為響應國務院“打贏脫貧攻堅戰(zhàn)”的號召，國家能源局于2015 年底印發(fā)了《關于加快貧困地區(qū)能源開發(fā)建設 推進脫貧攻堅實施意見的通知》( 國能規(guī)劃[2015]452 號)。該文件為扶貧光伏電站提供了政策支持，帶動了各省扶貧光伏電站的建設，并開發(fā)了農光互補、屋頂分布式、村級集中式、合資共建等多種模式的 扶貧光伏電站。

       2018 年1 月， 國家能源局、國務院扶貧開發(fā)領導小組辦公室聯(lián)合發(fā)布了《關于下達“十三五”第一批光伏扶貧項目計劃的通知》( 國能發(fā)新能[2017]91 號)，該文件下達了14 個省( 自治區(qū))、236 個光伏扶貧重點縣的光伏扶貧項目，共8689 個村級電站，總裝機規(guī)模約為4.186GW；扶貧光伏電站模式固定為“政府全部投資，建設村級扶貧光伏電站”的模式。

       2019 年4 月，國家能源局、國務院扶貧開發(fā)領導小組辦公室發(fā)布了《關于下達“十三五”第二批光伏扶貧項目計劃的通知》(國能發(fā)新能[2019]37 號)，該文件下達了15 個省(區(qū))、165個縣的光伏扶貧項目，共8689 個村級光伏扶貧電站，總裝機規(guī)模約為1.673 GW。

       上述村級光伏扶貧電站(以下簡稱“村級電站”) 將對脫貧攻堅戰(zhàn)起到關鍵作用，但如此大規(guī)模的村級電站并入設計容量本就較低的村級電網(wǎng)，勢必會對各地的電網(wǎng)造成巨大影響。本文以某個接入10 kV 中低壓電網(wǎng)的村級電站為例，對其造成的區(qū)域電網(wǎng)過壓問題進行了分析，提出了相應的解決方案并進行了驗證。

1 村級電站概況

1.1 站內概況

       用于本文分析的村級電站建設在當?shù)厣巾數(shù)囊黄_闊平地上，總裝機容量為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 個光伏組串，共計996 個光伏組串。每12 個或13 個光伏組串接入1 臺80 kW 的光伏發(fā)電逆變器，其中接入12 個組的光伏逆變器數(shù)量為31 臺，接入13 個組串的光伏逆變器數(shù)量為48 臺，共計79 臺光伏逆變器。

       每11 臺或17 臺光伏逆變器接入1 臺升壓箱變，其中接入11 臺光伏逆變器的升壓箱變數(shù)量是1臺，升壓箱變容量為1000 kVA；接入17 臺光伏逆變器的升壓箱變數(shù)量是4 臺，升壓箱變容量為1600 kVA，共計5 臺升壓箱變。5 臺升壓箱變通過2 回光伏進線接入電站的開關站內，匯流后經(jīng)1 回10 kV 線路輸出到站外的公共連接點。同時，村級電站配有輸出額定容量為±2 MVar 的靜止無功發(fā)生器(SVG)。

1.2 站外概況

       村級電站的出線支路是通過長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 臺桿上斷路器作為支路與電網(wǎng)的分段斷路器，實現(xiàn)并網(wǎng)支路與主網(wǎng)的分段保護；并網(wǎng)支路與主網(wǎng)間的“T”接點與上級變電站輸出側之間是長14.8 km 的主干線路。

       村級電站接入的區(qū)域電網(wǎng)的上級變電站的電壓等級為35/10 kV，主變容量為5.0+6.3 MVA(2臺主變并列運行)；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。站外線路總長為48.59 km，其中主干線長為16.5 km，導線型號為JKLGYJ-10kV-120/20(20 ℃時導線導體直流電阻為0.253 Ω/km)；分支線路總長為32.09km，導線型號為JKLGYJ-10kV-95/15。截至2018年底，村級電站所在的整個區(qū)域電網(wǎng)的裝機容量為6.13 MVA，其中包含裝機容量為5.87 MVA 的47 臺公用變壓器，裝機容量為0.26 MVA 的15 臺專用變壓器。區(qū)域電網(wǎng)主干線路設計容量為5.97MVA，其中村級電站并網(wǎng)當月中午(11:00～13:00)的有功功率負荷均值為0.501 MW。

2 電網(wǎng)過壓問題的概述與分析

2.1 電網(wǎng)過壓問題

       上述村級電站投入運行后，在不投入SVG的情況下( 正常情況下，SVG 的投運控制應由當?shù)仉娋W(wǎng)地調統(tǒng)一控制，且一般不開啟)，隨著村級電站并網(wǎng)輸出有功功率的增大，其在線路中的負荷占比也逐漸增大。某次當村級電站的并網(wǎng)輸出有功功率達到3.30 MW、負荷占比達到56.2%時，并網(wǎng)點AB 相電壓達到了11.500 kV，村級電站的全部逆變器由于電網(wǎng)過壓觸發(fā)了過壓保護停機，逆變器停止工作。

       針對因接入的村級電站光伏電力負荷占比過大而造成電網(wǎng)電壓過高并引發(fā)全電站逆變器過壓保護停機的問題，再次進行村級電站在不投入SVG 情況下的并網(wǎng)試驗。試驗過程中，當村級電站并網(wǎng)輸出有功功率達到3.34 MW、負荷占比為56.9% 時，電站內開始有逆變器觸發(fā)高壓保護停機，此時停止試驗，發(fā)現(xiàn)此時并網(wǎng)點AB 相電壓為11.368 kV，未能再次達到11.500 kV；分析試驗中電壓的波動情況時，發(fā)現(xiàn)之前并網(wǎng)輸出有功功率達到3.30 MW 時并網(wǎng)點AB 相電壓達到11.500 kV 可能是由于電網(wǎng)電壓的波動造成的，該波動還造成了電站全部逆變器同時過壓保護停機的情況。

       因村級電站配置有輸出額定容量為±2MVar 的SVG，因此在發(fā)生電網(wǎng)過壓問題后，手動投入SVG，使其工作在恒電壓模式下，設置的村級電站并網(wǎng)點電壓為10.8 kV；當電站滿負荷運行( 光伏太陽能發(fā)電實際有功功率峰值為5.75MW) 時，SVG 發(fā)出的無功功率峰值達到-2.08MVar，電站中的逆變器不再因為電網(wǎng)過壓問題而保護停機。