研究目的：公司于2011年5月正式颁布Q／GDW617《光伏电站接入电网技术规定》，首次提出了接入中压电网的光伏电站必须具备低电压穿越、电网适应性、静态／动态无功支撑能力等指标的要求。同时，经过修订即将颁布实施的新国标GB／T 19964《光伏发电站接入电力系统技术规定》更是提出了低电压穿越、电压适应性、频率适应性的具体技术要求。在西北高海拔地区和各类特殊应用环境下的光伏规模化建设和密集并网，给电网的安全稳定运行提出了巨大挑战，同时也给现场检测及分析评价技术研究带来了诸多困难。光伏发电具有波动性、随机性、间歇性的特点，光伏电站易产生谐波、电压变动等电能质量问题，威胁电网安全运行。随着青海省地区大规模光伏电站的并网发电，如果电网发生电压或者频率扰动故障，而光伏电站逆变器不具备抗电网扰动及电压扰动故障功能，将有可能导致光伏电站大规模脱网事故的发生，直接影响青海电网的安全稳定运行。对于大规模集中并网的光伏系统，如果电网发生故障导致电压跌落时，若光伏电站简单采取被动保护式解列则会导致有功出力大量减少，增加整个系统的恢复难度，甚至可能加剧故障，引起其他机组的解列，导致大规模的停电。因此，并网光伏系统必须具备低电压穿越(LVRT)的能力。对于并网光伏发电站低电压穿越是指在电力系统事故或扰动引起光伏发电站并网点电压跌落时，在一定的电压跌落范围和时间间隔内，光伏发电站依然能够保持不脱网连续运行，甚至能根据电网的需求为其提供一定的无功功率，以支持电网故障恢复直到电压达到正常水平，从而穿越低电压这个区域。面对中国西北高海拔地区规模化光伏发电迅猛增长的态势，为了解决其光伏发电规模化接入的技术难题，提升光伏发电系统设计水平，亟需开展高海拔光伏电站电网扰动模拟和电网故障模拟系统移动式检测技术研究，以促进中国光伏发电行业的健康快速发展。研究内容：高海拔光伏电站移动检测平台，包括电网扰动模拟移动检测系统(或称为电网适应性移动检测系统)和电网故障模拟移动检测系统(或称为低电压穿越移动检测系统)，检测平台建设的主要研究内容如下。调研中国西北地区高海拔地理环境的特点，研究高海拔地理环境对检测技术的影响。针对光伏电站10kV和35kV两种接入电压等级，研究具备兼容性的检测技术。研究电网扰动检测中的变频控制技术以及低电压穿越检测中的阻抗复用技术。研究低电压穿越检测中的操作过电压防护技术。研究移动式车载检测中的监控技术。研究移动式车载检测装置的紧凑、紧固、抗震等设计技术和集装箱安装技术。检测平台的高海拔环境适应技术：电网扰动模拟与电网故障模拟检测系统主要由变频电源、变压器、电抗器、开关柜等部件组成，这些部件在高海拔的低气压、大温差、强风沙、强紫外线等特殊环境下，将会出现高压部件绝缘强度降低、电流开断能力下降、设备老化加速等问题，因此需要根据这些特殊环境条件进行特殊设计。另外，中国西北地区光伏电站道路状况比较差，需要研究移动式车载检测装置的紧凑、紧固、抗震等设计技术。主要创新点：提出适应高海拔地理环境、不同电压等级和不同测试环境的电网扰动模拟和电网故障模拟检测平台方案，实现了国内首套适用于海拔4000m以下的光伏电站电网扰动模拟和电网故障模拟检测平台。国内外的光伏电站电网扰动模拟和电网故障模拟检测设备只能运行于海波2000m之下，单一电压运行，且不具备光伏电站并网单元现场零电压穿越检测功能。该项目建设的检测平台工作海拔高度为世界范围内最高，可同时兼容10kV和35kV两种等级运行电压，国内则首次实现阻抗分压式零电压穿越光伏并网检测。提出基于自动状态协调控制和多时间尺度网络分层技术的监控方案，实现了光伏电站电网扰动模拟和电网故障模拟移动检测平台的网络智能化监控系统。为提高试验自动化程度，降低人员操作失误的风险，该项目设计了一个具备网络智能化的移动检测监控系统。设计了多时间尺度网络分层架构，开发了PLC自动状态协调控制流程与后台监控画面。提出考虑局部电场强度与暂态过电压的电网故障模拟移动检测平台设计方案，实现高海拔、高电压、小空间条件下的电网故障模拟检测平台集成优化设计。(旁证材料：查新报告，验收意见，鉴定意见，2项发明专利)。电网故障模拟检测平台中涉及开关分断电抗器，国内没有10kV和35kV高海拔SF<,6>断路器货源，而真空断路器开断电抗器会产生截流过电压，并可能产生重燃过电压。该项目针对电网故障模拟检测操作过电压进行建模仿真研究，获取操作过电压规律。通过空间设备ANSYS有限元电场强度分析研究，确定电抗器及其附属设备周边空间内电场强度强弱和电气薄弱点。最终形成操作过电压防护策略，并基于空间场强分析优化密闭空间结构。所用技术为国内外首创。主要科技成果：该装置申报发明专利7项，实用新型专利5项，软件著作权1项，国际会议上发表论文3篇(EI检索)。发明专利7项。1)高海拔光伏电站电网扰动模拟测试系统移动检测设备201410302555．1。2)高海拔光伏电站电网扰动模拟检测设备后台监控操作系统201410306784．0。3)一种高海拔地区的光伏电站低电压穿越检测系统201410359537．7。4)一种光伏电站低压穿越移动检测自动控制系统201410450090．4。5)高海拔光伏电站电网故障模拟测试系统移动检测设备201410300931.3。6)高海拔光伏电站电网故障模拟测试系统自动切换装置201410300990．0。7)高海拔光伏电站电网故障模拟检测设备后台监控操作系统201410301129．6。实用新型专利5项。1)高海拔光伏电站电网扰动模拟测试系统移动检测设备201420357865．9。2)一种多档组合无励磁分接开关ZL201420415729．0。3)一种电气控制柜ZL201420466828．1。4)高海拔光伏电站电网故障模拟测试系统移动检测设备ZL201420354133．4。5)高海拔光伏电站电网故障模拟测试系统自动切换装置ZL201420352876．8。论文3篇。软件著作权1项。龟网扰动模拟系统控制软件2014SR049985。应用情况及前景：该项目建设的大规模光伏电站移动式检测平台，在青海省共和县光伏电站(海拔3200m)顺利完成现场检测试验，期间完成了国内首次零电压穿越检测试验。对包含零电压穿越的光伏电站低电压穿越能力进行检测，对光伏电站分别进行了三相短路、两相短路下六个跌落点(0％、20％、40％、60％、70％、80％)的空载、轻载及重载试验，负载试验所测光伏容量为1MW。电压跌落精度误差小于±2％，跌落时间精度误差小于10ms，开展了近100余次低电压穿越试验测试。对光伏电站分别进行了空载、负载条件下的电网适应性试验，负载试验所测光伏容量为1MW。装置输出电压可在0.2～1.3pu间连续可调，电压调节精度误差小于1％，装置输出频率可在45～65Hz间连续可调，频率精度误差小于0.01Hz，连续多次重复试验，系统各项指标稳定。试验过程及试验结果表明，该检测装置操作方便、运行可靠、精确度高，能够满足最新国标GB／T 19964《光伏发电站接入电力系统技术规定》相关条款的检测要求。检测试验顺利完成，标志着中国在高海拔地区光伏电站现场检测能力重大提升，填补了该领域的国内空白。该装置已在恒基伟业、海锦科士达、黄河水电等多个光伏电站开展了并网检测试验，设备运行情况良好。2015年已有2个光伏电站待检。随着青海省等西部高海拔地区光伏电站的迅速发展，检测平台的检测业务将快速增加。社会经济效益：在国内首次完成了满足海拔4000m及以下地区的并网光伏电站电网故障模拟检测平台和电网扰动模拟检测平台，并成功在青海海南州共和县开展了现场测试，正式投入运行，填补了该领域的空白。标志着中国已具备了高海拔并网光伏电站检测能力，为中国西北地区大面积高海拔并网光伏电站的安全稳定运行的检测工作提供了重要技术装备以及运行经验，极具推广应用价值。项目研究成果可进一步拓展至风电并网检测领域，为中国高海拔地区风电并网检测提供技术手段。项目成果良好地展示了中国新能源领域的技术发展，尤其西北地区与中亚国家接壤，在国家“一带一路”的战略构想下，项目成果将有非常好的国际化合作空间。根据该课题研究结论可优化大规模并网光伏电站的试验方法，按该项目的研究结论每开展一种类型的逆变器并网测试，可比传统的测试方法减少并网光伏电站的电量损失。与传统的测试方法相比，使用该设备测试一种逆变器可减少4天时间，按一个并网单元为5MW容量计算，测试一种逆变器共减少损失电量20MW，该设备一年可以检测45种类型的逆变器，一年可为光伏电站节省900MW电量，年利用小时数为1600h，按接入电价为0.9元／kWh，则每年可为并网光伏电站增加收入为355万元。项目总结：面对中国西北高海拔地区规模化光伏发电迅猛增长的态势，随着青海省地区大规模光伏电站的并网发电，为了解决其光伏发电规模化接入的技术难题，提升光伏发电系统设计水平，保障电网安全稳定运行，首要解决的问题就是确保接入电网的光伏电站具有一定抗电网扰动能力和低电压穿越能力，避免电网发生电压频率扰动或故障时，导致光伏电站大规模脱网事故的发生，直接影响青海电网的安全稳定运行。根据GB／T 19964—2012《光伏发电站接入电力系统技术规定》要求，光伏发电站并网运行必须进行电压、频率适应能力和低电压穿越(LVRT)能力的检测。该文研究了高海拔地理环境对检测技术的影响、具备兼容性的检测技术、低电压穿越检测中的阻抗复用技术、操作过电压防护技术、移动式车载检测中的监控技术等，主要目的是用于青海、西藏等西北高海拔地区的光伏电站并网前电网扰动适应和低电压穿越能力的检测。该项目在国内首次完成了满足海拔4000m及以下地区的并网光伏电站电网扰动模拟和电网故障模拟移动检测平台，并成功在青海海南州共和县开展了现场测试。对空载、负载条件下光伏电站的电网适应性能力进行了检测。对轻载、重载条件下光伏电站对称、不对称两种故障下的低电压穿越能力包含零电压穿越进行了检测，证明了研究成果的有效性。项目研究建设的检测平台正式投入运行，填补了该领域的空白。标志着中国已具备了高海拔并网光伏电站检测能力，为中国西北地区大面积高海拔并网光伏电站的安全稳定运行的检测工作提供了重要技术装备以及运行经验，极具推广应用价值。研究成果可广泛用于高海拔地区并网光伏电站电压、频率适应能力和低电压穿越能力的检测。确保并网光伏电站并网质量，保障电网安全稳定运行，促进中国西北地区太阳能资源的合理、高效、有序开发。

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