提高光伏電站電網友好性，迫在眉睫！
光伏產業網訊
發布日期：2021-03-12
核心提示：
提高光伏電站電網友好性，迫在眉睫！
2020年9月舉行的聯合國大會上，習近平主席承諾中國將在2030年前實現碳排放達峰，并在2060年前實現碳中和。毫無疑問，新能源發電將迎來新一輪的高速發展機遇。
然而，新能源發電普遍具有波動性強、調控能力差、暫態弱支撐等特點，對電網安全穩定運行帶來較大挑戰，解決“電網友好性”相關問題，是新能源大規模發展和應用的重要一環，也是助力“碳中和”目標早日實現所必須解決的問題。
一、新能源“電網適應能力不足”已經暴露
高比例的新能源，改變了傳統電力系統以火力同步發電機為主的運行方式。
在新能源占比較低的時候，其并網性能對電網影響有限，但是在高比例新能源滲透率的情況下，其并網性能將直接影響到電網的安全運行。
2020年底，全國風電、光伏累計裝機占比達到24.3%，青海甚至達到60%，電網友好性相關問題已經到了迫在眉睫必須解決的時刻!
2019年8月9日，英國發生大規模停電事故，最終造成英格蘭與威爾士大部分地區停電，約有100萬人受到停電影響。2016年9月28日，新能源滲透率高達50%的南澳大利亞州，受臺風和暴雨等極端天氣影響，引起電壓跌落導致大量風機脫網，致使南澳大利亞州大停電50小時。
上述兩個案例的發生，都和高比例的新能源占比有關，中國電網中局部的新能源電站脫網問題也時有發生，過電壓問題、諧振問題、電壓穩定問題、次同步振蕩等這一系列問題背后，都和我國新能源比例快速攀升直接相關。這些問題充分暴露了新能源發電的電網適應能力不足。
二、逆變器廠家“比拼”電網友好能力
針對快速發展的新能源，各國電力監管機構不斷加強監管要求。作者走訪了解到，中國、美國、歐洲、拉美等主要市場過去幾年均密集出臺了新能源監管政策，部分技術指標甚至對頭部制造商都造成挑戰。2020年初，逆變器廠家也逐步意識到電網友好性可能成為其產品的主要賣點之一，通過多種渠道宣傳電網友好特性。例如，以低短路容量比為指標的弱電網適應能力(短路容量比是衡量電網強弱的一個指標，短路容量比越低，電網越容易受到新能源的影響)，并且成為設備價格、效率之外的又一個比拼項目。 “短路比”(國際上對應概念為Short Circuit Ratio，SCR)用于表征新能源電站并網點的電網強弱。
在較低的SCR情況下，逆變器注入的任何擾動都將被弱電網放大。因此電站在弱電網情況下保持穩態運行、完成暫態故障穿越、維持電能質量變得更加困難;但是如任何一方面性能不達標，都有可能導致電站發生脫網、震蕩、諧波大幅提高、甚至設備損壞等問題或事故。
澳洲多個集中式方案光伏電站，不滿足電網新要求，導致電站無法并網，造成客戶經濟損失 目前，行業內已經有很多企業宣稱可支持低SCR，但是否真正有此技術實力并確保并網安全，亟需行業有關部門、機構認真考證和檢驗。否則，國外大規模停電事故，很有可能在國內上演。盡管行業內對電網友好的重要性有共識，實際落地效果與預期總有偏差。在新能源滲透率急速提高的背景下，改進逆變器并網控制性能，使之與弱電網特征相適應，甚至更好的支撐電網，成為行業迫切需要重視的問題。
三、并網要真實力，真實例
2021年伊始，各光伏企業陸續推出新技術、新特性的新產品。可以發現，電網并網技術依然是廠家宣傳中的重點，部分頭部廠家在2020年基礎上更進一步，例如提出短路容量比1.2適應能力(即適應含有極高比例新能源的電網)，為新能源的健康發展鋪平道路。欣喜之余，行業仍需冷靜思考與仔細甄別。技術規格應該是經過實驗室和現場充分驗證的結論，要防止片面的追求和呈現單方面的指標，而脫離了實際運行環境。在實際環境中，電網強度實時波動，電網結構、特征多種多樣，負載類型多變，新能源電站如何完整地應對各類運行工況的挑戰，依然是當今需要不斷探究的問題。為了真正實現光伏新能源成為中國電力的主力能源，還需要行業相關主管部門、發電企業、設備廠家、行業監管者的齊心協作。這些年，雖然行業整體技術水平有了大幅提升，但一些亂象問題依然存在。同樣規格、都宣稱可支持SCR1.5的逆變器，在實際應用中差別很大。比如，在實驗室測試中，有些逆變器廠家在弱電網SCR1.5工況下可以保持良好運行，有的則早早關機脫網;當設備在現場投運后，有的可以在弱電網環境下穩定運行，有的則告警不斷、頻繁脫網，甚至燒毀被迫停電整改。以東北某電站真實案例說明：該電站劃分2個區塊分別用了兩個廠家的逆變器設備，2020年某一天現場由于天氣原因發生低電壓問題，是真正考驗設備的低電壓穿越能力的時候，結果其中一個廠家逆變器順利完成了低電壓穿越，該區塊正常運行，而另外一個廠家逆變器卻出現大面積跳閘，導致停電2周，設備也出現了大量損壞?？梢姡⒕W需要真實力。在2020年，某大型發電企業委托第三方權威實驗室，盲測了當前市場的幾個主力產品的并網友好性相關指標，結果讓人大跌眼鏡，其中只有一款產品滿足其宣稱指標，其余都和宣傳的偏離甚大，如下表以低穿、諧波、弱電網支撐等指標為例：
四、實驗室實際測試數據
當前，行業內既有具備高技術水平的廠家，也有濫竽充數的。長此以往，會降低外界對行業發展前景的信心!很多時候，規范行業的發展，光靠企業自覺是不夠的，建議產業鏈相關部門要加強監管、監督測試，權威認證機構也要加強盲測、盲查力度，大型發電企業也應建立自己的測試機構或者委托權威機構，主動對逆變器電網適應能力的真實水平進行檢測。
規范行業行為，促進行業發展，道阻且長，行則將至。響應“3060”的號召，“十四五”新能源比例必將大幅提升，電網友好問題，已迫在眉睫;我們呼吁更多的優秀廠家，整個產業鏈共同努力，共同創新，才能真正實現光伏的主力能源理想。