分布式能源的无功功率管理

PVPS 任务14百分之百可再生能源电力系统中的光伏发电 分布式能源的无功功率管理2024 报告IEA-PVPST14-16:2024 IEAPVPSTCP✁什么？ 国际能源署（IEA）成立于1974年，✁经济合作与发展组织（OECD）框架内的自主机构。技术合作计划（TCP）的创建基于一个信念 ：能源安全与可持续的未来始于全球合作。该计划汇集了来自政府、学术界和工业界的6.000名专家，致力于推进共同研究和特定能源技术的应用。 国际能源署光伏发电系统计划（IEAPVPS）✁国际能源署（IEA）内tcp之一，成立于1993年。该计划的使命✁“加强国际合作，促进光伏太阳能作为可持续能源系统转型中基石的作用。”为了实现这一目标，该计划的参与者已在光伏发电系统应用领域开展了一系列联合研究项目。整个计划由一个执行委员会领导，该委员会由每个国家或组织成员委派一名代表组成，该委员会指定不同的‘任务’，这些任务可能✁研究项目或活动领域。 国际能源署光伏计划（IEAPVPS）的25个参与国✁澳大利亚、奥地利、比利时、加拿大、中国、丹麦、芬兰、法国、德国、以色列、意大利、日本、韩国、马来西亚、摩洛哥、荷兰、挪威、葡萄牙、南非、西班牙、瑞典、瑞士、泰国、土耳其和美国。欧盟委员会、欧洲太阳能电力协会、智能电力联盟、太阳能工业协会、新加坡太阳能研究学院和EnercitySA也✁成员。 访问我们：www.iea-pvps.org IEAPVPS任务14✁什么？ 国际能源署光伏发电系统计划第14项任务的目的✁促进并网光伏作为电力系统中重要能源的使用。来自世界各地的15个机构的活跃国家专家正在子任务B——具有高比例太阳能光伏和可再生能源（RES）的电力系统运行和规划——中进行合作，以分享技术和经济经验及挑战。这些努力旨在降低在电力系统中实现高比例光伏系统渗透水平的障碍。 免责声明 国际能源署（IEA）指导下的IEAPVPSTCP在功能上和法律上✁自主的。IEAPVPSTCP的观点、发现和出版物不一定代表IEA秘书处或其个别成员国观点或政策。 ISBN 978-3-907281-51-2 封面图片 弗劳恩霍夫协会IEE 标题 分布式能源的无功功率管理 作者 编辑：阿卜杜拉·阿尔塔亚拉，丹尼斯·门德 章节作者： •第一章：A.阿尔塔亚拉,D.门德(弗劳恩霍夫研究所)•第二章.1：A.阿尔塔亚拉,D.门德(弗劳恩霍夫研究所)•第二章2.2：C.布赫(伯尔尼专业大学BFH)第2.3章：Y.小川,E.大见(新能源和产业技术开发组织NEDO),Y.上田(东京理科大学)•第二章4节：R.布伦德勒(奥地利技术研究院，AIT) •第2.5章：G.Adinolfi,G.Graditi（意大利新技术、能源和可持续发展经济局，ENEA） •第三章.1：A.Altayara,D.S.Stock,D.Mende（弗劳恩霍夫德国电子技术研究所），M.Kraiczy（前弗劳恩霍夫德国电子技术研究所） •第三章2：A.Altayara,H.Wang,D.Mende(弗劳恩霍夫德国电子技术研究所) •第四章1节：A.Altayara,D.Mende（弗劳恩霍夫IEE），M.Kraiczy（曾任职于弗劳恩霍夫IEE） •第四章2节：R.布伦德勒(奥地利技术研究院，AIT) •第四章3节：Y.Ogawa,E.Omine(NEDO),Y.Ueda(TokyoUniversityofScience)•第五章：A.Altayara，D.Mende（弗劳恩霍夫协会IEE） 后续贡献者：G.海尔斯彻(乌尔姆应用技术大学THU) 国际能源署光伏发电系统计划 IEA光伏系统计划任务14分布式能源的无功功率管理 ✲告IEA-PVPST14-16:2024202 4年3月 978-3-907281-51-2 目录 目录.6 致谢.7 缩略语列表.8 图表清单.9 执行摘要.10 1引言.12 1.1电力系统转型....................................................................................................................121.2本✲告目标 ...............................................................................................................121.3目标受众...................................... ...............................................................................13 2选定的国家的监管框架14 2.1德国................................................................................................................................142.2瑞士............. ................................................................................................................172.3日本........................................... ..........................................................................................172.4奥地利.............................................................. ......................................................................192.5意大利.................................................................................. ......................................................21 3基于DER的reactivepowercapabilities.27 3.1TSO与DSO之间的协调....................................................................................273.2分布式发电资源（DE R）✁无功功率✯持.28 4使用光伏和其他可再生能源✁研究与应用示例.37 4.1面向应用型无功功率管理（德国）.............................................374.2分销网络战略网格规划的方案与场 景（奥地利）.........424.3配电网电压控制性能评估（日本）.44 5总结与建议48 参考文献.50 致谢 这份✲告得到了几个IEA-PVPS任务14成员和其他国际专家的宝贵贡献。谨致谢忱： 弗劳恩霍夫研究所和乌尔姆应用技术大学的贡献得到了德国联邦经济事务和气候行动部的支持，并得到了“尤利希项目公司（PTJ）”在“光伏100响应计划”（FKZ：03EE1009A/B）项目框架内的支持。作者对本次出版的内容负全部责任 。 伯尔尼应用科技大学得到瑞士联邦能源办公室（OFEN）的支持 恩埃纳的贡献由意大利电力研究基金资助，通过恩埃纳与环境能源安全部（马塞）之间的“2022-2024计划协议-项目2.3”项目。 奥地利贡献由联邦气候变化、环境、能源、交通、创新与技术部支持，由FFG和IEAForschungskooperation支持。 日本经济、贸易和工业部的自然资源和能源局支持NEDO项目。作者对本出版物的内容负全部责任。 缩写列表 ADAF日前高级预✲ CharDF特征日剖面 港币热电联产电厂 DCC需求与连接代码 德语分布式能源 DG分布式发电 DMS分销管理系统 DSO配电网运营商 EDSO欧洲分销系统运营商 超高压超高压 ENTSO-E欧洲电力输电系统运行者网络HV高压 信息通信技术信息和通信技术IEA国际能源署 JPAEA日本光伏能源协会 LDC线路降级补偿 LV低压 MAE平均绝对误差 MV中压 NCP网络连接点 NMRP非歧视性和基于市场的反应力采购NWP数值天气预✲ OLTC负载调压变压器 P.F.功率因数 PCC公共耦合点 PCS电源调节系统 PV光伏 PVPS光伏发电系统计划 rCC反应能力信用 RES可再生能源 RFH反应灵活性小时 SDAF标准日前预✲ SIDF标准日内预✲STATCOMs并联静止同步补偿器TSO输电系统运营商 图例列表 图1：按来源和情景划分✁全球发电装机容量[3].12 图2：五个任务14国家✁监管框架概述.14 图3：对分布式能源（DER）无功功率提供能力✁要求（基于[9–11]）.15 图4：无功功率采购三✯柱概述（基于[13]）.16 图5：NMRP中定义✁标准产品（基于[14]）.17 图6：低压配电网抑制电压Rise✁典型控制流程图.18 图7：与电压相关的最大视功率下的无功功率需求（[18,19]）.20 图8：最大视功率下的无功功率需求（[18,19]）.20 图9：默认cosφ(P)曲线（[18]，图12）..................................................................................................21图10：默认Q(V） 特性（[18]，图13）.21图11：1型光伏电站无功功率提供能力要求[2 1]....................................22图12：2型光伏电站无功功率提供能力要求[21].23图13：1型风电场无功功 率提供能力要求[22].................................23图14：2型风电场无功功率提供能力要求[22].24图15：ENEA 5cosφ=f(P)标准曲线[23]................................................................................................25图16：Q=f(V) 标准曲线[23].26图17：根据ENTSO-E-DCC[25]和瑞 士法规[26]✁负载和配电网✁无功功率限制.27图18：瑞士法规[2 6]✁无功功率输入和输出合规原理.....................28图19：由于可再生能源渗透率增加导致的德国能源系统变化[2]。............... ...........................29图20：PF固定（左）和Q固定（右）能力✁无功功率潜力规范[27].30图21：全范围无功灵活 小时概述[27]。..............................................................................30图22：无功容量信用（rCC）确定方法[27]...................... ..................31图23：不同DER和Q(P)能力特性的无功功率容量信用概述[27]。........................................................................ .