并网光伏发电系统技术要求（国标讨论稿）.doc

国家质量监督检验检疫总局 发布××××-××-××实施××××-××-××发布并网光伏发电系统技术要求Technology Requirement for Grid-connected PV System（讨论稿）（本稿完成日期：20040316）GB/T ×××××××× 中华人民共和国国家标准ICS 27.010F 01目 次前 言III1 范围12 规范性引用文件13 术语和定义13.1 并网光伏发电系统 Grid-connected Photovoltaic system13.2 电网 Grid13.3 功率调节器 Power conditioner13.4 电网保护装置 Grid protection device13.5 光伏系统电网接口 PV system-Utility interface13.6 孤岛效应 Islanding23.7 逆变器 Inverter23.8 备用电源系统 Emergency power supply system24 系统分类24.1 可逆流并网光伏发电系统24.2 不可逆流并网光伏发电系统24.3 有储能并网光伏发电系统24.4 无储能并网光伏发电系统25 电能质量25.1 工作电压25.2 电压波动和闪变25.3 频率25.4 谐波25.5 功率因数(PF)35.6 电压不平衡度36 安全与保护36.1 过/欠压36.2 过/欠频36.3 电网失压(防孤岛效应)36.4 电网恢复36.5 直流隔离36.6 接地36.7 短路保护36.8 断路开关36.9 方向功率保护47 安装要求47.1 电气方式47.2 电气连接参考图47.3 保护设置错误！未定义书签。7.4 电能计量57.5 安全标识57.6 对备用电源系统的附加要求58 系统评估5附录A （资料性附录） 并网光伏发电系统电能质量的检测6附录B （资料性附录） 电网保护功能的检测7附录C （资料性附录） 防孤岛效应的检测程序10前 言为推动和规范我国并网光伏发电系统的发展,适应国际贸易及技术和经济交流的需要，制定并网光伏发电系统技术要求国家标准是十分必要的。本标准对GB/T××××-××××光伏（PV）系统电网接口特性中的内容进行了详细描述和补充。本标准资料性附录提供了并网光伏发电系统部分技术要求的检验方法和程序。本标准对GB12325-1990电能质量 供电电压允许偏差、GB12326-2000电能质量 电压波动和闪变、GB/T14549-1993电能质量 公用电网谐波、GB/T15543-1995电能质量 三相电压允许不平衡度、GB/T15945-1995电能质量 电力系统频率允许偏差的电能质量要求相关内容进行了部分引用和补充。本标准参考了IEC61727:1995、IEEE STD 929-2000、AS 4777.1-2002、AS 4777.2-2002和AS 4777.3-2002。本标准的术语与有关标准协调一致。本标准的附录A、附录B、附录C都是资料性附录。本标准由全国能源基础和管理标准化技术委员会提出。本标准由全国能源基础和管理标准化技术委员会新能源和可再生能源标准化分委员会归口。本标准起草单位：中国资源综合利用协会可再生能源专业委员会、北京市计科能源新技术开发公司、北京日佳电源有限公司。本标准主要起草人：王斯成、杨鸿雁、朱俊生、王连贵、王长贵、倪寿元、刘祖明、苏建徽、徐伟新、王国华、董路影。并网光伏发电系统技术要求1 范围本标准适用于通过静态变换器（逆变器）以低压方式与常规电网连接的并网光伏发电系统。本标准提出了并网光伏发电系统的分类、电能质量要求、安装要求、系统评估和检测等。中压或高压方式的并网光伏发电系统的相关部分，也可参照本标准。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，但鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB2297-89 太阳光伏能源系统术语GB12325-90 电能质量 供电电压允许偏差GB12326-2000 电能质量 电压波动和闪变GB/T14549-93 电能质量 公用电网谐波GB/T15543-1995 电能质量 三相电压允许不平衡度GB/T15945-1995 电能质量 电力系统频率允许偏差GB/T18479-2001 地面用光伏（PV）发电系统概述和导则GB/T××××-×××× 光伏（PV）系统电网接口特性GB/T××××-×××× 光伏系统性能监测测量、数据交换和分析导则GB/T××××-×××× 独立光伏系统技术规范SJ/T11127-1997 光伏（PV）发电系统的过电压保护导则3 定义本标准给出以下术语的定义。3.1 并网光伏发电系统 Grid-connected Photovoltaic system 与交流电网联接的光伏发电系统。注：本标准中并网光伏发电系统也简称为光伏系统。3.2 电网 Grid常规电源的输电网络，包括输电、变电和配电三个环节。它把分布在广阔地域内的发电厂和用户联接成一个整体，把集中生产的电能配送到众多个分散的电能用户。在本标准中特指供电区电力变压器次级输出到用户端的输电网络。3.3 功率调节器 Power conditioner将光伏方阵的直流(dc.)电能转化为满足供电机构要求的交流(ac.)电能的子系统。在光伏发电系统中，用于把电能转换为一种或多种适于后续负载使用的电器设备。最大功率跟踪控制器和逆变器均属于功率调节器的一部分。3.4 电网保护装置 Grid protection device监测公用电网，在指标越限状态下将光伏发电系统与电网安全分离的装置。3.5 光伏系统电网接口 PV system-Utility interface功率调节器、当地交流负载和电网之间的相互联接点，一般指公共连接点（PCC）。3.6 孤岛效应 Islanding电网失压时，并网光伏发电系统仍保持对失压电网中的某一部分线路继续供电的状态。3.7 逆变器 Inverter将直流电变换为交流电的设备。是功率调节器的一部分。3.8 备用电源系统 Emergency power supply system 当电网因故停电时能够为应急负载继续供电的电源系统，它一般含有逆变器、保护开关、控制电路和储能装置（如蓄电池）等。4 系统分类根据并网光伏系统是否允许通过供电区的变压器向主电网馈电，分为可逆流和不可逆流并网光伏发电系统。根据并网光伏系统是否配有储能装置，分为有储能和无储能并网光伏发电系统。4.1 可逆流并网光伏发电系统可以通过供电变压器向主电网馈电的光伏系统。4.2 不可逆流并网光伏发电系统不允许通过供电变压器向主电网馈电的光伏系统。4.3 有储能并网光伏发电系统带有储能装置的并网光伏发电系统。4.4 无储能并网光伏发电系统不带储能装置的并网光伏发电系统。5 电能质量光伏系统向当地交流负载提供电能和向电网发送电能的质量应受控，在电压、波动、频率、谐波和功率因数方面应满足实用要求并符合标准。出现偏离标准（电压凹陷、瞬断等）的越限状况，应将光伏系统与电网分离。除非另有要求，应保证所有电能质量参数（电压、频率、谐波等）在光伏系统电网接口处可测量。5.1 工作电压为了使当地交流负载正常工作，光伏系统的电压应与电网相匹配。电网额定电压，三相为400V，单相为230V。正常运行时，电网公共连接点（PCC）处的电压允许偏差应符合GB12325-90的规定。三相电压的允许偏差为额定电压的±7%，单相电压的允许偏差为额定电压的+7%、-10%。5.2 频率光伏系统应与电网同步运行。电网额定频率为50Hz，光伏系统的频率允许偏差应符合GB/T 15945-1995的规定，即偏差值允许±0.5Hz。频率工作范围在49.550.5Hz之间。5.3 谐波光伏系统在运行时不应造成电网电压波形过度的畸变，和/或导致注入电网过度的谐波电流。光伏系统在额定输出时，电流总谐波畸变率限值为5%，各次谐波电流含有率限值为4%。5.4 功率因数(PF)当光伏系统中逆变器的输出大于其额定输出的20时，平均功率因数应不小于0.85（超前或滞后）。一段时期内的平均功率因数（PF）公式为：式中：EREAL单位为kWh的有功电度；EREACTIVE单位为kVARh的无功电度。5.5 电压不平衡度光伏系统（仅对三相输出）的运行不应引起由GB/T 155431995 规定的电网三相电压允许不平衡度。即电网公共连接点（PCC）处的三相电压不平衡度允许值为2%，短时不得超过4%。6 安全与保护光伏系统和电网发电异常或故障时，为保证设备和人身安全，防止事故范围扩大，应设置相应的并网保护装置。6.1 过/欠电压当光伏系统电网接口处电压超出5.1节规定的电压范围时，过欠电压保护应在0.22s内动作,将光伏系统与电网断开。6.2 过/欠频率当光伏系统电网接口处频率超出5.1节规定的电压范围时，过欠频率保护应在0.22s内动作，将光伏系统与电网断开。6.3 电网失压(防孤岛效应)当并网光伏系统并入的电网失压时，必须在规定的时限内将该光伏系统与电网断开，防止出现孤岛效应。应设置至少各一种主动和被动防孤岛效应保护。主动防孤岛效应保护方式主要有频率偏离、有功功率变动、无功功率变动、电流脉冲注入引起阻抗变动等。被动防孤岛效应保护方式主要有电压相位跳动、3次电压谐波变动、频率变化率等。当电网失压时，防孤岛效应保护应在2s内动作，将光伏系统与电网断开。注1：光伏系统与电网断开不包括用于监测电网状态的控制和信号回路。6.4 恢复并网由于超限导致光伏系统与电网断开后，光伏系统应保持离网，直到电网恢复到允许的电压和频率范围后min以上才可再并网。6.5 直流隔离在正常或非正常情况下，光伏系统逆变器输出的向电网馈送的直流电流分量不应超过其交流额定值的1% （逆变电源系统和电网宜通过专用变压器隔离连接）。6.6 防雷和接地光伏系统和并网接口设备的防雷和接地，应符合SJ/T11127-1997光伏（PV）发电系统过电压保护导则中的规定。6.7 短路保护光伏系统对电网应设置短路保护，当电网短路时，逆变器的过电流应不大于额定电流的150%，并在0.1s以内将光伏系统与电网断开。6.8 断路开关光伏系统应提供手动和自动的断路开关，应符合GB/T××××-××××光伏（PV）系统电网接口特性5.8条的规定。注：短路开关原则上采用可视断点的机械式开关；除非当地供电机构同意，不得采用电子式开关。6.9 功率方向保护对不可逆流并网光伏发电系统，当电网接口处逆流为逆变器额定输出的5%时，功率方向保护应在0.52s内动作，将光伏系统与电网断开。7 安装要求7.1 电气方式光伏系统的电气接线方式应采用与电网相同的方式。7.2 电气连接参考图图1 无储能装置的并网光伏发电系统电气连接图图2 有储能装置的并网光伏发电系统电气连接图7.3 电网保护装置光伏系统的并网保护装置应与公共连接点（PCC）的电网保护相协调，防止发生在电网线路出现故障时电网线路保护动作前的光伏系统孤岛效应。此要求适用于单相和三相系统中的任何一相。并网保护装置动作时应确保2个机械式断路开关或1个机械式断路开关和逆变门极控制关断动作。7.4 电能计量并网光伏发电系统应在公共连接点（PCC）处设置电能计量装置。不可逆流的并网光伏发电系统应在供电变压器的输出端安装逆流检测装置。7.5 安全标识连接光伏系统和电网的专用低压开关应安装醒目标识。标识应标明“警告”、“太阳能发电系统”等提示性文字和符号。标识的颜色、尺寸和高度应符合相应的国家标准。7.6 对备用电源系统的附加要求7.6.1 概述备用电源系统应当满足7.17.4节的要求，还应当满足本节所列的附加要求。7.6.2 电路安排备用电源系统应当为一个独立的负载电路供电。7.6.3 警告标识当并网光伏发电系统工作在备用电源模式时，主开关屏上应设置警告标识，因为此时尽管大电网已经断电，供电线路的中性线与地线还是有可能带电。8 系统评估系统评估是对光伏系统性能的综合评价。可通过计算得出规范化的系统性能参数。关于光伏方阵等价发电时、最终光伏系统等价发电时的等价辐照时、系统效率等的计算，可参照GB/T××××-××××光伏系统性能监测测量、数据交换和分析导则的8.4条。附录A （资料性附录）并网光伏发电系统电能质量检测A.1 电能质量测试试验电路图1的试验电路可用于电能质量检测的参考线路。 PC并网逆变器 PS太阳电池方阵/电压电流可变的直流功率源A1 直流安培表 F 频率表A2 交流安培表 V1 直流电压表W1 直流功率表 V2 交流电压表W2 交流功率表 PF功率因数表图A.1 电能质量测试的参考试验电路A.2 工作电压和频率为了使交流负载正常工作，并网光伏发电系统的电压和频率应与电网相匹配。电网额定电压三相为380V，单相为220V，额定频率为50Hz。正常运行时，电网公共连接点（PCC）处的电压允许偏差应符合GB12325-90。三相电压的允许偏差为额定电压的±7%，单相电压的允许偏差为额定电压的+7%、-10%。并网光伏发电系统应与电网同步运行。电网额定频率为50Hz，光伏系统的频率允许偏差应符合GB/T 15945-1995，即偏差值允许±0.5Hz。频率工作范围应在49.5Hz50.5Hz之间。试验方法：在并网光伏发电系统正常运行时，测量解并列点处的电压和频率应符合上述要求。A.3 电压波动和闪变当光伏系统并网工作时，在公共连接点测量电网电压的波动和闪变。测量方法、数据处理和测量仪器，按照GB12326-2000规定进行。A.4 电压和电流畸变率并网光伏发电系统在运行时不应造成电网电压波形过度的畸变，和/或导致注入电网过度的谐波电流。在额定输出时电压总谐波畸变率限值5%，各次谐波电压含有率限值3%，在50%和100%额定输出时电流总谐波畸变率限值为5%，各次谐波电流含有率限值为3%。试验方法：用谐波测量仪在并网光伏发电系统输出50%和100%时，测量解并列点处的电压和电流。A.5 功率因数光伏系统的平均功率因数在50%额定输出时应不小于0.85，在100%额定输出时应不小于0.90。试验方法：用功率因数表在并网光伏发电系统输出50%和100%时，测量解并列点处的功率因数应符合上述要求。A.6 电压不平衡度（仅对三相输出）光伏系统并网运行时，三相电压不平衡度指标应满足GB/T 155431995 规定。即电网公共连接点（PCC）处的三相电压允许不平衡度允许值为2%，短时不得超过4%。试验方法：用电压表在并网光伏发电系统输出50%和100%时，测量解并列点处的三相输出电压应符合上述要求。附录B （资料性附录）电网保护功能检测B.1 过/欠电压保护当并网光伏发电系统电网接口处电压超出规定电压范围时，过欠电压保护应在0.22秒内动作将光伏系统与电网断开。试验方法：将并网光伏发电系统停止解列，在过/欠电压检测回路中施加规定的交流电压值，测量保护装置的动作值和动作时间，应符合设定值。B.2 过/欠频当并网光伏发电系统电网接口处频率超出规定的频率范围时，过欠频率保护应在0.22秒内动作将光伏系统与电网断开。试验方法：将并网光伏发电系统停止解列，在过/欠频率检测回路中施加规定的交流频率信号，测量保护装置的动作值和动作时间，应符合设定值。B.3 防孤岛效应当并网光伏发电系统的电网失压时，必须在规定的时限内将该光伏系统与电网断开，防止出现孤岛效应，应设置至少各一种主动和被动防孤岛效应保护。防孤岛效应保护应在2秒内动作将光伏系统与电网断开。试验方法：并网光伏发电系统运行中，调整阻性负荷，使电网向负荷的供电功率接近于零（小于额定功率的5%），模拟电网失电，检测防孤岛效应保护装置的动作值和动作时间，应符合设定值。B.4 电网恢复由于超限导致光伏系统离网后，光伏系统应保持离网，直到电网恢复到允许的电压和频率范围后150秒以上才可再并网。试验方法：在过/欠压、过/欠频、防孤岛效应保护检测时，恢复保护装置工作范围，并网光伏系统应在规定时间后再并网。B.5 短路保护光伏系统对电网应设置短路保护，电网短路时，逆变器的过电流应不大于额定电流的150%，并在0.1秒以内将光伏系统与电网断开。试验方法：在解并列点处模拟电网短路，测量逆变器的输出电流及解列时间。B.6 方向功率保护对无逆潮流光伏并网发电系统，当电网接口处逆潮流为逆变器额定输出的5%时，方向功率保护应在0.22秒内动作将光伏系统与电网断开。试验方法：将并网光伏发电系统停止解列，在方向功率保护检测回路中施加规定的交流信号，测量保护装置的动作值和动作时间，应符合设定值。附录C （资料性附录）系统性能和独立运行功能测试C.1 系统设置与接线并网光伏发电系统的系统接线和设备配置应符合低压电力系统设计规范和太阳能光伏发电系统的设计规范。并网光伏发电系统与电网间在联接处应有明显的带有标志的分界点，应通过变压器等进行电气隔离。并网光伏发电系统的设计容量应不大于上级变压器容量的20%。检测方法：对系统设计图和配置设备清单进行检查。C.2 防雷接地太阳电池方阵如建立在屋（楼）顶部，其建筑物必须有可靠的防雷措施（避雷针、接地网）。检测方法：检查太阳电池方阵是否在防雷保护区域内，同时太阳电池方阵的接地线与防雷接地线是否牢固连接。C.3 绝缘性能C.3.1 绝缘电阻太阳电池方阵、接线箱、逆变器、保护装置的主回路与地（外壳）之间的用DC1000V欧姆表测量绝缘电阻应不小于1M。试验方法：将太阳电池方阵、接线箱、逆变器、并网保护装置等设备的连接回路断开，分别用DC1000V欧姆表测量主回路各极性与地（外壳）的绝缘电阻，绝缘电阻应不小于1M。C.3.2 绝缘耐压太阳电池方阵、接线箱、逆变器、保护装置的主回路与地（外壳）之间的应能承受AC2000V，1分钟工频交流耐压，无闪络、无击穿现象。试验方法：将太阳电池方阵、接线箱、逆变器、并网保护装置等设备的连接回路断开，分别用AC2000V工频交流耐压仪测量主回路各极性与地（外壳）的绝缘耐压。C.4 工作特性试验并网光伏发电系统应在现场对其主要设计工作特性进行验证检测，以证明其符合性。C.4.1 起动/停止特性并网光伏发电系统的起动和停止，应符合设计的功率（电压）值并经一定延时确认后动作，防止出现频繁起动和停止现象。试验方法：调整（模拟）太阳电池方阵的发电功率（电压）达到设定值并经一定延时后，并网光伏发电系统起动并入电网运行；调整（模拟）太阳电池方阵的发电功率（电压）低于设定值并经一定延时后，并网光伏发电系统停止与电网解列运行；起动/停止动作值应符合设计文件的要求。C.4.2 交流电源跟踪当电网电压和频率在设定范围内变化时,并网光伏发电系统的输出应可跟踪电网电压和频率的变化，稳定运行。交流输出功率，交流输出电流(高次谐波)，功率因数应符合设计值。试验方法：调整（模拟）电网的电压和频率在规定范围内变化，观察并网光伏发电系统的输出可以跟踪这种变化，且稳定运行。C.5 输出直流分量检测并网光伏发电系统在额定运行状况时，输出交流电流中直流成份应不大于50mA。当直流成份大于50mA时应自动与电网解列。试验方法：并网光伏发电系统运行时，测量输出交流功率中的直流电流成份。在直流输出检测回路中从45mA开始快速增加直流电流，测量保护装置的动作值和动作时间，应符合设定值。C.6 效率并网光伏发电系统在额定输出的25%、50%、100%时，转换效率应符合设计要求。试验方法：在并网光伏发电系统输出在额定值的25%、50%、100%，偏差±10%以内时，测量太阳电池方阵输出的直流功率和系统输出的交流功率，计算转换效率，应符合设计要求。C.7 独立运行功能(有此功能时)C.7.1 输出电能并网光伏发电系统在独立运行状态时，输出的交流电压、频率、电压畸变率以及电压不平衡度应符合设计要求和用电负荷的要求。试验方法：并网光伏发电系统为独立运行状态时，在输出功率分别为25%、50%、100%额定功率时（偏差±10%以内），测量逆变器输出的交流电压、频率、电压畸变率以及电压不平衡度。C.7.2 并网独立运行切换并网光伏发电系统在并网和独立不同运行状态时，切换应稳定。试验方法：模拟电网停电和恢复三次，观察运行状态切换时的稳定性。