交流電，由箱式變壓器升壓至10．5 kV；10條10．5 kV交流出線分兩條局部總線經防雷和繼電保護裝置接至10 kV配電網母線，再經繼電和成套保護裝置接入110 kV供電網絡。電氣拓撲如圖1所示。

該光伏電站共使用了4種不同型號并網逆變器，每臺逆變器額定功率均為500 kW。被測逆變器的直流側主要技術參數：額定直流輸入功率512 kW；直流工作電壓300～900 V；MPPT跟蹤直流電壓300～850 V；最大輸入電流1．2 kA。交流側主要技術參數：額定電壓(線電壓)380 V／400 V／415 V；輸出頻率50 Hz／60 Hz(自適應)；逆變器效率不低于98．3％；電流波形失真度小于3％(輸出滿載時)；輸出功率因數大于0．99。其他3種型號逆變器的電氣參數與之大致相同。

3 并網測試技術與方法
大中型光伏電站并網檢測的內容包括輸出功率特性測試、功率控制特性測試、電能質量測試、LVRT性能測試、頻率擾動響應性能測試和通用性能測試。這里僅對該光伏電站的電能質量測試與LVRT性能測試進行研究分析。
3．1 電能質量測試
電能質量要測試指標包括：電壓偏差、電壓波動和閃變、諧波、電壓不平衡度和直流分量。依據Q／GDW 618—2011標準，該電站的電能質量測試的測試點應設在其并網點處；測試時應將電能質量測試裝置并聯接在并網開關處。
3．2 低電壓穿越性能測試
目前LVRT能力的測試依據是Q／GDW 617—2011標準：當并網點電壓在圖2中電壓輪廓線及以上的區域內時，光伏逆變器必須保證不間斷并網運行；當在圖2中電壓輪廓線以下時，允許光伏逆變器停止向電網線路送電。

LVRT性能測試的測試點選在被測發電單元的并網處，測試時須對被測發電單元分輕載和重載兩種工作狀況分別進行分析。

4 并網測試結果與分析
按上述測試方法，對選定的10 WMp光伏電站進行了電能質量測試和LVRT性能測試。
4．1 電能質量測試結果與分析
表1示出被測光伏電站輸出三相電流的1～25次諧波大小及電能質量國家標準中對諧波允許值的規定。按標準折算后，對照各次諧波值可知，被測光伏電站輸出的電流諧波符合標準要求。

表2示出被測光伏電站輸出線電壓的偏差值，對于110 kV接入等級的光伏電站，其電壓偏差應不超過標稱值的10％，被測光伏電站出口電壓偏差符合標準要求。