태양광 발전소를 그리드에 연결하는 것은 모든 프로젝트에서 가장 엄격하게 규제되는 단계입니다. 전력망 운영자는 국가, 전압 수준 및 유틸리티에 따라 달라지는 보호 계전기 설정, 단독 운전 방지 요구 사항, 전력 품질 표준 및 장애 보상 사양을 부과합니다. 그리드 연결 프로세스가 잘못되면(연구 누락, 잘못된 릴레이 설정 지정, 연결 지점 크기 축소 등) 프로젝트가 12~24개월 지연되거나 비용이 많이 드는 재설계가 필요할 수 있습니다. 이 가이드에서는 프로세스를 처음부터 끝까지 설명합니다.
그리드 연결의 4단계
100kW 옥상부터 100MW 유틸리티 플랜트까지 모든 태양광 그리드 연결은 동일한 4단계를 따릅니다.
- 사전타당성/스크린 스터디 — 유틸리티는 제안된 연결 지점이 기존 장비의 열 또는 전압 제한을 위반하지 않고 프로젝트의 출력을 흡수할 수 있는지 평가합니다.
- 상호연결 연구 — 상세한 전력 흐름, 단락 및 안정성 연구. 유틸리티는 플랜트가 네트워크에 미치는 영향을 모델링합니다. 이 연구에서는 필요한 보호 계전기 설정, 변압기 사양 및 자금을 지원해야 하는 네트워크 업그레이드를 결정합니다.
- 연결 동의 — 계량, 보호 설정, 무효 전력 의무, 축소 조건 및 전력망 규정 준수 등 연결 조건을 명시하는 법적 계약입니다.
- 시운전 및 에너지 공급 - 보호 계전기 및 인버터 동작에 대한 현장 테스트 후 유틸리티에 의한 공식적인 전원 공급.
주요 기술 요구 사항
단독 운전 방지 보호
단독 운전 방지 기능은 전력망의 전력 공급이 중단될 때 태양광 발전소가 로컬 네트워크에 계속 전력을 공급하지 않도록 보장합니다. 이는 전력선의 전력 공급이 중단된 경우 유틸리티 작업자를 위험에 빠뜨릴 수 있습니다. 모든 그리드 연결 인버터는 유틸리티 표준(IEEE 1547, IEC 62116, VDE-AR-N 4105)에 따라 정의된 시간 범위(일반적으로 200~2000ms) 내에 그리드 손실 및 연결 해제를 감지해야 합니다.
Sungrow와 같은 최신 인버터 SG150CX 그리고 SG320HX-20 수동(주파수/전압 모니터링) 및 능동(주파수 편이, 임피던스 측정) 단독 운전 방지 방법이 모두 포함됩니다. 인버터 단독 운전 방지는 주요 보호 장치입니다. 연결 지점의 전용 릴레이는 ~100kW 이상의 플랜트에 대한 2차 보호 역할을 합니다.
전압 및 주파수 라이드 스루(LVRT/HVRT/FRT)
대부분의 유틸리티에는 대규모 태양광 발전소가 필요합니다. 연결 상태를 유지하세요 단선이 아닌 그리드 오류 발생 시 - 오류 발생 시 태양광의 대량 단절로 인해 그리드 불안정이 악화될 수 있기 때문입니다. 특정 라이드 스루 곡선(전압이 얼마나 낮게 떨어질 수 있는지, 플랜트가 연결을 끊을 수 있는 기간)은 지역 전력망 코드에 정의되어 있습니다.
| 표준 | 지역 | LVRT 요구사항(예) |
|---|---|---|
| IEEE 1547-2018 | 미국 | 160ms 동안 0.5pu까지 연결을 유지합니다. 2초 동안 0.7pu |
| IEC 61727 / EN 50549 | 유럽 | 국가별 일반적으로 150~200ms의 경우 0.2pu |
| GB/T 19964 | 중국 | 0V에서 ≥ 625ms 동안 연결 상태를 유지합니다. 20% Un에서 3초 |
| AS/NZS 4777 | 호주/뉴질랜드 | AS 4777.2/AEMO 지침에 정의된 라이드 스루 |
Sungrow 인버터는 모든 주요 그리드 코드에 대해 LVRT, HVRT 및 FRT 인증을 받았습니다. 특정 매개변수는 유틸리티 요구 사항에 따라 시운전 엔지니어가 프로그래밍할 수 있습니다.
무효전력 및 역률
대부분의 유틸리티에서는 무효 전력 지원(그리드 전압을 안정화하기 위해 무효 전류를 흡수하거나 주입하는 기능)을 제공하기 위해 특정 규모(종종 상업용의 경우 30kW 이상, 유틸리티의 경우 1MW 이상) 이상의 태양광 발전소가 필요합니다. 요구 사항은 다양합니다. 일부는 고정 역률(예: 0.95 선행/지연)을 지정하고 다른 일부는 플랜트가 측정된 전압을 기반으로 무효 출력을 동적으로 조정하는 무효 전력 곡선(Q(U) 모드)을 지정합니다. Sungrow 스트링 및 중앙 인버터는 추가 하드웨어 없이 모든 표준 무효 전력 제어 모드를 지원합니다.
보호계전기 설정
상호 연결 연구는 일반적으로 연결 지점에서 다음과 같은 보호 계전기 기능을 지정합니다.
- 과전압/저전압(OVP/UVP) — 계통 전압이 정의된 한계를 초과하거나 이하로 떨어지면 트립됩니다.
- 주파수 초과/미달(OFP/UFP) — 주파수 여행
- 방향성 과전류 (67) - 태양광 발전소에서 그리드로 결함 전류 백피드를 방지합니다.
- 지락(51N/64) — 연결 장비의 접지 결함을 감지합니다.
- 역전력(32R) — 수출이 허용되지 않는 사이트의 경우
릴레이는 유틸리티 사양에 맞게 설정되어야 하며 시운전 중에 테스트되어야 합니다. 잘못 구성된 릴레이 설정은 시운전 지연의 가장 일반적인 원인입니다.
MV 변압기 요구 사항
~1MW 이상의 플랜트는 일반적으로 중간 전압(6~35kV)에 연결되며 승압 변압기가 필요합니다. 변압기는 고조파 함량 및 역률에 대한 여유를 두고 플랜트의 최대 출력에 맞게 크기를 조정해야 합니다. 우리를 참조하십시오 변압기 크기 조정 가이드 자세한 방법론은.
현실적인 일정
| 무대 | 일반적인 기간 | 주요 변수 |
|---|---|---|
| 사전 타당성 화면 | 2~8주 | 유틸리티 대기열 길이 |
| 상호연결 연구 | 3~18개월 | 연구 복잡성; 유틸리티 용량 |
| 네트워크 업그레이드 협상 | 1~6개월 | 업그레이드가 필요한지 여부 |
| 연결 동의 | 1~3개월 | 법적 검토 시간 |
| 건설 + 시운전 | 3~12개월 | 프로젝트 규모 |
| 전체(최상의 경우, 업그레이드 없음) | 9~15개월 | |
| 합계(네트워크 업그레이드 필요) | 24~48개월 |
그리드 연결 일정에서 가장 큰 위험은 다른 프로젝트 뒤에 있는 유틸리티의 상호 연결 대기열에 배치되는 것입니다. 혼잡한 그리드(유럽의 많은 지역, 호주, 캘리포니아)에서는 2~3년의 대기 시간이 일반적입니다. 가능한 한 빨리 그리드 연결을 신청하십시오. 이상적으로는 장비 선택을 마무리하기 전, 프로젝트 초기에.
연결 지연의 일반적인 이유
- 연결 지점의 결함 수준이 부족함 — 유틸리티의 개폐 장치에는 플랜트의 결함 기여를 안전하게 처리할 수 있는 결함 전류 차단 용량이 충분하지 않을 수 있습니다. 해결책: 결함 전류 제한 인덕터를 추가하거나 네트워크 업그레이드를 요청하십시오.
- 분배 피더의 전압 상승 — 배전 급전선에 태양광이 많이 침투하면 피크 생성 중에 전압이 법정 한도 이상으로 상승합니다. 해결책: 무효 전력 흡수, 수출 제한 또는 피더 업그레이드.
- 보호 조정 실패 — 보호 계전기 설정은 방해가 되는 트립이나 사각 지대를 유발하는 방식으로 기존 네트워크 보호와 상호 작용합니다. 해결책: 상세한 보호 조정 연구; 릴레이 설정을 조정하세요.
- 측정 및 데이터 요구 사항 — 많은 유틸리티에서는 연결에 활력을 불어넣기 전에 수익 등급 간격 측정(15분 또는 5분)과 실시간 SCADA 원격 측정이 필요합니다.