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区域电网内光伏电力高占比时电网过压问题的分析
返回列表 来源: 发布日期: 2020.08.20 浏览次数:

为响应国务院“打赢脱贫攻坚战”的号召,国家能源局于2015 年底印发了《关于加快贫困地区能源开发建设 推进脱贫攻坚实施意见的通知》( 国能规划[2015]452 号)。该文件为扶贫光伏电站提供了政策支持,带动了各省扶贫光伏电站的建设,并开发了农光互补、屋顶分布式、村级集中式、合资共建等多种模式的 扶贫光伏电站


       2018 年1 月, 国家能源局、国务院扶贫开发领导小组办公室联合发布了《关于下达“十三五”第一批光伏扶贫项目计划的通知》( 国能发新能[2017]91 号),该文件下达了14 个省( 自治区)、236 个光伏扶贫重点县的光伏扶贫项目,共8689 个村级电站,总装机规模约为4.186GW;扶贫光伏电站模式固定为“政府全部投资,建设村级扶贫光伏电站”的模式。


       2019 年4 月,国家能源局、国务院扶贫开发领导小组办公室发布了《关于下达“十三五”第二批光伏扶贫项目计划的通知》(国能发新能[2019]37 号),该文件下达了15 个省(区)、165个县的光伏扶贫项目,共8689 个村级光伏扶贫电站,总装机规模约为1.673 GW。


       上述村级光伏扶贫电站(以下简称“村级电站”) 将对脱贫攻坚战起到关键作用,但如此大规模的村级电站并入设计容量本就较低的村级电网,势必会对各地的电网造成巨大影响。本文以某个接入10 kV 中低压电网的村级电站为例,对其造成的区域电网过压问题进行了分析,提出了相应的解决方案并进行了验证。


1 村级电站概况


1.1 站内概况

       用于本文分析的村级电站建设在当地山顶的一片开阔平地上,总装机容量为6902.28 kWp,采用315 Wp 的单晶硅光伏组件共21912 块。每22 块光伏组件组成1 个光伏组串,共计996 个光伏组串。每12 个或13 个光伏组串接入1 台80 kW 的光伏发电逆变器,其中接入12 个组的光伏逆变器数量为31 台,接入13 个组串的光伏逆变器数量为48 台,共计79 台光伏逆变器。


       每11 台或17 台光伏逆变器接入1 台升压箱变,其中接入11 台光伏逆变器的升压箱变数量是1台,升压箱变容量为1000 kVA;接入17 台光伏逆变器的升压箱变数量是4 台,升压箱变容量为1600 kVA,共计5 台升压箱变。5 台升压箱变通过2 回光伏进线接入电站的开关站内,汇流后经1 回10 kV 线路输出到站外的公共连接点。同时,村级电站配有输出额定容量为±2 MVar 的静止无功发生器(SVG)。


1.2 站外概况

       村级电站的出线支路是通过长372 m 的架空线路以“T”接的形式就近并入附近的10 kV 电网主线;以1 台杆上断路器作为支路与电网的分段断路器,实现并网支路与主网的分段保护;并网支路与主网间的“T”接点与上级变电站输出侧之间是长14.8 km 的主干线路。


       村级电站接入的区域电网的上级变电站的电压等级为35/10 kV,主变容量为5.0+6.3 MVA(2台主变并列运行);10 kV 单母线接线的出线为4回,本次并网接入的主线路为其中1 回。站外线路总长为48.59 km,其中主干线长为16.5 km,导线型号为JKLGYJ-10kV-120/20(20 ℃时导线导体直流电阻为0.253 Ω/km);分支线路总长为32.09km,导线型号为JKLGYJ-10kV-95/15。截至2018年底,村级电站所在的整个区域电网的装机容量为6.13 MVA,其中包含装机容量为5.87 MVA 的47 台公用变压器,装机容量为0.26 MVA 的15 台专用变压器。区域电网主干线路设计容量为5.97MVA,其中村级电站并网当月中午(11:00~13:00)的有功功率负荷均值为0.501 MW。


2 电网过压问题的概述与分析


2.1 电网过压问题

       上述村级电站投入运行后,在不投入SVG的情况下( 正常情况下,SVG 的投运控制应由当地电网地调统一控制,且一般不开启),随着村级电站并网输出有功功率的增大,其在线路中的负荷占比也逐渐增大。某次当村级电站的并网输出有功功率达到3.30 MW、负荷占比达到56.2%时,并网点AB 相电压达到了11.500 kV,村级电站的全部逆变器由于电网过压触发了过压保护停机,逆变器停止工作。


       针对因接入的村级电站光伏电力负荷占比过大而造成电网电压过高并引发全电站逆变器过压保护停机的问题,再次进行村级电站在不投入SVG 情况下的并网试验。试验过程中,当村级电站并网输出有功功率达到3.34 MW、负荷占比为56.9% 时,电站内开始有逆变器触发高压保护停机,此时停止试验,发现此时并网点AB 相电压为11.368 kV,未能再次达到11.500 kV;分析试验中电压的波动情况时,发现之前并网输出有功功率达到3.30 MW 时并网点AB 相电压达到11.500 kV 可能是由于电网电压的波动造成的,该波动还造成了电站全部逆变器同时过压保护停机的情况。


       因村级电站配置有输出额定容量为±2MVar 的SVG,因此在发生电网过压问题后,手动投入SVG,使其工作在恒电压模式下,设置的村级电站并网点电压为10.8 kV;当电站满负荷运行( 光伏太阳能发电实际有功功率峰值为5.75MW) 时,SVG 发出的无功功率峰值达到-2.08MVar,电站中的逆变器不再因为电网过压问题而保护停机。

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