火電機(jī)組聯(lián)合光伏發(fā)電適應(yīng)性計(jì)算導(dǎo)則

ICSxx.xxxAXX備案號(hào)T/CECAXX備案號(hào)中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)標(biāo)準(zhǔn)T/CECXXX—202X火電機(jī)組聯(lián)合光伏發(fā)電適應(yīng)性計(jì)算導(dǎo)則Guideforadaptabilitycalculationofsynchronousgeneratorcombinedwithphotovoltaicpowergeneration（征求意見(jiàn)稿）201X-XX-XX發(fā)布 201X-XX-XX實(shí)施中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)發(fā)布本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1-2009《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫(xiě)》給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)提出。本標(biāo)準(zhǔn)由電力行業(yè)電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：。本標(biāo)準(zhǔn)為首次發(fā)布。本標(biāo)準(zhǔn)在執(zhí)行過(guò)程中的意見(jiàn)或建議反饋至中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化管理中心（北京白廣路二條一號(hào)，100761）o本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1-2009《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫(xiě)》給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)提出。本標(biāo)準(zhǔn)由電力行業(yè)電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：。本標(biāo)準(zhǔn)為首次發(fā)布。本標(biāo)準(zhǔn)在執(zhí)行過(guò)程中的意見(jiàn)或建議反饋至中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化管理中心（北京白廣路二條一號(hào)，100761）oTOC\o"1-5"\h\z前言131范圍62規(guī)范性引用文件63術(shù)語(yǔ)和定義64廠用光伏發(fā)電站典型接線方式65分析計(jì)算要求76分析步驟及技術(shù)要求87分析報(bào)告12火電機(jī)組聯(lián)合光伏發(fā)電適應(yīng)性計(jì)算導(dǎo)則1范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了火電機(jī)組聯(lián)合光伏發(fā)電適應(yīng)性計(jì)算的項(xiàng)目、原則及方法等，作為設(shè)計(jì)及科研部門(mén)火電機(jī)組聯(lián)合光伏發(fā)電適應(yīng)性分析計(jì)算的依據(jù)。本標(biāo)準(zhǔn)適用于光伏發(fā)電站接入燃煤（燃?xì)猓┌l(fā)電廠站的相互影響分析工作。2規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB38755電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則GB/TGB/TGB/TGB/TGB/TGB/TGB/TNB/TDL/TDL/TDL/TDL/T1232614549GB/TGB/TGB/TGB/TGB/TGB/TGB/TNB/TDL/TDL/TDL/TDL/T12326145491554326399328263289238969320041167123412351502電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波電能質(zhì)量三相電壓不平衡電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制技術(shù)導(dǎo)則光伏發(fā)電系統(tǒng)建模導(dǎo)則光伏發(fā)電系統(tǒng)模型及參數(shù)測(cè)試規(guī)程電力系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變器技術(shù)規(guī)范同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)建模導(dǎo)則電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定計(jì)算技術(shù)規(guī)范同步發(fā)電機(jī)原動(dòng)機(jī)及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)實(shí)測(cè)與建模導(dǎo)則廠用電繼電保護(hù)整定計(jì)算導(dǎo)則3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件:3.1廠用光伏發(fā)電站auxiIiaryphotovoItaicpowerstation作為獨(dú)立電源接入升壓站母線、通過(guò)發(fā)電廠備用變壓器接入升壓站母線及接入廠用母線等接線方式下的光伏發(fā)電站。4廠用光伏發(fā)電站典型接線方式典型接線方式一光伏發(fā)電站通過(guò)獨(dú)立變壓器接入到發(fā)電廠升壓站母線。典型接線方式二光伏發(fā)電站通過(guò)發(fā)電廠備用變壓器接入到發(fā)電廠升壓站母線，光伏發(fā)電站電源可作為發(fā)電機(jī)組廠用電備用電源或直接通過(guò)備用變壓器并入電網(wǎng)。典型接線方式三光伏發(fā)電站多路饋線分散式接入到發(fā)電廠廠用高壓母線或低壓母線，作為電廠廠用電一部分。5分析計(jì)算要求計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算項(xiàng)目包含以下幾項(xiàng)，可根據(jù)電網(wǎng)分析計(jì)算需求增加。a）潮流及電壓無(wú)功分析。b）電能質(zhì)量分析。c）短路電流安全校核。d）靜態(tài)穩(wěn)定校核。e）小擾動(dòng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定分析。f）單一元件大擾動(dòng)故障分析。g）電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置校核。h）適應(yīng)性總體評(píng)價(jià)及建議。計(jì)算原則a）廠用光伏在設(shè)計(jì)階段宜開(kāi)展光伏發(fā)電站接入燃煤（燃?xì)猓┌l(fā)電廠站的相互影響分析工作。b）對(duì)經(jīng)分析存在問(wèn)題的項(xiàng)目應(yīng)開(kāi)展專(zhuān)項(xiàng)實(shí)測(cè)試驗(yàn)，并有針對(duì)性地開(kāi)展技術(shù)研究工作。c）計(jì)算工況安排，按照光伏電站以及火電機(jī)組運(yùn)行特點(diǎn)，按表1設(shè)定分析的工況條件。表1工況條件序號(hào)發(fā)電機(jī)功率光伏功率備注120%額定有功功率100%額定有功功率對(duì)應(yīng)用電低谷（日低谷）、機(jī)組深度調(diào)峰時(shí)段2100%額定有功功率100%額定有功功率對(duì)應(yīng)用電高峰時(shí)段3100%額定有功功率0對(duì)應(yīng)夜間用電高峰時(shí)段420%額定有功功率0對(duì)應(yīng)夜間用電低谷時(shí)段50100%額定有功功率對(duì)應(yīng)火電機(jī)組停機(jī)6050%額定有功功率對(duì)應(yīng)火電機(jī)組停機(jī)計(jì)算條件a）廠用光伏系統(tǒng)一次、二次設(shè)計(jì)圖紙及主要電氣設(shè)備銘牌數(shù)據(jù)。b）發(fā)電廠電氣系統(tǒng)一次、二次設(shè)計(jì)圖紙及主要電氣設(shè)備銘牌數(shù)據(jù)。c）光伏組件數(shù)據(jù)：標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試環(huán)境下的光伏組件I-V特性曲線及其電氣性能參數(shù)、開(kāi)路電壓、短路電流、最大功率、最大功率點(diǎn)電壓、最大功率點(diǎn)電流等。d）逆變器數(shù)據(jù)：滿載MPPT直流電壓范圍、MPPT工作點(diǎn)直流電壓、直流母線電容、最大直流側(cè)允許電壓階躍量、額定輸出功率、網(wǎng)側(cè)額定電壓、網(wǎng)側(cè)電壓允許范圍、功率因數(shù)范圍、保護(hù)參數(shù)、橋臂輸出濾波等效感抗、逆變器的機(jī)電模型及參數(shù)。e）勵(lì)磁系統(tǒng)建模已完成并提供報(bào)告。f）調(diào)速系統(tǒng)建模已完成并提供報(bào)告。g）發(fā)電廠繼電保護(hù)定值整定報(bào)告。6分析步驟及技術(shù)要求潮流分析運(yùn)行方式安排a）光伏發(fā)電站采用等值模型，一個(gè)光伏發(fā)電單元等值為一個(gè)電源節(jié)點(diǎn)，等值后的系統(tǒng)示意圖見(jiàn)圖lob）考慮火電機(jī)組開(kāi)停機(jī)計(jì)劃、負(fù)荷曲線、廠用電負(fù)荷曲線及光伏發(fā)電站季節(jié)性負(fù)荷曲線，確定潮流計(jì)算的初始系統(tǒng)數(shù)據(jù)。C）考慮火電機(jī)組非計(jì)劃停機(jī)、深度調(diào)峰、連續(xù)連陰雨天氣、天氣突變等可能出現(xiàn)的極端工況，安排運(yùn)行方式。d）廠用電負(fù)荷按實(shí)際負(fù)荷曲線考慮，選擇廠用電負(fù)荷最大和最小值安排運(yùn)行方式。外部電網(wǎng)光伏發(fā)電單元外部電網(wǎng)圖1光伏發(fā)電站潮流計(jì)算用等值模型潮流計(jì)算a）發(fā)電機(jī)母線設(shè)為PV節(jié)點(diǎn)，母線電壓在0.9?1.05（標(biāo)幺值）范圍內(nèi)，光伏發(fā)電站如運(yùn)行在電壓給定模式則設(shè)定為PV節(jié)點(diǎn)，否則設(shè)定為PQ節(jié)點(diǎn)，廠用電母線設(shè)為PQ節(jié)點(diǎn)。b）按照發(fā)電機(jī)組及光伏發(fā)電負(fù)荷特點(diǎn)設(shè)置潮流計(jì)算工況見(jiàn)表lo潮流及電壓無(wú)功分析a）典型方式二和典型方式三需進(jìn)行廠內(nèi)潮流計(jì)算。廠內(nèi)潮流計(jì)算文件網(wǎng)架包括廠用電低壓母線、廠用電高壓母線、發(fā)電機(jī)母線、升壓站母線、無(wú)窮大系統(tǒng)母線、光伏發(fā)電站升壓變高壓母線、光伏發(fā)電站箱變高壓母線等電壓等級(jí)母線。需分析廠用變壓器潮流特點(diǎn)，重點(diǎn)分析廠用變壓器、主變壓器是否過(guò)載。b）典型方式一和典型方式二需進(jìn)行系統(tǒng)潮流計(jì)算°潮流計(jì)算文件網(wǎng)架包括廠用電高壓母線、發(fā)電機(jī)母線、升壓站母線、地區(qū)電網(wǎng)數(shù)據(jù)、光伏發(fā)電站升壓變高壓母線、光伏發(fā)電站箱變高壓母線等電壓等級(jí)母線。需分析光伏發(fā)電站并網(wǎng)變壓器、發(fā)電廠送出線路過(guò)載及線損情況。c）分析母線電壓偏差是否滿足標(biāo)準(zhǔn)GB/T12325規(guī)定。d）典型方式一和典型方式二需分析火電機(jī)組和光伏發(fā)電站自動(dòng)有功控制（AGC）的控制邏輯及相互影響。e）典型方式一和典型方式二需分析火電機(jī)組和光伏發(fā)電站自動(dòng)無(wú)功控制（AVC）的控制邏輯及相互影響。f）典型方式一和典型方式二需分析電廠出線NT故障是否會(huì)觸發(fā)安穩(wěn)裝置限負(fù)荷定值。電能質(zhì)量分析諧波影響分析a）查閱逆變器設(shè)備廠家提供的諧波電流技術(shù)數(shù)據(jù)，設(shè)定光伏逆變器出力為30%、50%、70%,100%額定容量等不同工況。b）參照GB/T14549計(jì)算公共電網(wǎng)接入點(diǎn)總諧波電流含量。c）基于諧波電流計(jì)算結(jié)果，參照GB/T14549計(jì)算公共電網(wǎng)接入點(diǎn)諧波電壓含量。電壓波動(dòng)與閃變a）宜采用電磁暫態(tài)仿真分析方法。b）設(shè)定光伏發(fā)電站出力為100%額定容量，火電機(jī)組出力為100%額定，模擬光伏發(fā)電站出力驟降至0。c）設(shè)定光伏發(fā)電站出力為100%額定，火電機(jī)組出力為100%額定，模擬火電機(jī)組出力驟降至0.d）測(cè)量其電壓波動(dòng)與閃變，應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)GB/T12326規(guī)定。三相電壓不平衡度查閱逆變器設(shè)備廠家提供的技術(shù)資料，其三相電壓不平衡度應(yīng)滿足GB/T15543規(guī)定。直流分量查閱逆變器設(shè)備廠家提供的技術(shù)資料，其注入到并網(wǎng)點(diǎn)的直流電流分量不應(yīng)超過(guò)其交流額定值的0.5%o2.5電能質(zhì)量測(cè)試按GB/T31365測(cè)量光伏電站各電壓等級(jí)母線電能質(zhì)量，驗(yàn)證電能質(zhì)量分析結(jié)果。3短路電流安全校核3.1數(shù)學(xué)模型DL/T1234規(guī)定的短路電流計(jì)算的數(shù)學(xué)模型適用于本標(biāo)準(zhǔn)。GB/T32826規(guī)定的光伏發(fā)電系統(tǒng)短路電流計(jì)算模型適用于本標(biāo)準(zhǔn)。短路電流計(jì)算對(duì)于三相短路，其短路電流計(jì)算公式為：缶=雨+%對(duì)于單相故障，其短路電流計(jì)算公式為：二3%kl-VSIZo+Zi+^l式中：IN-一逆變器額定電流，kA；k-一逆變器電流飽和系數(shù)，典型值取1.2?1.5；Uo-一短路點(diǎn)正常運(yùn)行電壓，取可能運(yùn)行的最高電壓，kV；2。、方、Z2-一分別為短路點(diǎn)的正序系統(tǒng)等值阻抗、負(fù)序系統(tǒng)等值阻抗、零序系統(tǒng)等值阻抗，3.3安全校核短路電流不超過(guò)各支路開(kāi)關(guān)遮斷容量，并留有裕度。6.4靜態(tài)功角穩(wěn)定校核6.4.1a)

b)

c)6.4.2a)數(shù)學(xué)模型6.4.1a)

b)

c)6.4.2a)數(shù)學(xué)模型GB/T32826規(guī)定的光伏發(fā)電系統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)模型適用于本標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)電機(jī)采用可精確模擬汽輪發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子的六繞組模型。DL/T1167規(guī)定的勵(lì)磁系統(tǒng)模型適用于本標(biāo)準(zhǔn)。靜態(tài)功角穩(wěn)定極限火電機(jī)組靜態(tài)功角穩(wěn)定極限功率采用電力系統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)計(jì)算程序,調(diào)整光伏發(fā)電站額定有功功率運(yùn)行，逐步增大火電機(jī)組有功功率,求得電站送出線路最大輸送功率即為靜態(tài)功角穩(wěn)定極限。b）光伏發(fā)電站靜態(tài)功角穩(wěn)定極限功率采用電力系統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)計(jì)算程序,調(diào)整火電機(jī)組額定有功功率運(yùn)行，逐步增大光伏發(fā)電站有功功率,求得電站送出線路最大輸送功率即為靜態(tài)功角穩(wěn)定極限。c）靜態(tài)功角穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)/Pj-Pz

Kp=-L—^x100%

Fz式中:Pj線路極限傳輸功率，MW；Pz--線路正常傳輸功率，MWo6.4.3a)

b)

c)靜態(tài)功角穩(wěn)定極限判據(jù)6.4.3a)

b)

c)正常運(yùn)行方式下，靜態(tài)功角穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)應(yīng)大于15%；在事故后或特殊運(yùn)行工況下，靜態(tài)功角穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)應(yīng)大于10%；應(yīng)分別計(jì)算火電機(jī)組和光伏發(fā)電站的靜態(tài)功角穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)。6.5小擾動(dòng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定分析6.5.1a)b)c)d)e)6.5.1a)b)c)d)e)DL/T1167規(guī)定的勵(lì)磁系統(tǒng)模型適用于本標(biāo)準(zhǔn)。DL/T1235規(guī)定的調(diào)速系統(tǒng)模型適用于本標(biāo)準(zhǔn)。光伏發(fā)電系統(tǒng)采用電磁暫態(tài)計(jì)算模型。發(fā)電機(jī)采用可精確模擬汽輪發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子的六繞組模型。汽輪發(fā)電機(jī)組軸系采用多質(zhì)量塊彈簧模型。圖2汽輪發(fā)電機(jī)組軸系多質(zhì)量塊模型圖中：HP、IP、LPA、LPB、GEN、EXC分別為高壓缸轉(zhuǎn)子、中壓缸轉(zhuǎn)子、低壓缸A轉(zhuǎn)子、低壓缸B轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子。狀態(tài)空間-復(fù)頻域?qū)嵱盟惴?.5.2.1火電機(jī)組聯(lián)合光伏發(fā)電系統(tǒng)小擾動(dòng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定分析采用以下實(shí)用算法：a）按電氣距離遠(yuǎn)近設(shè)定計(jì)算范圍，包括光伏發(fā)電、火電機(jī)組、其他電力電子設(shè)備等。b）計(jì)算不同運(yùn)行方式下整個(gè)系統(tǒng)的潮流分布及各狀態(tài)量穩(wěn)態(tài)值。c）對(duì)計(jì)算范圍內(nèi)各設(shè)備及系統(tǒng)的時(shí)域仿真模型在運(yùn)行點(diǎn)線性化，建立其小信號(hào)模型。d）形成特征矩陣，計(jì)算其特征值。e）辨識(shí)并分析發(fā)電機(jī)軸系扭振模態(tài)、本機(jī)振蕩模態(tài)的頻率、阻尼比等。f）分析各模式的參與因子、特征向量、靈敏度等。6.5.2.2穩(wěn)定結(jié)果判據(jù)基于特征值計(jì)算的結(jié)果，分析系統(tǒng)穩(wěn)定性，特征值需要滿足以下條件：a）所有模式的阻尼比大于0,即特征值實(shí)部小于0.b）通過(guò)參與因子矩陣分析與某一特定模式強(qiáng)相關(guān)的狀態(tài)量，分析結(jié)果與時(shí)域分析結(jié)果相互對(duì)照;時(shí)域分析法6.5.3.1火電機(jī)組聯(lián)合光伏發(fā)電系統(tǒng)小擾動(dòng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定分析宜采取狀態(tài)空間-復(fù)頻域法與時(shí)域分析法相結(jié)合的形式。6.5.3.2時(shí)域分析法時(shí)間應(yīng)超過(guò)10個(gè)系統(tǒng)振蕩最大周期，系統(tǒng)振蕩周期可通過(guò)特征值法得出。6.5.3.3設(shè)置特定故障小擾動(dòng)，輸出特征值分析法中相關(guān)的狀態(tài)變量。5,3.4對(duì)各狀態(tài)變量曲線進(jìn)行快速傅里葉變換，分析其振蕩頻率，與特征值法結(jié)果相互對(duì)照。5.3.5可采用級(jí)數(shù)分析工具分析時(shí)域的特征值，對(duì)時(shí)域分析結(jié)果的狀態(tài)變量曲線進(jìn)行分析，得出各振蕩模式的阻尼比和振蕩頻率。單一元件大擾動(dòng)故障分析分別設(shè)置單一元件大擾動(dòng)故障，如光伏全部脫網(wǎng)、火電機(jī)組跳機(jī)、火電機(jī)組失磁、送出線路跳閘、送出線路或母線接地等工況，仿真分析火電機(jī)組聯(lián)合光伏發(fā)電系統(tǒng)在單一元件大擾動(dòng)故障期間及故障切除后的穩(wěn)定狀態(tài)。單一元件大擾動(dòng)故障穩(wěn)定分析的判據(jù)：發(fā)電機(jī)組功角未發(fā)生發(fā)散振蕩，發(fā)電機(jī)組未發(fā)生暫態(tài)失穩(wěn),整個(gè)廠站未出現(xiàn)電壓失穩(wěn)，光伏發(fā)電系統(tǒng)未出現(xiàn)脫網(wǎng)。電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置校核7.1適用范圍電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置校核包含自動(dòng)無(wú)功控制和自動(dòng)有功控制校核。7.2自動(dòng)無(wú)功控制校核6.7.2.1火電機(jī)組和光伏系統(tǒng)為同一并網(wǎng)點(diǎn)的系統(tǒng)，自動(dòng)無(wú)功控制宜采用同一套系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制，優(yōu)先調(diào)用火電機(jī)組無(wú)功調(diào)節(jié)能力。6.7.2.2火電機(jī)組和光伏系統(tǒng)不在一并網(wǎng)點(diǎn)的系統(tǒng)，自動(dòng)無(wú)功控制宜采用不同系統(tǒng)控制。6.7.2.3應(yīng)完成火電機(jī)組聯(lián)合光伏發(fā)電系統(tǒng)無(wú)功調(diào)節(jié)能力測(cè)試，測(cè)試結(jié)果做為自動(dòng)無(wú)功控制的依據(jù)。6.7.3