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近(jin)幾(ji)年，我(wo)國光伏并網發(fa)電(dian)項(xiang)目(mu)發(fa)展迅速，根據國家(jia)能源局統計數據，我(wo)國2014年光伏并網發電總裝機量10.5GW，其中分布式2.05GW，2015年上半年總裝機量7.73GW，分布式1.04GW。隨著裝機容量的快速增長，光伏并網發電與原有電網兼容性問題日益顯現，特別是分布式光伏并網項目，一般電網容量較小，容易出現兼容性問題，其中發生較多的是光伏設備投入后，原配電網出口功率因數下降至0.9以下，造成不良影響。

這里就(jiu)我公司光伏逆變器在不同現場接入(ru)后功率因數(shu)下降(jiang)問題(ti)和相應解決方法做(zuo)一簡單總結，也簡單談一下對分布式光伏電(dian)站設計(ji)的一些理解和建議。

首先說明一下功(gong)率(lv)因數相關(guan)公式：

cosΦ= P/S，其中P為(wei)有功(gong)(gong)功(gong)(gong)率，S為(wei)視在功(gong)(gong)率，

S^2=P^2+Q^2，Q為無(wu)功功率，

由(you)公式可知(zhi)，功率因(yin)數大小與系(xi)統有功功率P和無功功率Q相關，當Q為零時，功率因數為1，當Q小于零時，系統吸收無功，cosΦ為負值，當Q大于零時，系統輸出無功，cosΦ為正值。

下(xia)面(mian)以幾個例(li)子分析一下(xia)光伏(fu)設備接入后功率(lv)因(yin)數下(xia)降的原因(yin)。

1 例子一

示意(yi)圖如圖1所示，某工廠通過一條10kV線(xian)路供電(dian)(dian)，變壓器容量2000kVA，光伏發電(dian)(dian)設備總(zong)容量400kW，并網點(dian)在總(zong)400V配電(dian)(dian)柜，工(gong)廠原來安裝有400V三相共補型(xing)SVC，電(dian)(dian)流電(dian)(dian)壓采樣(yang)點(dian)均在10kV變400V變壓器下口(kou)。在光伏設備投(tou)運(yun)前，系統功率因數穩定在0.9~0.95之間，光伏設備投(tou)運(yun)后(hou)，功率因數在0.7~0.9之間跳變。

分析：該分布式項目(mu)電(dian)網結構簡單，并且光伏(fu)并網點接(jie)近總變壓器，只有一臺SVC設備，問題排除可逐步確認，首先通過工廠并網點電表確認光伏設備接入前系統的有功功率和無功功率，P為700kW，Q為300kVA，光伏設備接入后，P為350kW~500kW，Q為310kVA。根據數據可見，光伏設備接入后系統無功基本無變化，因為光伏逆變器大多以單位功率因數運行，輸出基本為全有功，系統功率因數下降原因主要為系統消耗有功功率有一部分由光伏設備提供，從電網吸收有功功率減少，因此根據公式 cosΦ= P/S，功(gong)率(lv)(lv)(lv)因數(shu)(shu)(shu)降(jiang)低。從(cong)數(shu)(shu)(shu)據中同樣可以(yi)看出(chu)(chu)，在光(guang)伏(fu)設(she)(she)備(bei)未(wei)接入前，系統無功(gong)Q為(wei)300kVA，其值偏大，一般(ban)SVC設(she)(she)備(bei)設(she)(she)定補(bu)償起始(shi)功(gong)率(lv)(lv)(lv)因數(shu)(shu)(shu)為(wei)0.95左右，而(er)現場(chang)(chang)功(gong)率(lv)(lv)(lv)因數(shu)(shu)(shu)低于該值，懷疑(yi)現場(chang)(chang)SVC設(she)(she)備(bei)運(yun)行(xing)不正(zheng)常，經現場(chang)(chang)檢查，SVC設(she)(she)備(bei)所(suo)有電容(rong)全部(bu)投入，懷疑(yi)SVC設(she)(she)備(bei)容(rong)量(liang)不足，因SVC設(she)(she)備(bei)為(wei)工廠方面原(yuan)有設(she)(she)備(bei)，而(er)且使(shi)用時間(jian)較長，檢查和維修均不方便，因此放棄通過調整SVC提(ti)高功(gong)率(lv)(lv)(lv)因數(shu)(shu)(shu)的方案。現場(chang)(chang)將光(guang)伏(fu)逆(ni)(ni)變(bian)器輸(shu)出(chu)(chu)更改為(wei)無功(gong)給定模式，調整逆(ni)(ni)變(bian)器使(shi)總無功(gong)輸(shu)出(chu)(chu)為(wei)200kVA，再次(ci)投入使(shi)用后(hou)，觀察并網(wang)點數(shu)(shu)(shu)據。P為(wei)350kW~500kW。Q為(wei)100kVA，功(gong)率(lv)(lv)(lv)因數(shu)(shu)(shu)保持在0.95以(yi)上(shang)，至此問題解決。

2 例子二

某工廠通過一臺1000kVA容量變壓器供電，光伏設備總容量200kW，同樣配有SVC設備，光伏設備接入前系統功率因數0.95~0.97之間，光伏設備接入后，功率因數0.3~0.7之間。

分析：同樣先通(tong)過工廠總并(bing)網(wang)點電表觀察光伏設(she)備接入前后有功(gong)(gong)無(wu)功(gong)(gong)變(bian)化(hua)，接入前P為200~300kW，Q為30kVA，接入后P為50~150kW，Q為70~110kVA。通過數據可以看出光伏設備接入后系統總無功上升較多，檢查SVC設備后發現，電容組投切不正常，有時會出現報警，全部電容同時切出狀況，查詢無功補償控制器手冊，報警原因為系統電流諧波超標，為保護電容器，因此將其切出。通過在網上查找相關資料，具體的原因是因為在光伏設備接入后，由于逆變器以單位功率因數輸出，而且電流諧波含量較少，可以認為其提供了部分基波電流，流經變壓器的基波電流因而減小。而系統中的諧波電流沒有變化，這樣在諧波濾波、無功補償的取樣點，即變壓器低壓側，電流諧波相對含量就變大了，也就是無功補償控制器計算出的THD值變大了，當這個值超過報警值時，SVC設備就無法正常進行無功補償了。現場處理方法為修改無功補償控制器THD保護值，保證在THD相對較大情況下也可以正常運行，但這種方案存在一定風險，有可能導致SVC的電容組損壞。如果想要從根本上解決，***好的方法是將SVC更換為APF設備，在補償無功的同時也可以補償諧波，就不會出現諧波超標問題。通過這個項目我們可以看出，雖然光伏接入容量滿足了小于其上級變壓器容量25%的***，但實際運行時仍可能出現問題，在設計中應當充分考慮用戶實際用電功率，光伏設備總功率可以配置為實際用電功率的一半，這樣對電網的影響一般較小，各配電設備基本都可不受影響正常運行。

3 例子三(san)

示意圖如圖2所示，某工廠通過一條10kV線路供電，變(bian)壓器(qi)容量2000kVA，400V線路共(gong)分(fen)為(wei)5個車(che)間，每個車(che)間400kVA，均配有SVC設(she)(she)(she)備，光(guang)伏設(she)(she)(she)備總量400kW，接入(ru)點為(wei)焊(han)接車(che)間400V配電柜(ju)下口，該(gai)車(che)間SVC設(she)(she)(she)備采樣點也(ye)為(wei)該(gai)配電柜(ju)。光(guang)伏設(she)(she)(she)備接入(ru)前，10kV并網點功率因數(shu)0.95左右，光(guang)伏設(she)(she)(she)備接入(ru)后(hou)，功率因數(shu)下降到0.8左右。

分(fen)析：首(shou)先可以很(hen)明顯的看(kan)出(chu)該項目設(she)計的不合理(li)，光(guang)伏(fu)設(she)備(bei)并網點選在一個(ge)車(che)間母(mu)線(xian)上(shang)，與該車(che)間用電功率幾乎(hu)相等，線(xian)路(lu)(lu)很(hen)容(rong)易出(chu)現逆(ni)流情況(kuang)，對補償(chang)設(she)備(bei)和(he)采集設(she)備(bei)都(dou)有較大影響。因為(wei)光(guang)伏(fu)接(jie)(jie)入(ru)(ru)在焊(han)接(jie)(jie)車(che)間支路(lu)(lu)母(mu)線(xian)，因此從焊(han)接(jie)(jie)車(che)間接(jie)(jie)入(ru)(ru)上(shang)級母(mu)線(xian)接(jie)(jie)入(ru)(ru)點電表讀數開(kai)始分(fen)析，在光(guang)伏(fu)接(jie)(jie)入(ru)(ru)之前，P為190~260kW，Q為30kVA，光伏設備接入后，P為-50~-100kW，Q為-250kVA。在光伏設備接入后，焊接車間SVC設備所有電容全部切出，功率因數顯示-0.1~-0.3，很明顯SVC檢測到的有功功率和無功功率不正確，導致其工作異常。將光伏設備從系統斷開，將SVC電容手動全部切出，觀察電表顯示P為190~260kW，Q為250kVA，逐臺并入光伏設備，觀察到電表有功功率P逐漸減小，Q基本不變，當P減小到負值后，Q由250kVA變為-250kVA，至此問題原因找到，是因為無功補償控制器不兼容逆向功率，導致測量結果錯誤，從而錯誤的控制電容器切出，***終導致總并網點功率因數下降。具體解決方法為更換新型號無功補償控制器，禁用控制器的自動檢測接線功能，重新接入光伏設備，觀察焊接車間電表顯示P為-50~-100kW，Q為30kVA，總并網點功率因數恢復正常。

4 總結

通過以上三個實際例子，基本上可以總結出解決這類問(wen)題的(de)方法(fa)，首(shou)先確(que)定光(guang)伏設(she)備(bei)接入(ru)母線(xian)，其次確(que)認該母線(xian)上無(wu)功(gong)補償(chang)設(she)備(bei)采(cai)樣點，***后根(gen)據(ju)母線(xian)總出口電表(biao)數據(ju)分析(xi)問(wen)題原(yuan)因。有的(de)時候原(yuan)因很(hen)容易(yi)找(zhao)到(dao)，但(dan)是(shi)解決起(qi)來(lai)很(hen)困難，在項目(mu)整體(ti)施(shi)工都(dou)完成的(de)情況下更換并網點，或(huo)(huo)者原(yuan)本不會出現(xian)(xian)逆流的(de)支路現(xian)(xian)在會出現(xian)(xian)逆流，這些問(wen)題有時只(zhi)能采(cai)取(qu)臨時方案或(huo)(huo)者妥(tuo)協放任低(di)功(gong)率因數，再者只(zhi)能多花錢采(cai)購(gou)功(gong)能更強大的(de)無(wu)功(gong)補償(chang)設(she)備(bei)，無(wu)論對用戶還是(shi)對設(she)備(bei)廠(chang)商都(dou)是(shi)不愿看(kan)到(dao)的(de)，因此(ci)在項目(mu)初期就做好設(she)計才能從根(gen)本上避免問(wen)題的(de)出現(xian)(xian)。

項(xiang)目(mu)設(she)計(ji)首先需要(yao)確定(ding)的是容量，根據客(ke)戶(hu)需求(qiu)容量分析現有線路、變(bian)(bian)壓(ya)器(qi)、并網點是否滿足要(yao)求(qiu)，小(xiao)型光(guang)伏電(dian)站總容量原則上不(bu)宜超過(guo)上一級變(bian)(bian)壓(ya)器(qi)供電(dian)區(qu)域內的***大負(fu)荷(he)的25％。這里不超過***大負荷的25%對所有支路都要分別考慮，特別是每個支路都有獨立無功補償設備的時候，比較好的設計是把光伏設備分散在不同支路并網，這樣對單個支路的影響可以減到***小。

其次設(she)計中需要考慮的(de)是(shi)總體母線(xian)或者支路中的(de)負載(zai)情(qing)況，對于(yu)負載(zai)變化(hua)頻繁而且功率波(bo)動較大(da)的(de)支路不宜(yi)選為光伏接入(ru)點，光伏設(she)備(bei)的(de)加入(ru)可能加大(da)該(gai)支路功率的(de)波(bo)動，造成支路電(dian)(dian)壓(ya)和頻率變化(hua)，嚴重(zhong)時會導致逆變器(qi)脫(tuo)網，負載(zai)損壞等，同時線(xian)路電(dian)(dian)壓(ya)、電(dian)(dian)流諧(xie)波(bo)也有可能受到(dao)影(ying)響，導致對諧(xie)波(bo)敏感設(she)備(bei)不能正(zheng)常工作。

設計中***好提前了解用戶配電網中已(yi)有的無(wu)功補償或(huo)者APF等設備，對光伏設備接入相應支路可能造成的影響提前做好預案，一旦出現情況可以有方案進行補救。***好能夠提前了解相關設備的功能和參數，有條件的可以提前測試性能和保護值。

以上(shang)幾點就(jiu)是對分布(bu)式電(dian)站(zhan)設計中功率因數相關問題的一些小建議，希望(wang)能給大家(jia)在(zai)電(dian)站(zhan)設計中做個參考(kao)，其中例子只是對特定項目的一些總結，難免有所疏漏，其他(ta)現(xian)場的實(shi)際情況可能存在(zai)不同，具體問題還要(yao)具體分析(xi)，如果大家(jia)在(zai)電(dian)站(zhan)設計中有什么好的想法(fa)歡迎來電(dian)交(jiao)流。