光伏零电压穿越_如何降低太阳能光伏发电成本

大家好！今天让小编来大家介绍下关于光伏零电压穿越_如何降低太阳能光伏发电成本的问题，以下是小编对此问题的归纳整理，让我们一起来看看吧。

文章目录列表:

低电压穿越频繁触发

低电压穿越：当电网故障或扰动引起风电场并网点的电压跌落时，在电压跌落的范围内，风电机组能够不间断并网运行。对于光伏电站当电力系统事故或扰动引起光伏发电站并网电压跌落时，在一定的电压跌落范围和时间间隔内，光伏发电站能够保证不脱网连续运行。

基本要求

对于风电装机容量占其他电源总容量比例大于5%的省（区域）级电网，该电网区域内运行的风电场应具有低电压穿越能力。

风电场低电压穿越要求

右图为对风电场的低电压穿越要求。

a) 风电场内的风电机组具有在并网点电压跌至20%额定电压时能够保证不脱网连续运行625ms的能力；

b) 风电场并网点电压在发生跌落后2s内能够恢复到额定电压的90%时，风电场内的风电机组能够保证不脱网连续运行。

考核要求

对于电网发生不同类型故障的情况，对风电场低电压穿越的要求如下：

a) 当电网发生三相短路故障引起并网点电压跌落时，风电场并网点各线电压在图中电压轮廓线及以上的区域内时，场内风电机组必须保证不脱网连续运行；风电场并网点任意线电压低于或部分低于图中电压轮廓线时，场内风电机组允许从电网切出。

b) 当电网发生两相短路故障引起并网点电压跌落时，同理。

c) 当电网发生单相接地短路故障引起并网点电压跌落时，风电场并网点各相电压在图中电压轮廓线及以上的区域内时，场内风电机组必须保证不脱网连续运行；风电场并网点任意相电压低于或部分低于图中电压轮廓线时，场内风电机组允许从电网切出。

有功恢复

对电网故障期间没有切出电网的风电场，其有功功率在电网故障切除后应快速恢复，以至少10%额定功率/秒的功率变化率恢复至故障前的值。

无功支撑

对于百万千瓦（千万千瓦）风电基地内的风电场，其场内风电机组应具有低电压穿越过程中的动态无功支撑能力，要求如下：

a) 电网发生故障或扰动，机组出口电压跌落处于额定电压的20%~90%区间时，机组需通过向电网注入无功电流支撑电网电压，该动态无功控制应在电压跌落出现后的30ms内响应，并能持续300ms的时间。

b) 机组注入电网的动态无功电流幅值为：K(1.0-Vt)In。 In为机组的额定电流；Vt为故障区间机组出口电压标幺值；Vt=V/Vn,其中V为机组出口电压实际值，Vn为机组的额定电压，K≥2。

必要性

据国家电力监管委员会2011年第四号《风电安全监管报告》统计，仅2011年一年，我国发生规模超过10万千瓦的风电机组脱网事故193次，超过50万千瓦的大型事故12次。风电机组脱网事故给电网安全稳定运行和可靠供电带来很大风险，同样也使风电场业主遭受电量损失。

据事故调查分析，部分并网运行的风电机组不具备低电压穿越能力，且故障期间未能有效地提供动态无功支撑，是造成风电大规模脱网的主要原因之一。当风电场不具备低电压穿越能力，电力系统发生扰动故障导致大量风电机组被切除时，系统潮流会发生严重转移，电网电压和频率均受到影响，不利于系统的稳定运行。

为维持电力系统的安全稳定运行和保证风电场并网安全，对风电场提出低电压穿越的要求是必要的。低电压穿越要求是电力系统功率平衡与频率稳定的需要，也是局部电网电压稳定及电压恢复的需要。[1]

3机组造价编辑

风电机组低电压穿越（LVRT）能力的深度对机组造价影响很大,根据实际系统对风电机组进行合理的LVRT能力设计很有必要。对变速风电机组LVRT原理 进行了理论分析,对多种实现方案进行了比较。在电力系统仿真分析软件DIgSILENT/PowerFactory中建立双馈变速风电机组及LVRT功能 模型。以地区电网为例,详细分析系统故障对风电机组机端电压的影响,依据不同的风电场接入方案计算风电机组LVRT能力的电压限值,对风电机组进行合理的 LVRT能力设计。结果表明,风电机组LVRT能力的深度主要由系统接线和风电场接入方案决定，设计风电机组LVRT能力时,机组运行曲线的电压限值应根 据具体接入方案进行分析计算。

4解决方法编辑

需要改动控制系统，变流器和变桨系统。我国的标准将是20%电压，625ms，接近awea(american wind energy association)[美国风能协会]的标准。

针对不同的发电机类型有不同的实现方法，最早采用也是最普遍的方案是采用CROWBAR,有的已经安装在变频器之中，根据不同的系统要求选择低电压穿越能力的大小，即电压跌落深度和时间，具体要求根据电网标准要求。

风电制造商采用得较多的方法，其在发电机转子侧装有crowbar电路，为转子侧电路提供旁路，在检测到电网系统故障出现电压跌落时，闭锁双馈感应发电机 励磁变流器，同时投入转子回路的旁路（释能电阻）保护装置,达到限制通过励磁变流器的电流和转子绕组过电压的作用，以此来维持发电机不脱网运行（此时双馈 感应发电机按感应电动机方式运行）。也就是在变流器的输出侧接一旁路CROWBAR，先经过散热电阻,再进入三相整流桥,每一桥臂上为晶闸管下为一二极 管，直流输出经铜排短接.当低电压发生后,无功电流均有加大，有功电流有短时间的震荡，过流在散热电阻上以热的形式消耗,按照不同的标准，能坚持的时间要 根据电压跌落值来确定。当然，在直流环节上也要有保护装置.详细就不讨论。FRT的实物与可供大家参考。但是大家所提到的FRT只是老式的,新式是在直流环节有保护装置，但输出侧仍是无源CROWBAR。

crowbar触发以后，按照感应电动机来运行，这个只能保证发电机不脱网，而不能向电网提供无功，支撑电网电压。LVRT能提供电网支撑的风机很少，这个是LVRT最高的level。德国已经制定标准了。最后还是得增加转子变频器的过流能力。[2]

5实现技术编辑

风电场低电压穿越能力的最终实现还是基于风电机组低电压穿越能力的实现，因此风电机组具有低电压穿越能力尤为重要。

电网电压跌落对并网风电机组有着较大的影响。暂态过程导致发电机中出现的过电流会损坏电力电子器件，附加的转矩、应力过大则会损坏风电机组的机械部件。对于双馈式变速风电机组，在电网发生故障导致机端电压跌落时，发电机定子电流增加，快速增加的定子电流会导致转子电流急剧上升，另外由于发生故障时风轮吸收的风能不会明显减少，而风电机组由于机端电压降低，不能正常向电网输送有功功率，即有一部分能量无法输入电网，这些不平衡能量将导致风电机组出现直流环节电容充电、直流电压快速上升、风电机组加速等一系列问题。

要实现风电机组的低电压穿越，其关键是风电机组变流器保护和主控及桨距角控制的配合。实现双馈式变速风电机组低电压穿越能力的常用技术有两种：一是在机组转子与变流器之间增加一个旁路电路，故障时投入旁路电路将转子侧变流器短路，保证变流器避开过电流的冲击，从而起到保护作用；二是在两个变流器之间的直流环节加入能量泄放模块，当检测到直流电压过高则触发该模块以泄放多余的不平衡能量。

风电机组的低电压穿越能力可以通过使用电压跌落发生装置对风电机组进行低电压穿越测试来证明。不同风况对应了不同能量水平下的风电机组低电压穿越特性，因此需要分别进行测试，这使得风电机组低电压穿越测试的周期较长，一般需要2个月左右。等待各种合适风况所耗费的时间，占据了测试的大部分。其次，风电机组厂商需要进行前期摸底试验和低电压穿越控制策略的改进调整，也占用了较多时间。[1]

6穿越测试编辑

金风科技于10月下旬率先在国内通过规模化工况条件下的低电压穿越测试。此举印证了直驱永磁的天然并网优势，将有力推动金风科技全面打造“电网友好型”产品，进一步为客户发现和创造价值。

本次测试地点位于甘肃瓜州自主化示范风电场，项目装机总容量为30万千瓦，全部采用了金风科技1.5MW直驱永磁风力发电机组。测试之前，金风科技在一天之内即完成对全部参测22台机组的低电压穿越升级改造。在西北电网甘肃瓜州东大桥变电站330kV人工单相短路试验条件下，有19台机组在大风满发工况下成功实现不对称低电压穿越，一次性通过比例高达86.4%。电网和投资商对此次测试结果表示了一致认可。

低电压穿越是当电网故障或扰动引起风电场并网点电压跌落时，在一定电压跌落的范围内，风力发电机组能够不间断并网，从而维持电网的稳定运行。在此之前，金风科技已于2010年6月在德国通过由Windtest验证的低电压穿越测试，并于2010年8月在国内通过由中国电力科学研究院验证的低电压穿越测试。

本次测试则是国内首次由数十台机组在实际运行条件下进行的工况测试，因此测试数据也更加具有实际应用价值和普遍说服力。[3]

7相关信息编辑

新的电网规则要求在电网电压跌落时，风力发电机能像传统的火电、水电发电机一样不脱网运行，并且向电网提供一定的无功功率，支持电网恢复，直到电网电压恢复，从而“穿越”这个低电压时期(区域)，这就是低电压穿越(LVRT)。

双馈风电机组低压穿越技术的原理：在外部系统发生短路故障时，双馈电机定子电流增加，定子电压和磁通突降，在转子侧感应出较大的电流。转子侧变流器直接串连在转子回路上，为了保护变流器不受损失，双馈风电机组在转子侧都装有转子短路器。当转子侧电流超过设定值一定时间时，转子短路器被激活，转子侧变流器退出运行，电网侧变流器及定子侧仍与电网相连。一般转子各相都串连一个可关断晶闸管和一个电阻器，并且与转子侧变流器并联。电阻器阻抗值不能太大，以防止转子侧变流器过电压，但也不能过小，否则难以达到限制电流的目的，具体数值应根据具体情况而定。外部系统故障清除后，转子短路器晶闸管关断，转子侧变流器重新投入运行。在定子电压和磁通跌落的同时，双馈电机的输出功率和电磁转矩下降，如果此时风机机械功率保持不变则电磁转矩的减小必定导致转子加速，所以在外部系统故障导致的低电压持续存在时，风电机组输出功率和电磁转矩下降，保护转子侧变流器的转子短路器投入的同时需要调节风机桨距角，减少风机捕获的风能及风机机械转矩，进而实现风电机组在外部系统故障时的LVRT功能。

风力发电技术领先的国家，如丹麦、德国、美国已经相继定量的给出了风力发电系统的低电压穿越的标准。图为美国电网LVRT标准，从图中曲线可以看出:曲线以上的区域是风电场需要保持同电力系统连接的部分，只有在曲线以下的区域才允许脱离电网。风电场必须具有在电网电压跌落至额定电压15%能够维持并网运行625ms的低电压穿越能力;风电场并网点电压在发生跌落故障后3s内能够恢复到额定电压的90%时，风电场必须保持并网运行。只有当电力系统出现在曲线下方区域所示的故障时才允许脱离电网

如何降低太阳能光伏发电成本

低电压穿越：当电网故障或扰动引起风电场并网点的电压跌落时，在电压跌落的范围内，风电机组能够不间断并网运行。

对于光伏电站当电力系统事故或扰动引起光伏发电站并网电压跌落时，在一定的电压跌落范围和时间间隔内，光伏发电站能够保证不脱网连续运行。

低电压穿越网

英文:Low voltage ride through

缩写: LVRT

低电压穿越（LVRT），指在风力发电机并网点电压跌落的时候，风机能够保持并网，甚至向电网提供一定的无功功率，支持电网恢复，直到电网恢复正常，从而“穿越”这个低电压时间(区域)。LVRT是对并网风机在电网出现电压跌落时仍保持并网的一种特定的运行功能要求。不同国家(和地区)所提出的LVRT要求不尽相同。目前在一些风力发电占主导地位的国家，如丹麦、德国等已经相继制定了新的电网运行准则，定量地给出了风电系统离网的条件（如最低电压跌落深度和跌落持续时间），只有当电网电压跌落低于规定曲线以后才允许风力发电机脱网，当电压在凹陷部分时，发电机应提供无功功率。这就要求风力发电系统具有较强的低电压穿越（LVRT）能力，同时能方便地为电网提供无功功率支持，但目前的双馈型风力发电技术是否能够应对自如，学术界尚有争论，而永磁直接驱动型变速恒频风力发电系统已被证实在这方面拥有出色的性能。

低电压穿越技术的技术规范

推动点一

发挥好“领跑者”计划的引领作用

据记者了解，我国的光伏产业过去十年主要靠三个方面来降本：一是经验曲线，学习国外；二是规模效应，成本迅速下降；三是技术创新。目前经验曲线的效用已很低，规模效应降本也已接近“地板”，持续的技术创新则成为当下推动光伏产业升级发展、最终实现平价上网的最有效的手段。光伏“领跑者”计划实施一年多来，高效高可靠产品普及与推广迅速加快。对先进技术的引导作用和光伏产品效率提升也十分明显。

记者查阅了一份《山西大同采煤沉陷区国家先进技术光伏示范基地2015年项目招商文件》，其中对光伏基地电站建设指标有严格的规定：如光伏电站首年系统效率不低于81%；单晶组件效率达到17%以上，多晶硅光伏组件转换效率不低于16.5%；逆变器应具备零电压穿越功能、最高转换效率不低于99%、综合效率不低于98.2%等。很明显，部分技术含量低的光伏组件产品和实力不强的中小企业将很难参与该计划。

作为我国首个“领跑者”计划项目———大同采煤沉陷区国家先进技术光伏示范基地的一期工程已于去年6月底并网发电。

据了解，该项目共使用101.6万千瓦光伏组件，其中单晶硅组件60.9万千瓦，占比60%。目前全国已有多个省份启动了“领跑者”基地项目招标工程，竞标成功的企业一般都在业内有较高知名度，且技术实力强。

如成功中标去年“领跑者”基地项目的协鑫新能源、英利能源等企业就是最好的例子。

另外，目前天合光能、汉能控股、晋能科技、阿特斯、晶科能源等众多有实力的光伏企业也都纷纷加入光伏“领跑者”计划。

据相关部门测算，与常规的组件相比，“领跑者”先进技术组件在几乎不增加成本的情况下实现了单位面积装机容量5%~8%的提升，对促进光伏发电成本的下降有明显影响。如今，在“领跑者”计划的引领下，不仅“领跑者”基地项目对先进技术和转换效率有明确标准，其他光伏项目也开始主动向“领跑者”看齐。例如，去年国内多个主流电站投资商在大型集中招标过程中，要求一般项目设备产品也需满足“领跑者”计划效率标准

李世民对记者说，今年国家还将出台升级版的“领跑者”计划，会更加注重技术先进性，相关部门应充分发挥“领跑者”计划的技术引领作用，让更多新技术在光伏领域得到应用，这势必将会有效推动光伏发电成本的下降。

推动点二

全面实施竞价上网

2016年5月30日，国家发展改革委、能源局联合下发了《关于完善光伏发电规模管理和实施竞争方式配置项目的指导意见》。如今，在这个指导意见框架下，充分发挥市场机制作用，把光伏行业的发展潜力给激活了。这在光伏“领跑者”计划项目招标上表现的尤为明显。

据了解，基于上述指导意见，2016年的光伏“领跑者”计划专门增加了竞价上网的内容。其中去年10，在内蒙古乌海“领跑者”项目竞标中，英利能源以0.45元/千瓦时的超低价格成功竞标，这一电价低于当前的民用电价，让业内颇为震惊。似乎让人们看到了光伏平价上网的曙光。

据参与乌海光伏“领跑者”项目招标的相关企业负责人透露，部分企业之所以敢于“低价竞争”，主要原因还是目前光伏组件价格在不断下跌。另外一个原因则是“领跑者”项目中标企业可以优先上网、优先拿到补贴，因此，在这种情况下，拥有较好的付款条件、启用最好的管理团队，动用最好的资本资源，使得类似于0.45元/千瓦时的价格也有可能实现微利。

纵观全球光伏市场，一些国家通过竞价上网同样也使得光伏发电价格实现了大幅下降。例如，2016年在阿联酋的光伏项目招标中，最低价格为2.42美分/千瓦时；在近日印度的一个光伏项目招标中，最低价仅为2.99美分/千瓦时。

李世民告诉记者，竞价上网既是光伏产业发展的一个过程，同时也是“领跑者”项目招标的一个手段，通过竞争可以重新洗牌，不具备技术优势的企业将退出竞争。目的就是要促使光伏企业加快技术创新步伐，提高转换效率，降低度电成本。

国家能源局新能源和可再生能源司副调研员邢毅腾日前表示，2016年主要在8个“领跑者”基地采用竞价上网模式公开招标，平均每个项目比当地光伏标杆上网电价降了2毛钱，预计节省补贴15亿元。2016年并未对普通项目采取竞价上网模式，为了促使光伏行业更快地降低成本，今年对普通项目也将采取竞价上网模式。

推动点三

优化电站规划设计

“在上网电价下调的同时，普通光伏电站项目也将全面开启竞价机制，由此，光伏电站将逐渐进入‘微利’时代。在目前光伏发电应用模式多样化发展和光伏制造技术水平快速提升的前提下，如何强化光伏电站建设前的精细化设计和设备选型工作，对于进一步降低光伏发电度电成本显得越来越重要。”业内人士对记者说。

中国电建西北勘测设计研究院光电分院院长肖斌在近日召开的第二届光伏电站设计与设备选型研讨会上表示，通过精细化、定制化的设计规则，将环境友好、景色优美与生态效益、经济效益等跨界融入到了光伏电站项目规划设计理念中，为光伏电站提出了新的设计理念。

要想进行精细化、定制化的设计，光伏电站在规划选址的时候，就需要考虑土地资源的综合利用。例如，可以采用农光互补、渔光互补、牧光互补等形式建设光伏电站，这样可把传统产业的效益和光伏的效益进行一个互补和提升，最终实现生态效益与经济效益的双丰收。

另外，针对复杂地形光伏电站的设计，三峡新能源总工程师吴启仁在上述研讨会上表示：“我们应该对光伏子阵倾角及组串进行详细摸底，挑选坡度、朝向有利于光伏电站布置区域，要规避周围高大建筑物，在土地条件允许的前提下，综合分析加大组件支架单位前后排间距，延长发电时间。”李世民还告诉记者，目前光伏电站设计可以优化的空间还有很多。例如，增加光伏组件的装机容量，可以提高发电量，减少逆变器的数量，可以节省成本，本质都是提高电站的收益率；电缆的损耗和使用量，也是优化设计重点要考虑的，通常电缆的敷设量，和阵列的排布、串并联走线、地形地貌、逆变房的位置有关。

在设备选型方面，如采用1500伏直流系统，可以有效降低直流电缆损耗，提高系统效率。据了解，其中协鑫在江苏阜宁东沟30兆瓦农光互补光伏电站中采用了1500伏直流系统，在不增加电缆造价的情况下降低了光伏电站直流侧线损约30%，提高了整个光伏电站系统效率约0.4%。

1、适用于光伏发电站并网验收、风电场接入并网验收、光伏逆变器型式试验、风力发电机组的低电压穿越检测平台，包括主要设备及其辅助设备的功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求。

1、要求该检测平台能够同时满足现场安装在风电场的单台风电机组低电压穿越能力检测，满足光伏发电站并网接入验收的低电压穿越能力检测，满足光伏逆变器与风电发电机组的型式试验的低电压穿越试验检测。

1、所提出的是最低限度的技术要求,并未对一切技术细节做出规定,也未充分引述有关标准和规范的条文。供方应保证提供符合本规范书和工业标准的优质产品。 1、环境条件

a)户外环境温度要求：－40℃~ 50℃；

b) 户外环境湿度要求：0~90% ；

c) 海拔高度： 0~2000米（如果超过2000米，需要提前说明）。

2、安装方式：标准海运集装箱内固定式安装。

3、储存条件

a）环境温度 －50℃～50℃；

b）相对湿度 0～95% 。

4、工作条件

a)环境温度 －40 oC～40oC；

b)相对湿度 10%～90%，无凝露。

5、电力系统条件

a) 电网电压最高额定值为35kV，电压运行范围为31.5kV~40.5kV；同时也可以同时满足10kV\20kV电网电压的试验检测。

b) 电网频率允许范围：48~52Hz；

c) 电网三相电压不平衡度：<= 4%；

d) 电网电压总谐波畸变率：<= 5%。

6、负载条件

负载包括直驱或双馈式等风力发电机组，其总容量不大于6.0MVA。其控制和操作需要满足国家关于风电机组电电压穿越测试与光伏发电站的相关测试规程技术要求。

本检测平台能够同时满足同等条件下光伏电站或光伏逆变器的低电压穿越能力测试。

7、接地电阻：<=5Ω。