為響應(yīng)國(guó)務(wù)院“打贏脫貧攻堅(jiān)戰(zhàn)”的號(hào)召，國(guó)家能源局于2015 年底印發(fā)了《關(guān)于加快貧困地區(qū)能源開(kāi)發(fā)建設(shè) 推進(jìn)脫貧攻堅(jiān)實(shí)施意見(jiàn)的通知》( 國(guó)能規(guī)劃[2015]452 號(hào))。該文件為扶貧光伏電站提供了政策支持，帶動(dòng)了各省扶貧光伏電站的建設(shè)，并開(kāi)發(fā)了農(nóng)光互補(bǔ)、屋頂分布式、村級(jí)集中式、合資共建等多種模式的 扶貧光伏電站。

       2018 年1 月， 國(guó)家能源局、國(guó)務(wù)院扶貧開(kāi)發(fā)領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于下達(dá)“十三五”第一批光伏扶貧項(xiàng)目計(jì)劃的通知》( 國(guó)能發(fā)新能[2017]91 號(hào))，該文件下達(dá)了14 個(gè)省( 自治區(qū))、236 個(gè)光伏扶貧重點(diǎn)縣的光伏扶貧項(xiàng)目，共8689 個(gè)村級(jí)電站，總裝機(jī)規(guī)模約為4.186GW；扶貧光伏電站模式固定為“政府全部投資，建設(shè)村級(jí)扶貧光伏電站”的模式。

       2019 年4 月，國(guó)家能源局、國(guó)務(wù)院扶貧開(kāi)發(fā)領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室發(fā)布了《關(guān)于下達(dá)“十三五”第二批光伏扶貧項(xiàng)目計(jì)劃的通知》(國(guó)能發(fā)新能[2019]37 號(hào))，該文件下達(dá)了15 個(gè)省(區(qū))、165個(gè)縣的光伏扶貧項(xiàng)目，共8689 個(gè)村級(jí)光伏扶貧電站，總裝機(jī)規(guī)模約為1.673 GW。

       上述村級(jí)光伏扶貧電站(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“村級(jí)電站”) 將對(duì)脫貧攻堅(jiān)戰(zhàn)起到關(guān)鍵作用，但如此大規(guī)模的村級(jí)電站并入設(shè)計(jì)容量本就較低的村級(jí)電網(wǎng)，勢(shì)必會(huì)對(duì)各地的電網(wǎng)造成巨大影響。本文以某個(gè)接入10 kV 中低壓電網(wǎng)的村級(jí)電站為例，對(duì)其造成的區(qū)域電網(wǎng)過(guò)壓?jiǎn)栴}進(jìn)行了分析，提出了相應(yīng)的解決方案并進(jìn)行了驗(yàn)證。

1 村級(jí)電站概況

1.1 站內(nèi)概況

       用于本文分析的村級(jí)電站建設(shè)在當(dāng)?shù)厣巾數(shù)囊黄_(kāi)闊平地上，總裝機(jī)容量為6902.28 kWp，采用315 Wp 的單晶硅光伏組件共21912 塊。每22 塊光伏組件組成1 個(gè)光伏組串，共計(jì)996 個(gè)光伏組串。每12 個(gè)或13 個(gè)光伏組串接入1 臺(tái)80 kW 的光伏發(fā)電逆變器，其中接入12 個(gè)組的光伏逆變器數(shù)量為31 臺(tái)，接入13 個(gè)組串的光伏逆變器數(shù)量為48 臺(tái)，共計(jì)79 臺(tái)光伏逆變器。

       每11 臺(tái)或17 臺(tái)光伏逆變器接入1 臺(tái)升壓箱變，其中接入11 臺(tái)光伏逆變器的升壓箱變數(shù)量是1臺(tái)，升壓箱變?nèi)萘繛?000 kVA；接入17 臺(tái)光伏逆變器的升壓箱變數(shù)量是4 臺(tái)，升壓箱變?nèi)萘繛?600 kVA，共計(jì)5 臺(tái)升壓箱變。5 臺(tái)升壓箱變通過(guò)2 回光伏進(jìn)線接入電站的開(kāi)關(guān)站內(nèi)，匯流后經(jīng)1 回10 kV 線路輸出到站外的公共連接點(diǎn)。同時(shí)，村級(jí)電站配有輸出額定容量為±2 MVar 的靜止無(wú)功發(fā)生器(SVG)。

1.2 站外概況

       村級(jí)電站的出線支路是通過(guò)長(zhǎng)372 m 的架空線路以“T”接的形式就近并入附近的10 kV 電網(wǎng)主線；以1 臺(tái)桿上斷路器作為支路與電網(wǎng)的分段斷路器，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)支路與主網(wǎng)的分段保護(hù)；并網(wǎng)支路與主網(wǎng)間的“T”接點(diǎn)與上級(jí)變電站輸出側(cè)之間是長(zhǎng)14.8 km 的主干線路。

       村級(jí)電站接入的區(qū)域電網(wǎng)的上級(jí)變電站的電壓等級(jí)為35/10 kV，主變?nèi)萘繛?.0+6.3 MVA(2臺(tái)主變并列運(yùn)行)；10 kV 單母線接線的出線為4回，本次并網(wǎng)接入的主線路為其中1 回。站外線路總長(zhǎng)為48.59 km，其中主干線長(zhǎng)為16.5 km，導(dǎo)線型號(hào)為JKLGYJ-10kV-120/20(20 ℃時(shí)導(dǎo)線導(dǎo)體直流電阻為0.253 Ω/km)；分支線路總長(zhǎng)為32.09km，導(dǎo)線型號(hào)為JKLGYJ-10kV-95/15。截至2018年底，村級(jí)電站所在的整個(gè)區(qū)域電網(wǎng)的裝機(jī)容量為6.13 MVA，其中包含裝機(jī)容量為5.87 MVA 的47 臺(tái)公用變壓器，裝機(jī)容量為0.26 MVA 的15 臺(tái)專(zhuān)用變壓器。區(qū)域電網(wǎng)主干線路設(shè)計(jì)容量為5.97MVA，其中村級(jí)電站并網(wǎng)當(dāng)月中午(11:00～13:00)的有功功率負(fù)荷均值為0.501 MW。

2 電網(wǎng)過(guò)壓?jiǎn)栴}的概述與分析

2.1 電網(wǎng)過(guò)壓?jiǎn)栴}

       上述村級(jí)電站投入運(yùn)行后，在不投入SVG的情況下( 正常情況下，SVG 的投運(yùn)控制應(yīng)由當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)地調(diào)統(tǒng)一控制，且一般不開(kāi)啟)，隨著村級(jí)電站并網(wǎng)輸出有功功率的增大，其在線路中的負(fù)荷占比也逐漸增大。某次當(dāng)村級(jí)電站的并網(wǎng)輸出有功功率達(dá)到3.30 MW、負(fù)荷占比達(dá)到56.2%時(shí)，并網(wǎng)點(diǎn)AB 相電壓達(dá)到了11.500 kV，村級(jí)電站的全部逆變器由于電網(wǎng)過(guò)壓觸發(fā)了過(guò)壓保護(hù)停機(jī)，逆變器停止工作。

       針對(duì)因接入的村級(jí)電站光伏電力負(fù)荷占比過(guò)大而造成電網(wǎng)電壓過(guò)高并引發(fā)全電站逆變器過(guò)壓保護(hù)停機(jī)的問(wèn)題，再次進(jìn)行村級(jí)電站在不投入SVG 情況下的并網(wǎng)試驗(yàn)。試驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)村級(jí)電站并網(wǎng)輸出有功功率達(dá)到3.34 MW、負(fù)荷占比為56.9% 時(shí)，電站內(nèi)開(kāi)始有逆變器觸發(fā)高壓保護(hù)停機(jī)，此時(shí)停止試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)此時(shí)并網(wǎng)點(diǎn)AB 相電壓為11.368 kV，未能再次達(dá)到11.500 kV；分析試驗(yàn)中電壓的波動(dòng)情況時(shí)，發(fā)現(xiàn)之前并網(wǎng)輸出有功功率達(dá)到3.30 MW 時(shí)并網(wǎng)點(diǎn)AB 相電壓達(dá)到11.500 kV 可能是由于電網(wǎng)電壓的波動(dòng)造成的，該波動(dòng)還造成了電站全部逆變器同時(shí)過(guò)壓保護(hù)停機(jī)的情況。

       因村級(jí)電站配置有輸出額定容量為±2MVar 的SVG，因此在發(fā)生電網(wǎng)過(guò)壓?jiǎn)栴}后，手動(dòng)投入SVG，使其工作在恒電壓模式下，設(shè)置的村級(jí)電站并網(wǎng)點(diǎn)電壓為10.8 kV；當(dāng)電站滿負(fù)荷運(yùn)行( 光伏太陽(yáng)能發(fā)電實(shí)際有功功率峰值為5.75MW) 時(shí)，SVG 發(fā)出的無(wú)功功率峰值達(dá)到-2.08MVar，電站中的逆變器不再因?yàn)殡娋W(wǎng)過(guò)壓?jiǎn)栴}而保護(hù)停機(jī)。