火电机组联合光伏发电适应性计算导则

ICSxx.xxxAXX备案号T/CECAXX备案号中国电力企业联合会标准T/CECXXX—202X火电机组联合光伏发电适应性计算导则Guideforadaptabilitycalculationofsynchronousgeneratorcombinedwithphotovoltaicpowergeneration（征求意见稿）201X-XX-XX发布 201X-XX-XX实施中国电力企业联合会发布本标准按照GB/T1.1-2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》给出的规则起草。本标准由中国电力企业联合会提出。本标准由电力行业电机标准化委员会归口。本标准起草单位：。本标准主要起草人：。本标准为首次发布。本标准在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心（北京白广路二条一号，100761）o本标准按照GB/T1.1-2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》给出的规则起草。本标准由中国电力企业联合会提出。本标准由电力行业电机标准化委员会归口。本标准起草单位：。本标准主要起草人：。本标准为首次发布。本标准在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心（北京白广路二条一号，100761）oTOC\o"1-5"\h\z前言131范围62规范性引用文件63术语和定义64厂用光伏发电站典型接线方式65分析计算要求76分析步骤及技术要求87分析报告12火电机组联合光伏发电适应性计算导则1范围本标准规定了火电机组联合光伏发电适应性计算的项目、原则及方法等，作为设计及科研部门火电机组联合光伏发电适应性分析计算的依据。本标准适用于光伏发电站接入燃煤（燃气）发电厂站的相互影响分析工作。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB38755电力系统安全稳定导则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电能质量公用电网谐波电能质量三相电压不平衡电力系统安全稳定控制技术导则光伏发电系统建模导则光伏发电系统模型及参数测试规程电力系统技术导则光伏发电并网逆变器技术规范同步发电机励磁系统建模导则电力系统安全稳定计算技术规范同步发电机原动机及其调节系统参数实测与建模导则厂用电继电保护整定计算导则3术语和定义下列术语和定义适用于本文件:3.1厂用光伏发电站auxiIiaryphotovoItaicpowerstation作为独立电源接入升压站母线、通过发电厂备用变压器接入升压站母线及接入厂用母线等接线方式下的光伏发电站。4厂用光伏发电站典型接线方式典型接线方式一光伏发电站通过独立变压器接入到发电厂升压站母线。典型接线方式二光伏发电站通过发电厂备用变压器接入到发电厂升压站母线，光伏发电站电源可作为发电机组厂用电备用电源或直接通过备用变压器并入电网。典型接线方式三光伏发电站多路馈线分散式接入到发电厂厂用高压母线或低压母线，作为电厂厂用电一部分。5分析计算要求计算项目计算项目包含以下几项，可根据电网分析计算需求增加。a）潮流及电压无功分析。b）电能质量分析。c）短路电流安全校核。d）静态稳定校核。e）小扰动动态稳定分析。f）单一元件大扰动故障分析。g）电力系统自动装置校核。h）适应性总体评价及建议。计算原则a）厂用光伏在设计阶段宜开展光伏发电站接入燃煤（燃气）发电厂站的相互影响分析工作。b）对经分析存在问题的项目应开展专项实测试验，并有针对性地开展技术研究工作。c）计算工况安排，按照光伏电站以及火电机组运行特点，按表1设定分析的工况条件。表1工况条件序号发电机功率光伏功率备注120%额定有功功率100%额定有功功率对应用电低谷（日低谷）、机组深度调峰时段2100%额定有功功率100%额定有功功率对应用电高峰时段3100%额定有功功率0对应夜间用电高峰时段420%额定有功功率0对应夜间用电低谷时段50100%额定有功功率对应火电机组停机6050%额定有功功率对应火电机组停机计算条件a）厂用光伏系统一次、二次设计图纸及主要电气设备铭牌数据。b）发电厂电气系统一次、二次设计图纸及主要电气设备铭牌数据。c）光伏组件数据：标准测试环境下的光伏组件I-V特性曲线及其电气性能参数、开路电压、短路电流、最大功率、最大功率点电压、最大功率点电流等。d）逆变器数据：满载MPPT直流电压范围、MPPT工作点直流电压、直流母线电容、最大直流侧允许电压阶跃量、额定输出功率、网侧额定电压、网侧电压允许范围、功率因数范围、保护参数、桥臂输出滤波等效感抗、逆变器的机电模型及参数。e）励磁系统建模已完成并提供报告。f）调速系统建模已完成并提供报告。g）发电厂继电保护定值整定报告。6分析步骤及技术要求潮流分析运行方式安排a）光伏发电站采用等值模型，一个光伏发电单元等值为一个电源节点，等值后的系统示意图见图lob）考虑火电机组开停机计划、负荷曲线、厂用电负荷曲线及光伏发电站季节性负荷曲线，确定潮流计算的初始系统数据。C）考虑火电机组非计划停机、深度调峰、连续连阴雨天气、天气突变等可能出现的极端工况，安排运行方式。d）厂用电负荷按实际负荷曲线考虑，选择厂用电负荷最大和最小值安排运行方式。外部电网光伏发电单元外部电网图1光伏发电站潮流计算用等值模型潮流计算a）发电机母线设为PV节点，母线电压在0.9〜1.05（标幺值）范围内，光伏发电站如运行在电压给定模式则设定为PV节点，否则设定为PQ节点，厂用电母线设为PQ节点。b）按照发电机组及光伏发电负荷特点设置潮流计算工况见表lo潮流及电压无功分析a）典型方式二和典型方式三需进行厂内潮流计算。厂内潮流计算文件网架包括厂用电低压母线、厂用电高压母线、发电机母线、升压站母线、无穷大系统母线、光伏发电站升压变高压母线、光伏发电站箱变高压母线等电压等级母线。需分析厂用变压器潮流特点，重点分析厂用变压器、主变压器是否过载。b）典型方式一和典型方式二需进行系统潮流计算°潮流计算文件网架包括厂用电高压母线、发电机母线、升压站母线、地区电网数据、光伏发电站升压变高压母线、光伏发电站箱变高压母线等电压等级母线。需分析光伏发电站并网变压器、发电厂送出线路过载及线损情况。c）分析母线电压偏差是否满足标准GB/T12325规定。d）典型方式一和典型方式二需分析火电机组和光伏发电站自动有功控制（AGC）的控制逻辑及相互影响。e）典型方式一和典型方式二需分析火电机组和光伏发电站自动无功控制（AVC）的控制逻辑及相互影响。f）典型方式一和典型方式二需分析电厂出线NT故障是否会触发安稳装置限负荷定值。电能质量分析谐波影响分析a）查阅逆变器设备厂家提供的谐波电流技术数据，设定光伏逆变器出力为30%、50%、70%,100%额定容量等不同工况。b）参照GB/T14549计算公共电网接入点总谐波电流含量。c）基于谐波电流计算结果，参照GB/T14549计算公共电网接入点谐波电压含量。电压波动与闪变a）宜采用电磁暂态仿真分析方法。b）设定光伏发电站出力为100%额定容量，火电机组出力为100%额定，模拟光伏发电站出力骤降至0。c）设定光伏发电站出力为100%额定，火电机组出力为100%额定，模拟火电机组出力骤降至0.d）测量其电压波动与闪变，应满足标准GB/T12326规定。三相电压不平衡度查阅逆变器设备厂家提供的技术资料，其三相电压不平衡度应满足GB/T15543规定。直流分量查阅逆变器设备厂家提供的技术资料，其注入到并网点的直流电流分量不应超过其交流额定值的0.5%o2.5电能质量测试按GB/T31365测量光伏电站各电压等级母线电能质量，验证电能质量分析结果。3短路电流安全校核3.1数学模型DL/T1234规定的短路电流计算的数学模型适用于本标准。GB/T32826规定的光伏发电系统短路电流计算模型适用于本标准。短路电流计算对于三相短路，其短路电流计算公式为：缶=雨+%对于单相故障，其短路电流计算公式为：二3%kl-VSIZo+Zi+^l式中：IN-一逆变器额定电流，kA；k-一逆变器电流饱和系数，典型值取1.2〜1.5；Uo-一短路点正常运行电压，取可能运行的最高电压，kV；2。、方、Z2-一分别为短路点的正序系统等值阻抗、负序系统等值阻抗、零序系统等值阻抗，3.3安全校核短路电流不超过各支路开关遮断容量，并留有裕度。6.4静态功角稳定校核6.4.1a)

b)

c)6.4.2a)数学模型6.4.1a)

b)

c)6.4.2a)数学模型GB/T32826规定的光伏发电系统机电暂态模型适用于本标准。发电机采用可精确模拟汽轮发电机定转子的六绕组模型。DL/T1167规定的励磁系统模型适用于本标准。静态功角稳定极限火电机组静态功角稳定极限功率采用电力系统机电暂态计算程序,调整光伏发电站额定有功功率运行，逐步增大火电机组有功功率,求得电站送出线路最大输送功率即为静态功角稳定极限。b）光伏发电站静态功角稳定极限功率采用电力系统机电暂态计算程序,调整火电机组额定有功功率运行，逐步增大光伏发电站有功功率,求得电站送出线路最大输送功率即为静态功角稳定极限。c）静态功角稳定储备系数/Pj-Pz

Kp=-L—^x100%

Fz式中:Pj线路极限传输功率，MW；Pz--线路正常传输功率，MWo6.4.3a)

b)

c)静态功角稳定极限判据6.4.3a)

b)

c)正常运行方式下，静态功角稳定储备系数应大于15%；在事故后或特殊运行工况下，静态功角稳定储备系数应大于10%；应分别计算火电机组和光伏发电站的静态功角稳定储备系数。6.5小扰动动态稳定分析6.5.1a)b)c)d)e)6.5.1a)b)c)d)e)DL/T1167规定的励磁系统模型适用于本标准。DL/T1235规定的调速系统模型适用于本标准。光伏发电系统采用电磁暂态计算模型。发电机采用可精确模拟汽轮发电机定转子的六绕组模型。汽轮发电机组轴系采用多质量块弹簧模型。图2汽轮发电机组轴系多质量块模型图中：HP、IP、LPA、LPB、GEN、EXC分别为高压缸转子、中压缸转子、低压缸A转子、低压缸B转子、发电机转子、励磁机转子。状态空间-复频域实用算法6.5.2.1火电机组联合光伏发电系统小扰动动态稳定分析采用以下实用算法：a）按电气距离远近设定计算范围，包括光伏发电、火电机组、其他电力电子设备等。b）计算不同运行方式下整个系统的潮流分布及各状态量稳态值。c）对计算范围内各设备及系统的时域仿真模型在运行点线性化，建立其小信号模型。d）形成特征矩阵，计算其特征值。e）辨识并分析发电机轴系扭振模态、本机振荡模态的频率、阻尼比等。f）分析各模式的参与因子、特征向量、灵敏度等。6.5.2.2稳定结果判据基于特征值计算的结果，分析系统稳定性，特征值需要满足以下条件：a）所有模式的阻尼比大于0,即特征值实部小于0.b）通过参与因子矩阵分析与某一特定模式强相关的状态量，分析结果与时域分析结果相互对照;时域分析法6.5.3.1火电机组联合光伏发电系统小扰动动态稳定分析宜采取状态空间-复频域法与时域分析法相结合的形式。6.5.3.2时域分析法时间应超过10个系统振荡最大周期，系统振荡周期可通过特征值法得出。6.5.3.3设置特定故障小扰动，输出特征值分析法中相关的状态变量。5,3.4对各状态变量曲线进行快速傅里叶变换，分析其振荡频率，与特征值法结果相互对照。5.3.5可采用级数分析工具分析时域的特征值，对时域分析结果的状态变量曲线进行分析，得出各振荡模式的阻尼比和振荡频率。单一元件大扰动故障分析分别设置单一元件大扰动故障，如光伏全部脱网、火电机组跳机、火电机组失磁、送出线路跳闸、送出线路或母线接地等工况，仿真分析火电机组联合光伏发电系统在单一元件大扰动故障期间及故障切除后的稳定状态。单一元件大扰动故障稳定分析的判据：发电机组功角未发生发散振荡，发电机组未发生暂态失稳,整个厂站未出现电压失稳，光伏发电系统未出现脱网。电力系统自动装置校核7.1适用范围电力系统自动装置校核包含自动无功控制和自动有功控制校核。7.2自动无功控制校核6.7.2.1火电机组和光伏系统为同一并网点的系统，自动无功控制宜采用同一套系统协调控制，优先调用火电机组无功调节能力。6.7.2.2火电机组和光伏系统不在一并网点的系统，自动无功控制宜采用不同系统控制。6.7.2.3应完成火电机组联合光伏发电系统无功调节能力测试，测试结果做为自动无功控制的依据。6.7.3