Подключение солнечной электростанции к сети является наиболее строго регулируемым этапом в любом проекте. Операторы сети устанавливают настройки реле защиты, требования по предотвращению изолирования, стандарты качества электроэнергии и спецификации устойчивости к сбоям, которые различаются в зависимости от страны, уровня напряжения и коммунальной сети. Неправильный процесс подключения к сети — пропуск исследования, указание неправильных настроек реле или занижение размера точки подключения — может задержать реализацию проекта на 12–24 месяца или потребовать дорогостоящего перепроектирования. В этом руководстве объясняется весь процесс от начала до конца.
Четыре этапа подключения к сети
Каждое подключение к солнечной сети — от крыши мощностью 100 кВт до электростанции мощностью 100 МВт — проходит одни и те же четыре этапа:
- Предварительное технико-экономическое обоснование/экранное исследование — коммунальное предприятие оценивает, сможет ли предлагаемая точка подключения поглотить мощность проекта, не нарушая температурных ограничений или ограничений по напряжению существующего оборудования.
- Исследование взаимосвязи — детальное исследование потока мощности, короткого замыкания и стабильности. Утилита моделирует влияние вашего предприятия на сеть. В этом исследовании определяются необходимые настройки реле защиты, характеристики трансформатора и любые обновления сети, которые вам необходимо профинансировать.
- Договор на подключение — юридический договор, определяющий условия присоединения: учет, настройки защиты, обязательства по реактивной мощности, условия ограничения, соблюдение сетевых норм.
- Ввод в эксплуатацию и подача питания — тестирование защитных реле и поведения инвертора на месте с последующей официальной подачей питания энергоснабжающей организацией.
Ключевые технические требования
Защита от изолирования
Анти-изолирование гарантирует, что, когда сеть теряет мощность, ваша солнечная установка не будет продолжать подавать питание в локальную сеть, что может поставить под угрозу работников коммунальных предприятий, если линия обесточена. Каждый инвертор, подключенный к сети, должен обнаружить потерю сети и отключиться в течение определенного временного интервала, обычно 200–2000 мс в зависимости от стандарта электросети (IEEE 1547, IEC 62116, VDE-AR-N 4105).
Современные инверторы, такие как Sungrow SG150CX и SG320HX-20 включают как пассивные (мониторинг частоты/напряжения), так и активные (сдвиг частоты, измерение импеданса) методы защиты от изолирования. Защита от изолирования инвертора является основной защитой; специальное реле в точке подключения является вторичной защитой для установок мощностью выше ~100 кВт.
Контроль напряжения и частоты (LVRT/HVRT/FRT)
Большинству коммунальных предприятий требуются крупные солнечные электростанции для оставаться на связи во время сбоев в сети, а не отключения, поскольку массовое отключение солнечной энергии во время сбоя ухудшит нестабильность сети. Конкретные кривые плавности хода (насколько низко может упасть напряжение, как долго, прежде чем установка может отключиться) определены в местных сетевых правилах:
| Стандартный | Регион | Требование LVRT (пример) |
|---|---|---|
| ИЭЭЭ 1547-2018 | США | Оставаться на связи до 0,5 о.е. в течение 160 мс; 0,7 о.е. за 2 с |
| МЭК 61727/ЕН 50549 | Европа | Зависит от страны; обычно 0,2 о.е. в течение 150–200 мс |
| ГБ/Т 19964 | Китай | Оставайтесь на связи ≥ 625 мс при 0 В; 3 с при 20% Un |
| АС/НЗС 4777 | Австралия/Новая Зеландия | Проезд определен в стандарте AS 4777.2/AEMO. |
Инверторы Sungrow сертифицированы для LVRT, HVRT и FRT в соответствии со всеми основными сетевыми нормами. Конкретные параметры программируются инженером по вводу в эксплуатацию в соответствии с требованиями коммунальных предприятий.
Реактивная мощность и коэффициент мощности
Большинству коммунальных предприятий требуются солнечные электростанции более определенного размера (часто 30 кВт+ для коммерческих предприятий, 1 МВт+ для коммунальных предприятий) для обеспечения поддержки реактивной мощности — способности поглощать или подавать реактивный ток, чтобы помочь стабилизировать напряжение сети. Требования различаются: некоторые указывают фиксированный коэффициент мощности (например, 0,95 с опережением/запаздыванием), другие указывают кривую реактивной мощности (режим Q(U)), при которой установка динамически регулирует реактивную мощность на основе измеренного напряжения. Цепные и центральные инверторы Sungrow поддерживают все стандартные режимы управления реактивной мощностью без дополнительного оборудования.
Настройки реле защиты
Исследование соединений обычно определяет следующие функции реле защиты в точке соединения:
- Повышенное/пониженное напряжение (OVP/UVP) — срабатывает, если напряжение сети превышает или падает ниже определенных пределов.
- Повышенная/пониженная частота (OFP/UFP) — поездки на экскурсию по частоте
- Направленная максимальная токовая перегрузка (67) — предотвращает обратную подачу тока повреждения от солнечной установки в сеть
- Замыкание на землю (51N/64) — обнаруживает замыкания на землю в соединительном оборудовании
- Обратная мощность (32R) — для объектов, откуда экспорт не разрешен
Реле должно быть настроено в соответствии со спецификациями энергосистемы и проверено во время ввода в эксплуатацию. Неправильно сконфигурированные настройки реле являются наиболее распространенной причиной задержек при вводе в эксплуатацию.
Требования к трансформатору среднего напряжения
Установки мощностью более ~ 1 МВт обычно подключаются к сети среднего напряжения (6–35 кВ) и требуют повышающего трансформатора. Трансформатор должен быть рассчитан на максимальную мощность установки с запасом на содержание гармоник и коэффициент мощности. Посмотрите наш руководство по выбору трансформатора для подробной методологии.
Реалистичные сроки
| Этап | Типичная продолжительность | Основная переменная |
|---|---|---|
| Предварительное технико-экономическое обоснование | 2–8 недель | Длина очереди утилит |
| Исследование взаимосвязи | 3–18 месяцев | Сложность исследования; коммунальная мощность |
| Переговоры по обновлению сети | 1–6 месяцев | Требуются ли обновления |
| Договор на подключение | 1–3 месяца | Время юридического рассмотрения |
| Строительство + ввод в эксплуатацию | 3–12 месяцев | Размер проекта |
| Итого (в лучшем случае, без обновлений) | 9–15 месяцев | |
| Итого (требуется обновление сети) | 24–48 месяцев |
Самый большой риск в сроках подключения к сети заключается в том, что коммунальное предприятие оказывается в очереди на подключение после других проектов. В перегруженных сетях (во многих частях Европы, Австралии, Калифорнии) очередь на 2–3 года является нормальной. Подавайте заявку на подключение к сети как можно раньше — в идеале, на этапе начала проекта, до завершения выбора оборудования.
Распространенные причины задержки соединения
- Недостаточный уровень неисправности в точке подключения — Распределительное устройство энергосистемы может не иметь достаточной отключающей способности по току повреждения, чтобы безопасно справиться с неисправностями вашей установки. Решение: добавьте индукторы ограничения тока повреждения или запросите обновление сети.
- Повышение напряжения на распределительном фидере — высокое проникновение солнечной энергии в распределительный фидер приводит к повышению напряжения выше установленных законом пределов во время пиковой генерации. Решение: поглощение реактивной мощности, ограничение экспорта или модернизация фидера.
- Сбой координации защиты — настройки вашего реле защиты взаимодействуют с существующей защитой сети таким образом, что это приводит к нежелательным отключениям или слепым зонам. Решение: детальное исследование координации защиты; отрегулируйте настройки реле.
- Требования к измерениям и данным — многим коммунальным предприятиям требуется интервальное измерение коммерческого уровня (15-минутное или 5-минутное) и телеметрия SCADA в реальном времени, прежде чем они активируют соединение.