并网导则概述：重要内容简析

在所有的新能源并网发电系统中，风电系统的装机容量逐年显著增加，其特性已对电网的安全运行产生了明显影响。经过若干年的发展，国内外专门针对风电系统的并网导则目前已比较完善。与其相比，光伏并网发电系统的容量较小，对电网的影响也较小，国外并未颁布专门针对光伏发电系统的并网导则，仅德国和西班牙等少数光伏发电发展较为超前的国家提出了针对中低压并网发电设备（包括光伏发电系统）的并网导则，其中以德国的BDEW（Bundesverband der Energie-und Wasserwirtschaft，德国联邦能源和水利协会）导则规定的最为详尽和规范，该导则重点关注了发电设备的输出电能质量及故障特性。我国近年来光伏发电发展迅速，相关的技术规范也已走在世界前列，目前已颁布专门针对光伏并网发电系统的并网导则，以规范其输出特性。

2003年以后，以德国为代表的一批欧洲国家颁布了若干法案，确立优先发展新能源的能源发展规划，新能源发电系统（尤其是风力发电系统）的规模迅速扩大，风电占电力系统总发电容量的比例超过10%，风电机组开始接入输电网，直接影响到电网电压和潮流分布。因此早期的并网规范已完全不能保证新能源发电系统接入电网后电力系统的稳定经济运行。此背景下，2003年，德国输电系统运营商（E.ON Net，简称E.ON）率先提出针对接入高压输电系统（380kV，220kV，110kV电网）的风力发电设备的并网导则。该导则规定了电力系统正常和故障时并网风电设备所应遵循的技术标准，明确了并网导则的适用范围和技术框架，其内容主要包括以下几个方面：

1）风电并网设备有功功率和频率控制要求：规定电网电压频率变化时风电设备的有功功率调节要求。

2）风电并网设备无功功率和电压控制要求：规定电网电压变化时风电设备的无功功率调节要求。

3）风电并网设备的电网电压和频率运行范围：规定并网风电设备维持正常运行的电网电压范围和频率范围。

4）LVRT要求：规定电网故障时并网风电设备保持并网的边界条件、电网电压变化时并网设备的保护值、LVRT时并网设备保护的动作方式以及在电网电压跌落过程中提供无功功率支撑。该要求的详细规定如图9-11所示：电网电压跌落不超过额定电压（U_n）的15%时，风电机组不允许切出电网；电网电压在电压-时间坐标图中的实线以上区域，风电场必须保持并网运行；在实线和最下方点画线之间时，风电场可以和E.ON协商其运行方式。

图9-11 LVRT曲线（E.ON 2003）

E.ON在2003年颁布的并网导则，为其后续导则的修改和各国并网导则的制定定下了规范的框架，对于新能源发电系统高速发展下的并网导则发展有重要的指导意义。

随着风力发电系统规模的进一步扩大和渗透率的进一步增加，原有并网导则的规范已不足以保证电力系统的经济稳定运行，电网运营商也适时修订和细化相应的并网导则。2006年，E.ON发布新版本的并网导则，在2003年并网导则的基础上，2006版导则作了以下两点重要修正。

1）LVRT要求：针对两类不同特性的发电系统（直接并网型发电系统和间接并网型发电系统）提出不同的LVRT曲线；LVRT曲线规定的最低穿越电压从15%U_n降为零。(www.xing528.com)

2）功率控制要求：细化电网电压的频率和幅值发生变化时，并网设备输出有功功率和无功功率控制的要求。

基于E.ON 2006版导则，德国于2007年颁布其国家标准TransmissionCode 2007，其具体规定与E.ON相似。

随着风电系统规模的扩张和相关技术的进步，欧洲国家将发展风电的目光从陆上转移到海上，一方面，海上风力资源远优于陆上；另一方面，海上风电不会占用较为珍贵的土地资源。为顺应此趋势，2008年，E.ON发布了专门针对离岸风场的并网导则，这也是目前唯一专门针对离岸风场的并网标准。与适用于陆上风场的导则相比，上述导则的主要区别包括：

1）并网（输电系统）电压等级：额定电压由110kV增加为155kV（允许变化范围：140～170kV）。

2）电网频率波动范围：由47.5～51.5Hz扩大到46.5～53.5Hz；有功功率随电网频率的响应范围也相应变化。

3）风电系统功率控制的电压死区范围：由10%额定电网电压减小为5%。

4）风电场高压/中压（HV/MV）并网变压器：建议采用YN/D5型多抽头变压器（具有±6档、每档±13%额定电压的输出抽头），一方面，避免高压侧故障时零序电压分量对风电系统的影响；另一方面，可通过选择变压器抽头调节电网连接点处电压。

2009年，E.ON对2006年版本并网导则再次进行小范围修订，此次修订只针对380kV和110kV电网电压等级，扩大了针对频率变化的动作保护区域。

在风电系统大规模发展的同时，德国光伏发电系统的规模也在不断扩大。与风电系统不同，德国的光伏发电系统多接入中压或低压配电网，为适应电网内光伏发电渗透率的日益增长，德国BDEW于2008年颁布适用于光伏发电系统在内的接入中压配电网（35kV，10kV）的发电装置的技术规范要求，该并网导则的框架与E.ON并网导则基本一致，仅在具体保护动作参数上有所不同。为保护人身安全和配电保护系统的正常运行，接入低压配电网（400V）的发电装置往往需要具有防孤岛运行的能力，此类低压发电装置容量较小，因而LVRT能力并不重要，针对低压发电系统，德国于2011年颁布《分布式电源接入低压配电网运行管理规定》（VDE-AR-N 4105），与适用高压和中压电网的并网导则不同，该导则不含LVRT运行要求，而增加了孤岛保护要求。值得注意的是，LVRT规定要求发电系统在故障（甚至断电或零电压）时不断网运行，而孤岛保护规则要求发电系统在电网断电时迅速退出运行，某种程度上，上述条款是矛盾的，因而同一类型的导则中，上述两种要求一般不会同时出现。至此，德国电网并网导则完整地涵盖了从陆上到海上，从配电系统到输电系统，从光伏到风力发电的新能源并网发电需求，为新能源并网发电的发展奠定了坚实的基础。