（国家电力投资集团西藏分公司 西藏拉萨 850000）
摘要：近几年西藏电网进入小型光伏电站接入系统高峰期，并网后逆变器相关参数严格按照国网公司相关规定执行，但实际运行过程中，在区域电网中，电网主要通道异常或系统冲击波动时，光伏电站逆变器频繁脱网，导致系统稳定性进一步破坏，严重影响了电网安全、稳定运行，西藏电网并网光伏逆变器除满足国家、行业规程规定的单位适应性要求外，应满足西藏电网运行特点响应特性。
关键词：电网；异常；逆变器；响应；分析
西藏地区光伏发电潜力巨大，截至2017年底，西藏光伏装机总容量已达到79兆瓦，占西藏总装机容量的28.5%，已成为西藏第二大主要电源。预计2018年西藏电网光伏装机容量将达到910兆瓦，占西藏总装机容量的32.58%。在“十三五”初期西藏电网网架总体结构变化小，而光伏电源建设突飞猛进，呈现出大规模光伏并网，大规模光伏接入并网运行给安全稳定运行给西藏电网电压、频率异常时带来严峻的考验，光伏电站大消纳也受到严峻的挑战。
一、光伏电站特性
（一）电网调峰、调频困难。并网光伏在光照资源的随机性、间歇性、周期性对光伏电站的波动性，容易产生谐波，三相电流不平衡；输出功率的随机性对电网电压造成波动、闪变，在大发时段光伏出力波动比调频电站的容量大，导致电网调峰、调频面临严峻的挑战。
（二）电网安全稳定问题突出。光伏电站数量和规模的不断增加，光照短期波动和周期性变化引起的线路电压超限现象逐步凸显，长距离输电的电压稳定问题成为制约光伏运行的因素。
（三）电网支撑带来负面影响。光伏发电的运行控制特性完全由逆变器控制，没有转动惯量和阻尼特性，无法参与电网电压、频率调节，在事故时，功率缺额情况时，光伏在反孤岛效应作用下自动切除负荷，无法起到对电网的支撑，反而对电网调频厂的调节带来负面影响。
二、西藏电网运行特性
（一）电网规模小，大机小网，频率稳定问题突出。直流、主力电站机组及重要断面线路跳闸，电网频率下降幅度大。尤其直流、光伏投运后，因不参与电网调频，容易引起光伏脱网等连锁故障。
（二）电网电压支撑弱，电压稳定问题突显。藏中电网负荷快速增长，电网动态无功储备不足，缺乏电压支撑，在故障情况下动态无功功率远距离传输，导致藏中电网电压恢复缓慢，容易引起光伏脱网等连锁故障。
（三）藏中电网转动惯量小，“大直流、小电网、弱受端”特性突显。电力系统作为规模十分庞大的动力系统，其核心是能量的瞬时平衡。对一个交流电网而言，瞬时平衡的根在于“同步”。随着大直流的馈入、大规模光伏并网，电网以水电机组发电为主的运行变化，导致藏中电网总体有效惯量小，系统抗干扰能力弱。
（四）严重依赖安全自动装置的正确动作。西藏电网规模小，网内主干电压等级为220千伏，电压等级低、网架结构脆弱，同时，与大电网（内地电网）只有一条 400千伏直流输电线路，安全稳定运行可靠性差，主力电源设备故障或主要联络线路的故障时电网扰动非常大，电压与频率波动大，需要稳定控制装置、低频低压装置的正确动作保住电网，严重依赖电网二、三道防线安全自动装置。
三、光伏在西藏的响应特性
依据 《电力系统安全稳定导则》、《电力系统安全稳定计算技术规范》、《光伏发电站接入电力系统技术规定》分析光伏响应特性分析。结合实际案例分析光伏出力波动、突降及脱网对电网频率及电压的影响。西藏电网内部故障、直流换相失败、直流闭锁等故障对光伏运行的影响。将网内主要环网联络线的220千伏输电线路三相短路故障后的电压、频率变化响应情况作为依据，校验结果如下：
（一）线路短路故障后的电压响应特性。
校核西藏电网最严重220千伏线路发生三相短路故障时内部短路故障后系统的电压稳定问题，作为光伏电站逆变器电压响应特性依据。
图3-1发现，某220千伏三相短路故障后，网内各变电站母线电压波动较大，主干220千伏母线电压突降至0.2UN以下，部分110千伏母线电压甚至接近0.1UN，在电网稳定控制系统的作用下，切除部分负荷后提升系统电压，0.1秒后直线上升，在2秒时，恢复至额定电压，在2.8秒左右该220千伏变电站母线电压达到1.1UN，直到4秒后进入稳定状态，其它大部分110千伏变电站母线电压在3秒时也随接近额定电压，4秒后基本上恢复平衡，进入暂态稳定。图3-2发现，在电压波动过程中频率变化也较大，在电网安全自动装置切除部分负荷后，出现高频率现象，在2.5秒左右时出现最高的54赫兹，在主力电源调频厂的自动调节，频率逐步下降，在10秒时逐步恢复在正常范围内。
在图3-3中发现，当某220千伏线路三相短路故障时，电网频率直线上升，在1.5秒内系统频率达到52.4赫兹，在主力电源调频厂的自动调节，频率逐步下降，在8秒时恢复至50.5赫兹以下，恢复至合格范围之内（西藏电网频率允许偏差0 0.5赫兹），在10秒时恢复正常范围。在图3-4中发现，网内三相短路故障时，变电站母线电压瞬间直线下降，220千伏母线电压下降至0.5UN，部分110千伏母线电压接近0.1UN，但因系统周波出现高周现象，网内无负荷损失，网内电压得到迅速恢复，在2秒左右时基本上恢复至额定电压，3秒后进入暂态稳定。
四、分析结果
国家电网公司企业标准Q/GDW617-2011《光伏电站接入电网技术规定》第7条规定：对于小型光伏电站，光伏电站并网点标称电压低于50%时，最大分闸时间0.1秒；标称电压在50%-85%时，最大分闸时间2.0秒；标称电压在110%-135%时，最大分闸时间2.0秒。对于小型光伏电站，光伏电站并网点频率低于48赫兹时根据光伏电站逆变器允许运行的最低频率电网要求而定；在48-49.5之间，每次低于49.5之间时要求至少能运行10秒；在50.2-50.5之间，每次高于50.2赫兹时，光伏电站应具备0.2秒内停止向电网送电的能力。
经过分析，在正常运行方式下，西藏电网光伏电站逆变器并网点标称电压在低电压时，低于70%UN时，最大分闸时间4秒；70%UN以上时，不脱网；在高电压时，标称电压110%UN-120%UN之间时，不脱网；高于电压120%UN时，最大分闸时间4秒。在低频率时，频率低于47赫兹时，最大分闸时间10秒，频率高于47赫兹以上时，不脱网；在高频率时，低于52赫兹以下不脱网，高于52赫兹，最大分闸时间10秒。
五、结论
西藏电网目前装机容量小，总规模小，网架结构单一，藏中电网光伏频率、电压响应特性与电网主力机组的开机方式相关；与电网旋转备用容量相关；与直流输送功率相关；工业负荷大小相关。与其国内大电网的光伏逆变器响应特性相比，电网异常响应特性主要受限于西藏电网220千伏线路发生三相短路后电网高频、低电压问题。
参考文献：
[1]《西藏电网电源并网服务管理办法（试行）》
[2]国家电网公司企业标准Q/GDW617-2011《光伏电站接入电网技术规定》
[3]《藏中电网光伏电站运行规定》（2016版）
论文作者:次仁旺加
论文发表刊物:《电力设备》2018年第2期
论文发表时间:2018/6/5
标签：电网论文; 电压论文; 光伏论文; 西藏论文; 电站论文; 大分论文; 频率论文; 《电力设备》2018年第2期论文;