鑒衡&華為：2024光伏發電站場內及并網安全技術白皮書（17頁）.pdf

《鑒衡&華為：2024光伏發電站場內及并網安全技術白皮書（17頁）.pdf》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《鑒衡&華為：2024光伏發電站場內及并網安全技術白皮書（17頁）.pdf（17頁珍藏版）》請在三個皮匠報告上搜索。

1、目 錄場內設備側典型故障 06接地故障 06直流線纜反接故障 06端子接觸故障 06交流側噴弧故障 07交流絕緣故障 07電網側典型故障 08電網高電壓穿越故障引發設備安全問題 08電網低電壓穿越故障引發設備安全問題 08低 SCR 下諧波控制差引發的設備安全問題 08寬頻振蕩導致的設備安全問題 10光伏電站安全問題及典型案例分析背景 02040102電站場內設備和并網安全設計結語安全應用&實踐113023安全設計理念 12光伏電站電氣安全設計框架及技術 12電站場內設備安全 13電站并網安全技術要求與設計 19場內設備安全應用&實踐24智能組串分斷實踐流域高原場景 24絕緣監測與定位技術實踐

2、海光/水光場景 25端子溫度監測實踐沙戈荒場 26交流安全應用實踐 27并網安全應用&實踐 28并網支撐實踐 28構網支撐實踐 290101020201光伏發電站場內及并網安全技術白皮書2023 年，新能源按下加速鍵。習總書記在 22 年提出新能源高質量發展的要求后，又在去年底提出了大力發展“新質生產力”。在光伏領域，一系列支持政策陸續落地，光伏未來的增長空間是確定的。2023 年政策、商業、技術驅動光伏行業快速增長。流域高原、沙戈荒、農光、水光、海光等場景空間倍增，加速光伏成為主力能源。根據 BloombergNEF 的最新預測，預計在 2025 年 2030 年，年平均裝機容量將超過 70

3、0GW；到 2030 年，全球累計光伏裝機容量將達到 6.7TW。700GW6.7TW在新能源快速增長可見的同時，我們看到現在清潔能源大基地的設計、建設與運營也進入了深水區，挑戰與日俱增。且具體的挑戰內容也隨著產業發展而不斷變化：由早期追求極致的度電成本，轉向對并網消納、供電安全、設備安全、生產安全、用地、質量、運維等多維度多層次的挑戰。海量的新能源設備，從建設到運維，安全永遠是光伏電站穩定運行的基石。2023 年，華為聯合鑒衡發布光伏電站智能安全技術白皮書，全面深入地分析了光伏電站電氣安全問題及事故案例，系統地介紹了光伏電站安全防護領域的最新技術與實踐；助力了光伏電站智能安全防護技術的應用，

4、在業界形成很好的反響，引領行業向智能組串分斷、智能端子檢測等技術演進發展，同時相關安全特性也被 GB/T 43056-2023沙漠光伏電站技術要求等標準收錄，形成行業的統一要求。今年，華為經過一年的研究和思考，針對安全特性進行了細化；同時，也在光伏電站現場進行了實證、對比和GW級大規模的應用。我們認為，僅從設備本體維度的靜態安全還不能保障整個系統的電氣安全，還需要考慮設備運行并網后，對電網側故障的安全防護，來達到動態的運行安全和支撐電網安全。從而做到在電站的整個生命周期都能安全穩定并網。本白皮書通過對安全特性進行具體指標的分層分級，旨在幫助光伏電站安全建立統一評價標準，促進光伏產業健康穩定發展

5、。背景2025 年 2030 年年平均裝機容量將超過全球累計光伏裝機容量將達到0203光伏發電站場內及并網安全技術白皮書光伏電站安全問題及典型案例分析光伏電站安全問題及典型案例分析特殊的地質條件等因素可能導致結構形變、引起端子松脫，繼而使得端子兩側的電壓擊穿空氣后產生持續的放電效應，也就是所謂的拉??；直流拉弧的溫度可瞬間高達 3000，并且會持續燃燒，極易燒壞端子，甚至可能造成更惡劣的后果。下圖是由于大風、土地沉降等因素長期影響導致接觸劣化的案例。高濕高鹽霧的環境下，絕緣故障是主要的安全風險之一。絕緣失效大多是由于電場、熱、化學等因素綜合作用下，絕緣材料的絕緣性能降低，導致絕緣性能破壞。絕緣失

6、效的主要表現形式為絕緣擊穿，當施加于電介質的電場強度高于臨界值或者在一定電場強度下，電介質由于環境等影響，絕緣電阻值低于臨界值，通過電介質的電流會突然猛增，使絕緣材料的絕緣性能被破壞，喪失絕緣能力，這種現象通常也稱為電介質擊穿，最終導致火災等嚴重后果。近海場景，直流線纜、接線盒、交流線纜、接線端子等容易被腐蝕，難以避免會影響絕緣性能，如降低爬電距離等，從而可能導致逆變器單板/模塊絕緣失效/過熱，進而引發打火，造成整體逆變器燒毀。隨著 N 型組件技術、IGBT 等半導體器件的持續發展，如組件、逆變器等光伏電站核心設備的功率密度逐漸提高；由此而帶來的安全問題更易產生，可能造成的后果也愈加惡劣。同時

7、，由于地面電站的應用場景由傳統單一的平地，逐漸往沙戈荒、山地、海光、流域高原等復雜場景演變，多變的環境特征也使得安全問題愈加突出。農光場景 土地沉降導致端子接觸不良 海光場景導致的設備腐蝕問題集裝箱面漆脫落PCB 腐蝕導致連接不可靠配電柜腐蝕接插件腐蝕至脫落生銹導致門損壞進風口鐵絲網腐蝕海光或鹽堿灘涂等場景0405光伏發電站場內及并網安全技術白皮書光伏電站安全問題及典型案例分析安全問題除了按照以上場景分類，也可以根據發生的位置，分為設備側、電網側等幾大類。場內設備側典型故障接地故障直流線纜反接故障交流側噴弧故障交流絕緣故障端子接觸故障接地故障是目前電站安全問題里發生概率最高，也最突出的一類。根

8、據第三方機構統計，超過一半的光伏電站火災是由接地故障引起。在光伏電站中，光伏組件-匯流箱（如有）-逆變器-箱變之間的線纜大多為直接埋地鋪設，而光伏組件、接線盒、直流電纜、匯流箱、逆變器、交流電纜、接線端子等各環節易出現絕緣層破損并與地面接觸，引起輸電導線對地絕緣下降。一旦形成漏電回路，將會造成局部發熱或者電火花，嚴重時甚至會引發火災等嚴重后果。在電站前期施工接線時，由于線纜多且長，端子公母頭容易接反，從而出現直流反接問題。傳統多路并聯方案中采用熔絲進行過流保護，如果出現一路組串直流反接，故障回路電壓可能會達到組串電壓的兩倍，現有的 1500V 熔絲可能無法可靠分斷，出現爆裂和起火。光伏電站交流

9、側防護相對成熟、相關標準也相對完善，但當系統發生短路故障時，斷路器分斷故障電流可能會引起電弧。電弧是離子化的高溫氣體流，在電弧被引燃的初期，空氣急劇爆燃產生的沖擊波和隨后的高溫氣流會對人體和設備帶來極大危害。新能源電站存在大量地埋電纜，在電纜敷設過程中以及后期運維過程中，都有可能引起電纜絕緣破損、老化等問題，導致對地絕緣下降，甚至引起接地故障。新能源電站低壓側一般采用中性點不接地系統，對系統對地的絕緣電阻進行監測是保證運維人身安全的重要手段。光伏電站中存在大量的端子連接，端子接觸不良引發的故障也是常見的電站安全問題。以一個 100MW 電站為例，電站共有 7000 多個組串，需要 14000

10、多個直流端子連接。導致端子接觸故障的原因包括，在端子生產過程中因加工不到位會導致金屬芯壓接不良，在電站施工階段因操作不規范會導致端子插接不到位，在電站運營階段由于外力導致端子接觸點之間產生應力從而造成端子虛接。01 端子故障過溫 端子過溫導致的起火事故 箱變噴弧引發的安全事故 箱變中壓故障圖端子接觸不良帶來的直接影響即端子過溫，但是由于逆變器直流端子通常無法進行溫度檢測，這種故障非常容易從一個小故障擴散到大故障，引起直流拉弧/過熱起火等現象。高壓擊穿現場安裝或連接不良濕度、灰塵或污染引起的腐蝕0607光伏發電站場內及并網安全技術白皮書光伏電站安全問題及典型案例分析高比例新能源滲透率下，高比例電

11、力電子設備控制和對電網支撐能力不足，不僅影響電力系統的穩定性，同樣帶來很多電氣設備損壞和電氣安全問題；多地曾經出現過逆變器硬件設計能力不足、逆變器高低穿或諧波控制不足，導致設備故障或引發上層系統保護等問題。電網側典型故障電網高電壓穿越故障引發設備安全問題電網低電壓穿越故障引發設備安全問題低 SCR 下諧波控制差引發的設備安全問題當電網發生高電壓穿越故障時，電網電壓的升高會導致逆變器交流側電壓的抬升，一般最高會到 1.3 倍的額定電壓。對于直流轉交流的一級電路，在沒有第二級直流轉直流的穩壓電路作用時，當電網交流電壓升高，直流側電壓也會隨之升高，從而偏離組件的最大功率點，使得輸出功率下降，影響穩定

12、運行；直流側電壓若不抬升，則會出現交流電壓高于直流電壓，可能會產生反灌等風險。2020 年東北地區某電站，就出現過弱電網下部分逆變器低電壓穿越失敗，導致設備損壞的事故。事故起源于電網發生的相間短路故障，導致 AB 相電壓發生畸變，場站內的逆變器低電壓故障穿越失敗發生停機，同時因其自身的控制原因，發生逆功率導致設備發生損壞。電站40個子陣中約35個子陣發生類似問題，導致了為期兩周的停機事故，損失發電量約 3%。國內出現多例諧波大導致線路跳閘/設備損壞等故障問題，特別是分布式電站項目，由于本地負載多，諧波問題更加突出；02 低電壓穿越故障波形 西北某光伏項目故障波形圖 江蘇某項目諧波耐受能力差，內

13、部 LC 濾波電路批量故障 華南某光伏項目故障現場圖 浙江某項目設備并網諧波大，設備損壞華南某項目，上午發現集電線下某廠家逆變器出現約 100 臺告警且存在箱體蓋板鼓起現象，集電線箱變低壓側塑殼斷路器大多數均跳開，查看箱變低壓側塑殼斷路器發現有拉弧痕跡；排查發現 35kV 電網上有高次諧波和尖峰電壓產生。西北某光伏項目，引起 35kV 側諧波振蕩，導致電站部分電壓互感器等設備損壞，線路跳閘。浙江某分布式電站項目，逆變器并網諧波大，尖峰電壓高，逆變器 AC 防雷的器件批量損壞，并引起上層箱變跳閘，設備損壞。江蘇某分布式電站項目，電網有一定背景諧波，逆變器控制和諧波耐受能力差，內部 LC 濾波電路

14、批量故障。案例 Case案例 Case案例 Case案例 Case0809電站場內設備和并網安全設計光伏發電站場內及并網安全技術白皮書寬頻振蕩導致的設備安全問題隨著新能源比例的不斷提高，電力電子設備之間及其與電網之間由于多種功率調節設備的共同作用，可能在更寬的頻帶上產生弱阻尼甚至負阻尼現象，引發電氣量隨時間周期產生波動，從而導致寬頻振蕩問題。大規模新能源并網后，由于電力電子設備存在多種控制模式，系統振蕩問題將更加復雜。河北沽源某風電場功率振蕩逆變器并網設備、SVG 設備控制諧波能力不足，引起設備關機、其他系統振蕩問題也多次發生，這對于光伏并網設備在不同電網工況下的諧波耐受能力，諧波抑制能力提出

15、較高的要求。電站場內設備和并網安全設計有功功率/MW時間30025020015010050014:12:0014:13:0014:14:0014:12:3014:13:3014:14:30機組脫網發散振蕩旁路串補1110光伏發電站場內及并網安全技術白皮書電站場內設備和并網安全設計安全設計理念光伏電站電氣安全設計框架及技術0102光伏電站電氣故障具有形式多樣、原因復雜的特點，發生電氣安全故障的原因也不僅存在于設備本體，還需要考慮設備并網運行后，來自電網的故障擴散。從系統角度，做到安全規劃、設計安全、設備安全、建設安全，并網運行安全，杜絕安全事故的發生。在 2023 年通過數字化、智能化手段提升系

16、統安全的基礎上，2024 年進一步延伸安全特性，增加了智能絕緣監測防護、和面對電網故障而維持自身設備安全的防護功能，從而保證對內對外均可以實現光伏電站的安全穩定運行。絕緣失效是光伏電站中十分常見的故障，尤其在海光、水光、山地及南方高溫高濕場景下絕緣問題更加突出。根據 NB 32004 規范的 7.10.1 條方陣絕緣阻抗檢測要求，與不接地光伏方陣連接的逆變器在系統啟動前測量光伏方陣輸入端與地之間的絕緣電阻，如果阻抗小于 Umaxpv/30mA（Umaxpv 是光伏方陣最大輸出電壓），逆變器必須上報告警。此外，如果是非電氣隔離的逆變器還要求限制接入電網。光伏逆變器在系統啟動前均會按照該要求進行一

17、次對地絕緣檢測，當出現絕緣故障時，對應的逆變器會上報告警，絕緣故障可以定位到對應的逆變器。但由于逆變器不能進一步判斷出具體的故障位置，因此，故障點查找需要人工完成，不但要考慮運維檢修人員的安全，隨著光伏逆變器功率增大、組串數量增加，故障排查和定位的難度和時間也成倍上升。華為通過數字化、智能化手段，采用絕緣監測與定位技術，在逆變器檢測到對地絕緣阻抗低時，自動啟動絕緣定位功能，通過智能感知電壓的變化，自動定位識別到故障點所在的 MPPT 和故障點在組串中的位置，大大縮短了故障定位時間，在有效保護業主資產和人身安全的前提下，指導現場運維人員，通過點對點的二次鑒定故障、消除故障，有效解決光伏場地大、設

18、備多、故障查找難，消除故障更難的痛點。電站場內設備安全絕緣監測與定位技術 絕緣監測方案對比 基于電流、電壓、阻抗、溫度（I/V/R/T）等數據做全面安全診斷傳統解決方案華為方案 無法確定具體故障位置 無法確認故障電池板位置 可檢測出故障 MPPT 可檢測出 MPPT 級電池板位置交直流及系統故障識別DC 線纜DC 側AC 線纜AC 側中壓側低壓側系統故障定位系統保護隔離直流絕緣故障檢測（R）直流絕緣故障定位（V）智能直流分斷（I/V）DC 端子溫度檢測（T）低壓分斷及燃弧保護（I）中壓分斷及保護高效防護智能風扇異常診斷（T）高低電壓穿越（V）諧波抑制（I）AC 端子溫度（T）絕緣監控（R/V）

19、AC 接地異常檢測（R/V）并網數據監控（I/V）并網故障防護1213光伏發電站場內及并網安全技術白皮書電站場內設備和并網安全設計等級標準定位精度%成功率L1子陣級：定位到子陣100100%L2逆變器級：定位到逆變器100100%L3MPPT 級：自動定位到 MPPT100100%L4組件級：自動定位到故障 MPPT 和故障點2 片組件100%L5預留預留預留北京鑒衡認證中心協同華為及相關企業已把該特性寫成規范和認證。絕緣定位分級按檢測定位范圍分為子陣級、逆變器級、MPPT 級、組件級。2024 年華為獲得北京鑒衡認證中心頒發的首張絕緣阻抗檢測及定位性能最高 L4 等級認證證書注：設備本體功能

20、結合現場操作，實現組件級結果2024 年華為獲得北京鑒衡認證中心頒發的首張智能端子溫度保護性能最高 L4 等級認證證書 絕緣監測與定位技術分級標準傳統方案中，逆變器的直流端子固定在逆變器外結構件上，端子尾部通過線束走線，經直流開關連接到 PCB 板上。傳統方案在設計、制造上相對簡單，需要直流端子逐一穿孔、定位、緊固，絕緣件固定后人工插入 PIN 針，生產效率低，且容易出現插入不到位的問題；一旦端子處產生虛接、損壞等，將在連接異常處發熱，直到異常發熱損壞絕緣或導體熱熔產生電弧造成事故擴大，這時逆變器才會檢測到異常信號，但此時為時已晚，不但會造成設備本體損壞，可能導致連接線纜燒壞，甚至引起火災，造

21、成設備不可估量的損失。為了解決直流端子插接不到位、壓接不良、基礎不均勻沉降或腐蝕等因素導致的接觸不良，產生的異常溫升燒壞設備等事故，華為創新性地采用端子上板設計，使用定制的 PCB 電路板，將端子插入其中，通過波峰焊焊接固定，免除人工插 PIN 針和穿線，規避人工穿線不到位導致的直流端子插接不牢的風險，并減少電流引接環節，從設計、生產、制造上保障高可靠性。端子上板后，可實現在端子通流點附近增加 NTC 傳感器，就有了將數字化、智能化融入端子檢測的基礎數據采集，繼而通過 PCB 板上的信號鏈路進行數據傳輸，最后經由芯片進行信號檢測、智能端子檢測技術數據計算與處理，實現智能端子溫度檢測。智能端子溫

22、度檢測可實時檢測端子溫度，當遇到端子插接不到位、金屬芯壓接不良、外力導致交流端子、直流端子溫度出現異常時，逆變器通過判斷并啟動保護，避免故障進一步惡化和擴散，從而保護電站設備和財產安全。智能端子溫度檢測現已經形成規范，按其保護范圍和精度，規范將其總共分成 4 級，分級如下。端子檢測綜合等級評定表L1L2L3L4L5檢測范圍檢測類型直流輸入端子直流輸入端子直流輸入端子和交流輸出端子直流輸入端子和交流輸出端子預留采樣點數60%端子數80%端子數80%端子數100%端子數電壓范圍1全電壓范圍全電壓范圍全電壓范圍全電壓范圍電流范圍2全電流范圍全電流范圍全電流范圍全電流范圍溫度范圍3全工作溫度范圍全工作

23、溫度范圍全工作溫度范圍全工作溫度范圍溫度輸出分辨率MPPT 級MPPT 級MPPT 級MPPT 級測量溫度誤差5432保護情況保護溫度精度5%/55%/52%/22%/2保護溫度一致性95%96%97%98%保護時間精度45%/5s5%/5s2%/2s2%/2s保護時間一致性595%96%97%98%準確率100%100%100%100%注 1：電壓范圍，指功率轉換設備的直流輸入電壓范圍，交流輸出電壓范圍；注 2：電流范圍，指功率轉換設備的直流輸入電流范圍（0 最大輸入電流），交流輸出電流范圍（0 最大輸出電流）；注 3：溫度范圍，指功率轉換設備的工作溫度范圍；注 4：精度=（實測保護值-預期

24、保護值）/預期保護值*100%；注 5：一致性=STDEV【（精度 1-平均值）/平均值:（精度 N-平均值）/平均值】。等級項目 鑒衡認證證書 鑒衡認證證書1415光伏發電站場內及并網安全技術白皮書電站場內設備和并網安全設計華為智能組串分斷(SSLD-TECH)可實現直流側的主動分斷與精準的組串級保護。該技術由逆變器檢測與邏輯判斷系統、脫扣控制系統、可脫扣直流開關系統三部分構成，可脫扣直流開關系統是在傳統開關基礎上，增加了儲能模塊、控制指令接口、狀態反饋接口、復位按鈕裝置，創新地采用“電子式脫扣器”（一般過流保護使用的是電磁脫扣器、熱脫扣器）。該技術可精準捕捉電流、電壓等參數的細微變化，基于

25、一整套邏輯及算法，可有效判斷并保護組串反接、電流反灌、母線短路故障。2021 年華為獲得由北京鑒衡認證中心頒發的首張智能組串分斷功能最高等級(級)認證證書。華為箱式變電站通過了 IEC 61641 IAC-C 級燃弧防護，做到 MCCB 故障分斷零飛弧擴散，不影響低壓柜其它支路正常運行，提升箱變整體可用度。傳統箱式變電站采用中壓向下泄弧方案，該方案需要現場中壓室下部電纜溝封堵，實現中壓向下泄弧，增加現場施工難度和成本。如果封堵不良，會導致向外噴弧，引發人員安全風險。華為智能箱式變電站首創中壓向上泄弧設計，并通過 IEC 62271-202 IAC-A 級試驗，提升中壓系統和人員安全，并實現泄弧

26、通道完全與地基解耦，系統 BOS節省約 0.91 分/W（給定條件下）。光伏電站交流側防護相對成熟、相關標準也相對完善，但當某一塑殼斷路器（MCCB）下級出現短路故障分斷時，由于噴弧而影響到其它低壓支路或者低壓母線，有可能造成事故擴散或加重?；谏鲜鰡栴}，華為箱式變電站對低壓柜系統設計做了以下幾點優化：塑殼斷路器增加帶消游離格柵的滅弧罩，通過降低電弧溫度實現滅弧，并減少噴出塑殼斷路器本體外的導電粒子的數量，實現故障分斷零飛弧擴散；低壓柜按照 GB 7251-12-2013（IEC 61439-1）低壓成套開關設備和控制設備第 2 部分：成套電力開關和控制設備要求實現 Form2b 及以上的內部

27、隔離：功能單元和進線端子與主母線隔離，或者對主母排及分支排進行必要的絕緣包裹防護；2023 年華為智能組串分斷（SSLD）分別獲得 Intertek 天祥和 DEKRA 德凱頒發的全球首個智能組串分斷符合性申明 CB 證書和全球首個符合斷路器規范的智能組串分斷證書。兩家機構認證華為智能組串分斷符合 IEC 60947-2 國際標準。智能組串分斷技術箱式變電站電弧防護技術 分斷精度等級劃分標準 低壓燃弧防護方案對比 泄弧通道方案對比 帶消游離格柵的滅弧罩等級級級電流設定值 2%設定值 5%時間設定值 2%設定值 5%傳統中壓向下泄弧與地基強耦合華為中壓向上泄弧，完全與地基解耦Form 1 內部無

28、分隔某電站現場事故照片華為箱變低壓柜短路分斷試驗后照片Form 2b 母線與功能單元隔離1617光伏發電站場內及并網安全技術白皮書電站場內設備和并網安全設計與 TN/TT 系統不同，在 IT 系統中有源導線與地絕緣。對系統絕緣電阻的監測，可以有效反映系統、設備運行狀態，進行早期預警或跳閘，以有效保護設備和人身安全。華為自研抗電勢誘導衰減（PID）模塊兼容絕緣監測裝置（IMD）功能，實現光伏系統在線智能絕緣監測功能，交直流側發生絕緣故障時可以可靠預警或告警，具備絕緣阻抗告警聯動對應箱變繞組的 ACB 功能。避免了 IMD 設備與 PID 設備運行之間的干擾以及運行協調問題，實現了最佳的系統集成及

29、簡化。同時，為了應對絕緣故障引發的溫度升高，華為智能箱式變電站實時監測中壓電纜終端溫度，進行早期預警，保障中壓連接安全。箱式變電站智能監測技術 PID+IMD 系統框圖 中壓電纜溫度檢測示意圖 智能并網算法新能源隨著滲透率的提升，接入過程中遇到了多種發展挑戰，逆變器的并網安全技術要求也在逐步提高。華為逆變器在每代產品開發之初就對并網特性進行全場景定義，確定要達成的電網適應邊界條件和要求：包括極弱電網 SCR=1.05 適應能力、特高壓交流串補 0.7 輸電適用能力、特高壓直流輸電高穿有功不降額支撐能力。這要求逆變器測得準和控得穩。華為將通訊行業積累多年的軟件算法、弱電網運行經驗引入光伏行業，建

30、立了精準的不同類型的并網場景、電站設計、電網運行工作點的數學模型，利用大數據訓練最優并網控制算法，從而在各種惡劣的電網波形下能保證逆變器持續并網發電、不脫網。借助創新算法和海思自研芯片技術，利用智能控制器的高速處理能力、高采樣和控制頻率、控制算法等優勢，采用先進的諧波抑制等算法主動響應電網的變化，使光伏電站接入電網的總諧波更優。在逆變器測得準上，我們提供快速鎖相技術、電網態勢感知技術、諧波主動分析技術；在控得穩上，從阻抗重塑算法、串補適應算法支撐系統功率穩定，從振蕩抑制算法、電壓尖峰抑制算法有效支撐可靠高低穿控制，從虛擬APF技術、自適應補償技術優化諧波控制和多機并聯諧波抑制；從雙級架構拓撲設

31、計上，支撐高穿有功不降額。華為持續跟蹤和參與光伏場站、逆變器并網技術要求，第一時間進行電網要求響應和支撐。GB/T 19964 標準2005 年首次被提出，歷經 20 年的發展，隨著新能源滲透率的提升，電網對于新能源接入并網提出更高的要求。2014 年由中國電科院與青海電科院合作實施，華為通過了兆瓦級電站現場零電壓穿越試驗、低電壓穿越測試、頻率擾動試驗和電能品質測試，成為全球第一家通過 GB/T 19964-2012 電站現場零電壓穿越認證的逆變器品牌。2020 年華為獲中國電科院頒發的首個 GB/T 37408-2019 新國標報告證書，華為逆變器成為行業內首款通過新國標考核的產品；同年，攜

32、手中國電科院，在業界率先推出光伏逆變器弱電網適應性特性，保障光伏電站在極弱電網情況下的穩態暫態穩定性，避免連鎖故障，提高新能源消納裕度。電站并網安全技術要求與設計電站并網安全技術要求變化-并網支撐新國標主動適應精確感知功率穩定可靠高低穿諧波抑制 電網態勢感知 諧波主動分析 阻抗重塑算法 串補適應算法 振蕩抑制算法 電壓尖峰抑制 虛擬 APF 自適應補償測得準+控得穩溫度傳感器安裝在所有電纜接頭處監測電纜接頭溫度SCADA箱變環網柜箱變主控智能子陣控制器任何電纜接頭發生超溫，信號可傳輸至 SACU 和 SCADA以定位故障，跳閘信號可用于過溫保護1819光伏發電站場內及并網安全技術白皮書電站場內

33、設備和并網安全設計2024 年 GB/T 19964光伏發電站接入電力系統技術規定第三版正式發布執行?；诙嗄昙夹g積累和儲備，華為快速執行新標準切換工作，主力 SUN2000-300KTL-H0 機型已經完成電科院相關測試，是首個完成新國標切換的 300kW+大功率組串式逆變器。光伏方陣典型PV MPPT輸入電壓分布，從下圖可以看出光伏組件全年MPPT典型電壓范圍在950V1200V左右，有較寬的輸入電壓范圍。針對新國標高電壓穿越，連續高低電壓穿越，提高運行適應性等技術要求，華為智能光伏組串式逆變器的雙級變化架構，可以在電網高穿時保障母線電壓與 PV 電壓隔離，保障即使在早晚/夏季低 MPPT

34、 電壓時，全 MPPT 范圍的高電壓穿越支撐，有效防止高電壓穿越過程中直流側有功降額/電網反灌問題。光伏并網標準（電網碼）修訂歷史回顧 青海共和某電站仿真結果（26 塊組件/串，72 片電池/組件）華為逆變器（THDi1%）普通逆變器(THDi3%)智能光伏控制器雙級架構，高穿有功不降額華為逆變器采用智能諧波優化算法實時監測電網諧波狀態，構建逆變器對電網大數據的鏡像掌握；采用輕量級智能融合技術和微嵌入式智能算法，能快速訓練逆變器電流控制算法結構和參數，保障并網控制最優解；基于學習參數，通過寬頻諧波控制器，最大限度抑制輸出電流的諧波含量。華為逆變器在良好電網下的輸出電流 THDi 小于 0.5%

35、，在惡劣電網下的輸出電流 THDi 小于 1%，明顯優于普通逆變器的諧波水平。智能穩定性算法，基于大量電網正常運行數據和各種異常狀態下電網的數據，建立數學模型，融合智能自學習算法，通過大數據分析、訓練智能并網算法，特別的針對弱電網場景下，增加了阻抗重塑技術，大幅提升控制算法的魯棒性，保障逆變器在弱電網、串補、HVDC 等復雜并網環境下的穩定性。華為逆變器可以在 SCR 1.05 的弱電網下滿載穩定運行。主動諧波抑制技術智能光伏控制器 BOOST+INV 雙級變換峰值電壓 1470V800 x 1.414 x 1.3INVBOOST逆變器母線1470+20=1490VBoost 側升壓，直流 M

36、PPT 電壓范圍不變500V1500V保持在最大功率工作電壓V=20V母線電壓BOOST升壓電路有功不變滿足要求功率電壓213并網技術要求制定電站并網要求光伏發電規模小，對電網影響小，標準主要規定并網電站電能質量要求。電網首次提出高電壓穿越期間有功保持不變。光伏發電規模大幅度提升，電網提出更高技術要求新能源發電規模逐步提升，西北地區批量出現新能源場站脫網問題，嚴重影響電網安全穩定運行，標準首次提出低電壓穿越和運行適應性等技術要求，首次提高并網技術門檻。因西北電網事故首次修訂GB/T 19964制定分布式電站并網要求GB/T 29319制定 GB/T 37408光伏逆變器技術要求修訂 GB/T

37、19964、GB/T 29319大幅度提高光伏電站并網要求時間2005201220192024有功 無功控制運行適應性低電壓穿越提高低電壓穿越要求新增高電壓穿越要求新增一次調頻要求新增建模仿真要求提升功率因數要求提高高電壓穿越/連續故障穿越要求提高運行適應性提高低電壓穿越要求2021安全應用&實踐光伏發電站場內及并網安全技術白皮書華為逆變器業界水平弱電網支持最小短路容量比（滿載）10515SCR=10 電網條件下電流諧波 THDi 0.5%1%SCR=1.5 電網條件下滿載電流諧波 THDi 1%3%SCR=1.2 電網條件下滿載電流諧波 THDi 1%無法開機 諧波能力對比華為逆變器采用智能

38、并網算法，包括智能諧波優化算法、智能穩定性算法和智能故障穿越算法，大幅提升逆變器的并網性能，更好地滿足電能質量要求，更好地適應復雜并網環境，更好地滿足故障穿越和中長期電網適應要求，支撐高比例新能源。寬頻振蕩按照頻率段，分為 0.12.5Hz 的低頻振蕩和 2.5Hz 以上的次/超同步振蕩。針對低頻振蕩問題，同步機組一般在勵磁系統中加入電力系統穩定器（PSS），形成附加阻尼控制以提高系統阻尼，從而抑制低頻振蕩。華為方案借鑒這一原理，通過在智能電站控制器（SPPC）中引入低頻振蕩POD功率抑制技術，使系統具備類同步機組 PSS 功能，輸出附加阻尼控制功率，從而達到抑制 0.1 2.5Hz 低頻振蕩

39、的效果。針對次/超同步振蕩問題，華為智能光儲解決方案采用自適應虛擬阻抗技術，通過自學習動態地調整電站本身的電氣特性來匹配電網特性，使逆變器和 PCS 主動調節自身阻抗，改變輸出阻抗的幅頻相頻特性，提高穩定性，避免在次/超同步頻段出現阻尼不足的問題引發功率振蕩。寬頻振蕩抑制技術為有效應對電網挑戰，華為基于其在光伏與儲能領域，尤其是并網友好性技術上的長期研究與深入實踐，推出了智能組串式構網型儲能解決方案，并帶來了一系列技術創新，在業界具有開創性意義。具體內容可以參考智能光儲發電機白皮書，這里不做贅述。電站并網安全技術設計-構網支撐安全應用&實踐2322光伏發電站場內及并網安全技術白皮書安全應用&實

40、踐場內設備安全應用&實踐01流域高原場景，具有高寒、高海拔、低氣壓的特征，且因為地勢的崎嶇導致子陣的分布較為分散。高海拔中空氣稀薄的環境會導致電氣設備的絕緣強度降低，同時低溫和低氣壓也會使設備的可靠性降低，子陣分散疊加環境惡劣，使得故障出現后的搶修和維護變得更加困難，這就對站內設備的主動安全能力提出了更高要求。中國西南流域某水光互補電站，該電站海拔約 4600m，總容量 1GW，全部采用華為逆變器，且具備智能組串分斷的功能。該項目自 2023 年 6 月順利并網后持續穩定運行。據統計，2024 年第一季度期間共計幫助客戶發現5893 次電流反灌告警或分斷，規避了多起可能引發安全事故的問題，充分

41、保障整個電站的直流側電氣安全。絕緣問題在海光/水光這種高濕高鹽霧的場景下尤為突出，空氣濕度過高以及高鹽霧帶來的腐蝕都會導致線纜絕緣性能下降，進而引發逆變器告警無法啟機，給電站的收益和運維都帶來了很大的挑戰。山東某漂浮電站位于沿海灘涂，共計 1600 臺逆變器，在建運行初期，因為腐蝕和線纜破損等問題多次觸發逆變器絕緣阻抗低等故障報警，單月報警數最高達 17685 次，平均每天約 1/3 的逆變器觸發告警。根據告警信息，運維人員要乘船到逆變器所在位置,對比組串線纜進行逐一排查，這給現場的運維人員帶來了極大的困難和挑戰。傳統運維過程中故障排查需檢查超過 28 個組串，超過 56 根線纜；華為通過首創

42、的絕緣監測與定位技術，精確定位絕緣異常，只需要排查 4 到 5 個組串，小于 10 根線纜，提升 6 倍的故障定位精度，降低發電量損失，提升運維效率。智能組串分斷技術實踐流域高原場景絕緣監測與定位技術實踐海光/水光場景 某水光互補電站 漂浮電站場景2425光伏發電站場內及并網安全技術白皮書安全應用&實踐端子起火是沙戈荒場景下常見的問題之一，也是影響電站安全運行的重要因素之一。在內蒙古庫布奇沙漠中某電站充分印證了端子溫度檢測的重要性，該電站內裝有華為 SUN2000-300KTL-H0 逆變器與行業內某廠家 300kW+逆變器，由于該廠家的設備不具備端子溫度檢測功能，在建設與運行階段發生多起事故

43、。例如：逆變器端子燒毀：逆變器內部一切正常，線纜過熱燒毀。經現場技術專家與運維人員分析，因為端子壓接不良，接觸阻抗過大，發熱導致燒毀。為避免這種事故再次發生，客戶需要對站內施工情況進行重點排查，查看是否有壓接不良、虛接等情況，如發現,第一時間整改。逆變器直流側燒毀，內部炸機：多臺逆變器出現線纜與端子嚴重燒毀，逆變器內部炸機的情況?，F場人員分析原因為，外部端子過溫起火燒毀，導電粉塵進入內部，引起短路炸機。交流側的安全同樣至關重要，華為依托于電弧防護與絕緣監測技術，全范圍保障電站交流安全與運維安全，并在多個項目上進行應用實踐。例如：墨西哥某 144MW 光伏電站，西班牙某 26MW 光伏電站，越南

44、某 100MW 光伏電站等均采用華為智能箱變，得益于全方位的電弧防護技術，在故障分斷時實現零飛弧擴散，自并網以來未出現任何安全事故；并且通過預集成、預測試，無需現場內部接線和配置信號點，實現快速交付。在同一電站內的華為 SUN2000-300KTL-H0 逆變器，因為具備端子溫度檢測的功能，在同時段的運行過程中避免了很多類似問題的發生。根據站內人員反饋，自 2024 年一月到五月期間，共計攔截交流端子異常 64 條，攔截直流端子溫度異常 119 條，通過智能化手段保障逆變器的安全運行。智能端子檢測技術實踐沙戈荒場景交流安全應用實踐 端子燒毀 逆變器端子過溫起火引發炸機 墨西哥 144MW 沙漠

45、光伏項目 西班牙 26MW 光伏項目 精準定位到 MPPT 的故障點位置 高濕高鹽霧測試2627光伏發電站場內及并網安全技術白皮書安全應用&實踐并網安全應用&實踐02隨著電網的穩定性逐步走低，反饋到各并網點的 SCR 值也在持續下降，這就要求逆變器需要在面對弱電網時，依然能夠保持很好的適應性。華為逆變器在并網支撐方面充分地考慮了弱電網場景，從故障穿越到諧波、振蕩抑制等能力上，均有很好的表現。在前述 2.2.2 節的光伏電站案例中，區別于其他家逆變器在弱電網下故障穿越失敗，造成大范圍的切機甚至損壞，華為的組串式逆變器在相間短路過程中，因為更優異的弱電網適應性，順利完成故障穿越，持續穩定運行。華為

46、智能光儲解決方案在電網穩定技術上又一次突破，從并網支撐走向了構網支撐。沙特紅海項目就是該方案最靚的一張名片，沙特紅海項目是“沙特阿拉伯 2030 愿景”策劃的重點基礎設施項目，其由 400MW 光伏與 1.3GWh儲能配合構成電網，備用少量燃氣機組，該系統對光儲構網與維持電網穩定有極高要求。華為提供解決方案，并于2023 年 7 月份完成交付。紅海作為一個光儲協同構建的電網，整體運行邏輯以及電網的性能指標等都需要進行詳細設計與仿真。華為憑借自身在設計、仿真以及實驗平臺的能力，利用近兩年時間，幫助完成客戶完成相關工作，包括但不限于光儲協同構網，電網 SCR 設計，能量分發邏輯，電網控制的穩態設計

47、，暫態設計，一二次調頻調壓，PV/BESS/SVG 動態調壓，減載后的電網頻率、電壓控制，1000+PCS 同步黑啟動、電網內多開關協同，同步與異步設計等，并在實際環境中驗證，達成穩定運行目標。并網支撐實踐構網支撐實踐 沙特紅海新城為進一步加強客戶電站安全，華為智能絕緣監測（SmartIMD）功能通過軟件 license 的形式加載于 PID 模塊，實現24小時不間斷的對地絕緣阻抗監測功能，同時不影響PID功能的正常使用。新加坡某儲能項目配備華為智能箱變，因為 SmartIMD 功能的存在，多次通過告警或者停機來避免因為絕緣阻抗低導致的對地短路風險，一方面充分保障了電站交流側的設備安全，另一方

48、面幫助客戶節省了絕緣監測設備的硬件成本。越南 50MW 光伏項目2829光伏發電站場內及并網安全技術白皮書結語結語目前，光伏發電在電力裝機中的占比僅次于火電，已成為排名第二的次主力電源。同時，光伏和風電高比例接入及“超速”發展積留的問題也開始顯現，制約產業發展的矛盾和問題趨于縱深、多樣。光伏發電具有間歇、波動、受控程度低等方面的劣勢，此類電源的高比例接入勢必對電網的供電安全構成威脅，提高光伏發電電網友好性是行業需要優先解決的問題；另外，近些年，光伏發電電氣和結構安全事故時有發生，已成為產業健康發展的“拌腳石”，提升電站主動安全能力和本質安全度已迫在眉睫。過去近二十年，依靠科技術進步，光伏發電實

49、現了平價和低價上網，未來，更需要依靠技術進步，特別是數智化手段，破解制約產業發展的矛盾和問題。近幾年，華為率先、序列化地推出了旨在提高電網友好性和電站主動安全能力的技術，取得了較好的應用效果并得到了行業的認可?？傮w看，產業超大規模發展的基礎還需要進一步夯實，某些方面的技術有待填補或提升。下一步，需要產業協同，按照新質生產力的發展要求，一是做好產業發展的頂層設計；二是做好底層支撐技術的開發和應用，為產業的高質量發展打好基礎。1 辛保安，新型電力系統與新型能源體系，2023.2 華為技術有限公司，智能光儲發電機白皮書，2023.3 國家能源風能太陽能仿真與檢測認證技術重點實驗室、北京鑒衡認證中心、華為技術有限公司聯合發布，光伏方陣逆變器電氣安全設計-智能組串分斷技術白皮書，2021.4 北京鑒衡認證中心、華為技術有限公司聯合發布，光伏電站智能安全技術白皮書，2023.參考資料3130