並網規範與產品安全標準的區別
通過產品安全標準(如IEC 62109-1/2或EN 50549)認證的光伏逆變器,若其固件和並網交互參數不符合目標市場的本地並網規範,仍可能無法獲得並網批准。產品安全標準與並網規範的監管目的不同,管理機構也不同。
產品安全標準關注電氣安全、EMC及基本功能性能,由認可測試實驗室核驗,並頒發產品級證書或認證。相比之下,並網規範是國家能源監管機構或電網運營商發布的技術規範,規定分布式能源資源並網後的行為要求。並網規範合規通常透過指定實驗室的型式試驗進行驗證,由電網運營商或監管機構(而非產品認證機構)負責並網批准流程。
實際影響:一台光伏逆變器可能持有有效的CE標誌和IEC 62109測試證書,但在德國、澳大利亞或英國電網合法並網前,仍需進行固件重新配置、額外型式試驗和獨立的並網批准。涉及的參數包括:防孤島檢測方法、電壓和頻率穿越(LVRT/HVRT/LFRT)、無功功率調節(Q(U)或功率因數控制)、有功功率限制,以及通信接口要求。
中國自身的並網規範——主要包括適用於公用事業級電站的《GB/T 19964—2012 光伏發電站接入電力系統技術規定》和適用於逆變器級要求的《GB/T 37408—2019 光伏發電並網逆變器技術要求》——構成國內基準。這些標準對中國境內並網具有強制性,是逆變器製造商面向出口市場適配前需具備的技術基礎。
歐洲:VDE-AR-N 4105、EN 50549與歐盟電網規範
VDE-AR-N 4105:2018——低壓配電網並網發電系統是德國針對低壓電網(1 kV以下)並網逆變器及其他發電設備的應用規則。該規則規定了頻率和電壓運行範圍、電網故障後的重新並網條件、電壓-無功功率調節特性(Q(U)特性)、過頻率響應時的有功功率限制,以及要求配置經VDE-AR-N 4105附錄A認證的ENS(帶配套開關設備的電網監測裝置)防孤島單元。VDE-AR-N 4105透過電網運營商並網協議對進入德國市場的逆變器具有技術約束力,在其他德語市場(奧地利、瑞士)及更廣泛的歐洲電網運營商中也被廣泛引用。
EN 50549-1:2019(低壓)和EN 50549-2:2019(中壓)是關於並網發電設備與配電網並聯運行要求的歐洲協調標準。這兩項標準為1 MW以下(EN 50549-1)及1 MW至《發電機組要求》(RfG)法規門檻(EN 50549-2)的發電機組提供符合歐盟電網規範的推定符合性。歐盟《發電機組要求網絡規範》(NC RfG,歐盟委員會法規(EU)2016/631)為大型發電機組制定了全歐洲統一的頻率和電壓穿越、無功功率能力及故障穿越要求,由各國電網運營商透過國家實施框架執行。
與中國標準的主要防孤島差異:VDE-AR-N 4105在過/欠電壓和過/欠頻率繼電保護之外,還要求有源防孤島檢測(通常採用頻率漂移方法,如MFR或AFD)。中國《GB/T 37408》同樣強制要求有源防孤島,但具體檢測閾值、重新並網延時(VDE-AR-N 4105規定電網故障後須至少等待60秒方可重新並網)及ENS認證路徑不同,須根據目標國電網運營商要求逐一核實。
北美、澳大利亞與英國:IEEE 1547、AS/NZS 4777.2與G98/G99
IEEE 1547:2018——分布式能源互聯與互操作標準是美國主要的分布式能源並網互聯標準,已被大多數美國電力公司和各州並網程序採用。與2003年版相比,2018年修訂版顯著提高了要求:強制要求電壓和頻率穿越(異常運行性能類別Cat I、II、III,允許脫網程度依次降低)、無功功率提供能力(銘牌視在功率的±44%的Q能力)、過頻率響應時的有功功率限制,以及包括通信接口(Modbus或SunSpec)在內的互操作性要求。要求透過跳閘檢測在2秒內識別非計畫孤島並斷開。IEEE 1547合規性透過UL 1741 SA(補充件A)驗證——即美國合規測試標準。
AS/NZS 4777.2:2020——透過逆變器並網的能源系統,第2部分:逆變器要求是澳大利亞和新西蘭的逆變器並網標準。主要要求包括:頻率運行範圍47–52 Hz(50 Hz電網);透過有源頻率漂移(Sandia頻率漂移或等效方法)實現防孤島;電壓-有功功率(Volt-Watt)和電壓-無功功率(Volt-Var)響應模式(強制);功率輸出變化的爬坡速率;以及用於電網運營商命令限電的需求響應模式(AS/NZS 4777.2 模式0–6)。逆變器須由認可實驗室按AS/NZS 4777.2完成測試,並在清潔能源委員會(CEC)批准逆變器名錄中登記,方可接入澳大利亞電網。
工程建議書G98(第1版,第4號修訂,2019年)和G99(第1版,第6號修訂,2022年)由英國能源網路協會(ENA)發布。G98適用於低壓端每相不超過16 A的發電機組;G99適用於更大容量發電機組。兩者均規定了電壓和頻率穿越要求、無功功率能力(G99)及防孤島檢測(失網檢測,LoM)。頻率變化率(RoCoF)保護定值——G98和G99均要求不超過1 Hz/s——是針對電網頻率事故引入的重大變化,來自其他市場的逆變器需更新固件以符合這一英國專項要求。
新興市場:NRS 097、CREG與並網規範適配原則
NRS 097-2-1:2017——嵌入式發電並網,第2-1部分:小型嵌入式發電是南非小型嵌入式發電機組(SSEG,通常不超過1 MVA)的並網規範,由南非國家能源監管局(NERSA)以及Eskom和市政電力公司等電網分銷商管理。NRS 097規定了頻率運行範圍(正常49–51 Hz,擴展穿越47–52 Hz)、電壓運行限值、防孤島(須有源檢測)、功率因數和重新並網延時要求。大型公用事業級光伏電站須遵守NERSA《可再生能源電站並網規範》(RPPs),該規範對LVRT、無功功率和故障穿越的要求更為嚴格,與國際並網規範慣例接軌。
CREG(能源與天然氣監管委員會)是哥倫比亞能源和天然氣監管機構。CREG 2015年第024號決議及後續決議規定了哥倫比亞分布式發電(包括光伏系統)並網的技術要求。哥倫比亞採用60 Hz電網,這意味著針對50 Hz市場(歐洲、澳大利亞、中國)設計的光伏逆變器需進行頻率範圍重新配置和重新核驗。CREG要求涵蓋電壓和頻率容差、功率因數、諧波失真限值及防孤島。類似的60 Hz並網規範考量同樣適用於中美洲市場和菲律賓。
出口市場並網規範適配有三條基本原則。其一,頻率基礎設施不可妥協:逆變器標稱頻率必須與電網匹配(歐洲、非洲、亞太地區為50 Hz;北美、拉丁美洲大部分地區及亞洲部分地區為60 Hz)。具備多頻率能力的逆變器若同時面向兩類市場,須在兩種頻率下分別完成型式試驗。其二,成熟市場的穿越要求通常比中國基準標準《GB/T 19964》更為嚴格——電壓跌落曲線、持續時長和故障期間的無功電流注入要求,在歐洲、美國和澳大利亞規範中均普遍高於中國標準。其三,防孤島方法認證因國而異:德國的ENS認證、澳大利亞的CEC批准和美國的UL 1741 SA認證不能相互替代,即便底層檢測算法相同。