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TÜV北德彭园园:德国低压并网新标VDE-AR-N 4105:2018要求及参考测试方法分享

作者:中国国际储能大会 来源:中国国际储能大会 时间:2019-05-25 浏览:

中国国际储能大会:4月24-26日,由中国化学与物理电源行业协会储能应用分会主办的第九届中国国际储能大会在浙江省杭州市洲际酒店召开。在4月26日上午的“储能电站与技术应用(四)“专场,TÜV北德集团大中华区可再生能源部光伏部件项目工程师彭园园在会上分享了主题报告《德国低压并网新标VDE-AR-N 4105:2018要求及参考测试方法分享》,以下为演讲实录:

彭园园:我首先简单介绍一下背景。因为现在像欧洲,从我们公司的业务层面我给大家做一个数据的分析。前两年可能我们公司在风能并网上的业务占大概80%左右,但现在业务倾斜了,因为储能的发展太快,光伏的发展也很快,所以新能源板块涉及到储能之后,我们的风能业务占比只占了公司50%的并网,所以德国的电网针对新兴的储能市场、新兴的光伏市场一改再改,全都是在去年的11月份发布的,这里面针对储能系统的要求做了一些更新,相比之前的老标。

(PPT)这里面厂家经常用到的一些标准,EMC、IEC等等,这些大家都已经很熟悉了。

去年换版的几个标准,都在去年的11月份做了换版。

关于低压并网这么说的,201811月1日生效,今年的4月26日失效,这个愿景是很美好的,因为测试要求今年年底才能发布,中间因为大家关于这个测试方法以及这个要求进行了多次的讨论,这里面电网提出了一些不切实际的要求,得到了很多方面的反对,所以这个测试方法今年年底才会发布,4105明年才会正式的生效。

这边跟大家讲一点,你的储能系统都属于Type 2的类型,Type 1是以前的火力发电、燃气轮机。

这里也提到一点,你的4105适用范围,只适用于你系统的总容量而定,小于135千瓦才可以做4105,为什么现在很多机子都想做中压,因为这个规定放着,系统容量135之后就要4100的要求去做中压并网的测试。

这边分成法定单元、系统都要做并网认证的,这边区分了Unit和System,从这里可以看到光伏、风机、储能都属于Type 2这个类型。

电能质量参照这个,这是很简单的,这里面通常都是通标,EMC或者电能质量的通标。

4105主要就是我给大家先放了一个总的概述,总的区分就是说,他这边电网对你储能系统或者光伏、新能源的系统对它动态的支撑新提出来的一些要求。

比如这是有功功率的,还有一些测试,要看你的电网调度指令下达之后你的响应速度以及功率能达到的平均值,这里有一个要求,你的有功速率必须是0.33%到0.66%之间,他对这块你的充放电的速率,你储能系统对电网放电或者说你从电网响应有功功率的速率要求。这边是我们之前测试的数据分享,时间关系不一一给大家看了。

这边引入了一个概念,你的响应有两种,一个是你收到这个指令之后,有这个保护的自动响应,你第一次达到了这个保护值,因为你不是一进入这个你的波形就是稳定的,你第一次进入到这个稳定的区间范围,就是Settling time,这里面的要求分别是对这两个去的,不一样的。

这个也是我们之前做的一个数据分析,有一些要求。

这是我前面提到的,你的有功功率的峰值要测试你的三个时间段的平均值,一个是200毫秒、一个是60秒、一个是600秒,要采集这三个时间点后边一分钟的平均值。这边也有要求,你的响应速率,有功功率变化的速率,不能超过0.66%,不能慢于0.33%。这就是我刚才讲到的,电网的动态支撑,这边就是根据电网频率的支撑,这两个公式跟4105上的有点差异,但是算法是一样的。这张图是我截于4100里面的要求。

举个例子,比如说你是频率过了到了51.5赫兹,你通过这个公式可以计算出来德尔塔P,意思就是说功率这块要改变多少,算出来大概52%,针对52%这个值的要求,会要求你在2秒之内先达到变化值50%,然后剩下的20秒内达到完完全全的电网需要的功率的变化值。针对于以前的标准或者说厂家的研发设计,通常的厂家这的值的变化是用一个瞬变的方式,就是说我前两面可能是51.5赫兹,我的P可能5%或者10%,下一秒我增加到6.2%,我的厂家可能一下子渐变到62%了,现在德国电网标准的要求是,我要沿着这条线,就是说完全符合这条线的斜率上去,就是说我哪怕精确到每1秒或者每1毫秒或者每10毫秒,我都是爱覆盖在这条线上面的,而不是说一个瞬变的过程。

这个就是老标的要求,而且只对过频时候的要求,他对欠频的时候没有要求,新标他对欠频有要求,欠频的时候就要发有功,过频的时候就要给电池充电。

我要在2毫秒内就响应了,达到这个值,后来Settling time达到稳定的20秒内。

这个跟刚才的计算公式是有不同的,就是因为应用的参数不太一样,但是方法是一样的。

这就是我们通常做测试的一个测试流程的曲线图放出来给大家看一下,后面就是几步流程,你的频率调节的流程,这里面每个步骤你怎么去跑。

这是我们实际测试出来的,我们厂家的逆变器或者PCS经过实际测试出来的一个图形,可以看到这家做的产品还是蛮好的。

后面讲到德国电网最有个性的一点,它什么都要远程控制,什么都要符合他的调节,他的功能这块,我前面用黄色的标出来了,他的Q(U)、Q(P)、无功功率等的要求,你做电网响应的时候,他的远程控制会告诉你,我这会儿想让你以功率0.5来跑你就0.5,我想让你调节到0.6就是0.6,所以德国电网最有个性的一点就是,电网下指令随便要你干什么就干什么。

我逐一展开:

Q(U),这边针对于以前就是那条绿色的线,就是说电压正好是在额定电压的时候,这个Q可以等于0,但是现在这边是这样的,还可以允许你这条线做左右的平移,等于说你电压的范围得放宽了,你做这个响应的时候电压范围放宽了。

Q(P),我在前面,跟以前的那张图形不一样的一点,在前面那一段,就是在接近于P点那一段,以前空开来的,现在就是测你的5个点,你这5个点,我这边这张图其实是不完整的,应该是轴对称的样子,跑出来应该像蒙古包形状的图形,实际上应该是跑出来这样的图形,它在超前滞后的情况下,它的无功,都是发无功嘛,一个是感性,一个是融性的问题,这是我们测试出来的Q(P)曲线,也是根据实际的PCS和逆变器测出来的。

Reactive Power,前面是空出来的,这张图形是标准里的最低要求,你实际做出来的功率因素可控制范围,要在这张灰色的外面,就是说要大于、等于你的可调范围。

Testing for a fixed cos,这个也要求你的功率约束要达到0.005,你在发无功电流的时候,的计算值大概是在正负2%。电网也会再给你设定几个功率因素让你们去做测试,就是说验证几个点。

VDE—AR—N 4105,这个也是新提出的要求,在你的并网点的功率超出去的时候,你一定要在规定的时间内,3秒的时间内,重新恢复到你的正常的允许范围,这是对厂家新提出的要求,对你的并网点或者说公共连接点你的功率恢复速率的要求。我前面讲过了,因为是德语的,我直接用口述的方式告诉大家,Type 2的储能变流器或者光伏逆变器,它的功率因素的要求以及大于4.6千伏、KVA小于4.6的不同要求,后面这张表格就可以看出来了。

简单看一下,这张表格左下角,小于4.6KVA你Type 2的要求,右下角就是大于4.6KVA你Type 2的要求。

接下来是他新提出的,电网这一块,你的光伏逆变器、你的储能变流器,必须都满足低电压穿越的要求。有一个问题我要跟大家反馈一下,前段时间我跟一个厂家交流的时候,他跟我说我们家的储能变流器在低穿这个模式是离网的,我说你做储能本身就是给电网做支撑的,为什么你要在低穿模式下切到离网模式?所以我给他们提了这个问题。

这个就是Type 2和储能低电压穿越的曲线要求,包括高电压穿越的曲线要求。这边有一个要求,我要在10秒内达到20%的额定  电流,剩下20毫秒内达到10%的额定电流,就是要小于这个值。

低电压穿越,如果说有些人抱着态度说,低电压穿越,我的PCS在这个故障情况下扛过去就行了,但是德国的电网说我要有动态的无功支撑,我要发无功,而且从储能本身你的目的这块体现,你储能是想给电网做调压调频、调峰调频或者做电网支撑的,你本身是要做电网支撑的,你低电压穿越的时候退出了,这个电网支撑功能还能体现嘛。所以我说从道德意义上或者是从你的公司企业文化或者说公司的社会利益上来讲,你这个功能强是要去满足的。

这个就是我刚刚说的,原来的计划是这个样子,VDE 0124—100,原来的计划是在今年的4月份肯定会发布出来,并且会执行,让大家可以照这个测试要求去做,通过4105的判定。就是因为它电网的要求一级预厂家能做到的能力以及实际的运行情况产生了矛盾,所以他们一直在不停的讨论,后来我也没有参与这个讨论了,我就说你们有结果告诉我反馈给我就好了。

现在实际情况,我也提到了这一点,你系统里面的,不管你的逆变器或者是你的PCS你的功率是多少,它现在要考虑的是你整个集成系统的功率来决定你要做4105还是4110,这就会涉及到30千瓦的机子,既要做低压并网的要求又要做中压并网的要求,因为你出货的时候或者系统运营的时候,不可能30千瓦的机组单台用,有些人商用的环境下,我可能采购了30台30千瓦的机子或者多少台60千瓦的机子,你在德国就要中压并网了。

这是我们公司在德国的分布情况,主要是我们公司的一些分公司,主要就是还是集中在德国北部城市,一些新能源资源比较丰富的城市。

这边提一点,在下个月的5月20几日的时候,我们公司组织了一场针对国内外的锂电池以及并网要求或者说逆变器和PCS这一块新标的培训会,对大家来说是免费的,如果有需要参加的话其实可以给我发邮件或者发短信或者打电话都可以。谢谢大家!

(本文根据演讲录音整理,未经演讲人本人审核)


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