1.2.2 光伏发电并网标准
对于光伏发电产品而言,获得第三方认证,已经成为产品进入市场必不可少的环节。光伏发电产品认证是国家认可的认证机构对光伏产品是否符合相关标准的认证。标准是对重复性实物和概念所做的统一规定,是认证的依据和重要技术支撑,因此认证所依据的标准至关重要。目前国外光伏标准在光伏组件、平衡部件以及辅件等方面已经具备较为完备的标准体系,在光伏发电并网方面也基本建立了标准体系或发布了系列标准。国内积极采用IEC标准,基本形成了光伏组件、平衡部件等方面的标准体系,在光伏发电并网方面已经建立了较为全面的标准体系。本节主要对光伏发电并网标准进行介绍。
1.国外光伏发电并网标准
(1)IEC标准中光伏发电并网标准体系。IEC组织机构中,IEC/TC 82(国际电工委员会太阳能光伏能源系统技术委员会)专门负责光伏相关国际标准制订工作。该工作组中,有众多来自世界各国的光伏领域专家,同时还有许多具有丰富电网工作经验的各国家专家。但由于IEC对各工作组工作范围的要求严格,因此IEC/TC 82更多地承担了光伏组件、光伏系统直流侧以及相关平衡部件等方面标准的制订工作。
目前部分IEC光伏发电并网标准见表1-3。
表1-3 部分IEC光伏发电并网标准
IEC SC8A(可再生能源接入电网)技术分委会由中国召集发起,于2013年7月正式成立,秘书处设在中国,中国电科院承担秘书处具体工作。IEC SC8A主要负责可再生能源并网技术领域的国际标准化工作,涵盖可再生能源(包括风电、太阳能等)并网的术语和定义、并网技术要求、规划与设计、并网符合性试验与评价、功率预测、控制和保护、分析与评估等技术方向。该委员会的成立对促进未来大容量可再生能源发电发展具有重要意义,同时也成为国际组织培养人才、提升我国国际影响力的重要平台。
(2)欧美现有光伏发电并网标准体系。欧美等发达国家光伏发电并网标准制定相对较早,以美国、德国、澳大利亚、加拿大、英国、意大利等国家为代表,分别制定了符合各自国家和区域电网运行特性要求的光伏发电并网标准。
德国联邦能源与水经济协会(Bundesverband der Energie-und Wassarwirtschaft,BDEW)于2011年颁布了《德国光伏电站接入中压电网技术导则》(Guideline for generating plants'connection to and parallel operation with the medium-voltage network)。同年,VDE测试认证研究院(VDE Testing and Certification Institute)发布了分布式发电系统低压并网标准《连接到低压配电网的发电系统—接入低压配电网且并联运行的最低技术要求Power generation systems connected to the low-voltage distribution network-Technical minimum requirements for the connection to and parallel operation with low-voltage distribution networks》VDE-AR-N 4105。德国国内所有申请中压并网的光伏发电系统,尤其是并网核心部件如光伏逆变器都必须符合中压电网指令以及德国风能和其他可再生能源联盟(Förder Gesellschaft Windenergie,FGW)发布的TR3、TR4、TR8技术要求。其中TR3是对中高压并网发电系统电气特性的评估,TR4是对发电系统电气特性建模和仿真方面的要求,TR8是对中高压发电系统电气特性的认证规范。德国在光伏并网发电的研究和应用上一直走在欧洲前列,因此,BDEW、VDE-AR-N 4105和TR3、TR4、TR8也同时被欧盟其他国家认可作为中压并网和分布式低压并网方面的技术指引和要求。
美国的光伏发电并网产品需要满足IEEE 1547—2003、IEEE 1547.1—2005以及UL 1741标准要求,获得美国认可的实验室(Nationally Reoognized Testing Laboratory,NRTL)或认证机构出具的测试报告即可申请并网。主要认证机构有美国电子测试实验室(Electrical Testing Laboratories,ETL)、美国保险商试验所(Underwriter Laboratories Inc.,UL)等。另外美国有些州还有附加要求,例如作为光伏装机最多的加利福尼亚州,需要额外满足RULE 21(美国加利福尼亚州电力公司并网要求)标准的测试,夏威夷州则需要额外满足HECO 14H(夏威夷州电气公司并网要求)的要求。
欧美等各国主要光伏发电并网标准见表1-4。
表1-4 欧美等各国主要光伏发电并网标准
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表1-4中大部分并网标准是将多种发电形式的接入要求统一在其中,如风电、光伏发电、小型电源等,且多数为针对分布式电源接入低压电网的技术规定和测试规程,这与欧美等国大力发展户用分布式光伏发电的发展模式有关。目前德国TR3是上述可用于光伏发电并网标准中可作为集中式大型光伏发电站并网的技术要求和测试依据。目前世界各国都在积极制定和修订光伏发电并网标准,预计在未来几年会陆续发布一些适用于集中式大规模光伏发电并网的技术标准和管理规定。
2.国内光伏发电并网标准
为推进我国光伏标准化工作,国家标准化管理委员会于2009年12月成立了光伏发电产业化标准推进组。光伏发电产业化标准推进组下设材料、电池和组件、系统和部件、并网发电四个工作组。中国电力企业联合会作为推进组并网发电工作组组长单位,负责光伏并网发电标准化日常管理工作。并网发电工作组涵盖电网公司、发电集团公司、设计单位、工程公司、科研单位、制造单位、大专院校等方面代表。截至2018年,光伏并网发电工作组已发布和在编各类标准160项。覆盖电站设计、电站施工、工程验收、调度运行控制、技术要求、试验检测、检修维护、评估评价、监督管理等各环节。截至2018年,我国在光伏发电并网领域已正式发布国家标准29项,行业标准36项。
为做好光伏并网发电标准工作,中国电力企业联合会联合中国电力科学研究院、国网电力科学研究院和中国标准化研究院,共同开展了《光伏并网发电关键技术标准研究》质检公益性行业科研专项标准化项目研究。该项目分析研究了国内外光伏并网发电标准,构建出一套科学合理的光伏并网发电标准体系,制定多项符合我国国情的光伏发电并网标准,包括光伏发电并网的技术要求、检测方法和并网电站验收要求等关键技术标准,其中国家标准14项、行业标准10项。
我国光伏并网标准制定相对较晚,是在参考IEC、IEEE系列国际标准以及已有的风电相关标准的基础上制定的,2011年颁布实施了《光伏电站接入电网技术规定》(Q/GDW 617—2011)和《光伏电站接入电网测试规程》(Q/GDW618—2011)两项国家电网企业标准。2013年正式实施的国家标准《光伏发电站接入电力系统技术规定》(GB/T 19964—2012)和《光伏发电系统接入配电网技术规定》(GB/T 29319—2012),目前是我国光伏电站接入电网最重要的技术标准。
国家标准和行业标准的制定和发布初步建立了我国光伏发电并网标准体系,对于光伏发电规划、计划制订、管理评价、技术开发、产品生产和认证等活动起到指导作用。统一标准的广泛应用,将为光伏发电行业发展指明方向,为生产实践提供技术依据,有利于我国光伏产品的质量评价和技术提升,有助于整个光伏发电市场的规范化发展,从而使光伏发电行业获得巨大的经济效益和社会效益。
3.光伏发电并网标准适用范围
针对我国光伏电站发展状况,国家电网公司2011年颁布的企业标准对光伏电站按照电压等级进行划分。接入380V及以下电压等级电网的光伏电站划分归为小型光伏电站;接入10~35kV电压等级电网的光伏电站划分为中型光伏电压;接入66kV以上电压等级电网的划分为大型光伏电站。在这些企业标准中分别对小型光伏电站和大中型光伏电站提出了不同的并网要求。而2012年颁布的国家标准则是根据光伏电站接入电网输电侧或配电侧分别编制了两套标准,在这两套标准中又根据接入电网的电压等级进行了划分:通过35kV及以上电压等级并网,以及通过10kV电压等级与公共电网连接的为光伏电站;通过380V电压等级并网,以及通过10(6)kV电压等级接入用户侧的为光伏发电系统。
美国的光伏并网标准首先是根据光伏电站的规模进行划分的。FERC order 2003是对大于20MW的发电系统接入电网时的要求,FERC 2006是对小于20MW的发电系统接入电网时的要求,Rule 21是加州针对电力零售市场的要求。
德国标准光伏并网的技术要求也是根据接入电网的电压等级进行分类的,如BDEW—2008中规定中压电网为额定电压大于1kV并小于60kV的电网。
光伏发电并网标准适用范围见表1-5。
表1-5 光伏发电并网标准适用范围
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4.光伏发电并网标准的展望
后续国内光伏发电并网标准体系将进一步完善,已立项标准将陆续发布,新标准的制定和修订工作也将继续开展。针对目前国内标准大多是推荐标准,执行力度不够的情况,酌情考虑将一些关键技术标准转化为强制标准。针对已有标准技术条款过时,无法满足光伏发电并网需要的情况,需开展标准修订工作,以适应技术发展现状。
在立足国内标准制定的基础上,积极参加国际标准化组织活动。目前我国已经是世界光伏大国,但还不是光伏强国,在国际标准化组织中所拥有的话语权与我国光伏大国地位并不相称。在光伏产业受到世界广泛关注的今天,必须确立我国在国际标准化组织中的地位,以增强我国在国际标准化组织中的影响力。与此同时,可同步开展已有IEC标准转化工作,积极利用国际先进成熟的标准来弥补国内标准的缺失。