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近幾年，我國光伏(fu)并網發(fa)電(dian)項目發(fa)展迅速(su)，根(gen)據國家能源局(ju)統計數據，我國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。

這里就我公司光(guang)(guang)伏(fu)(fu)逆變(bian)器(qi)在不同現場接(jie)入后功率因數下降問(wen)題和(he)相應解(jie)決方法做(zuo)一簡(jian)單總(zong)結，也簡(jian)單談一下對分布式光(guang)(guang)伏(fu)(fu)電(dian)站設計的一些理解(jie)和(he)建議(yi)。

首先說明一下功(gong)率(lv)因數相關(guan)公式：

cosΦ= P/S，其中P為有功(gong)功(gong)率，S為視(shi)在功(gong)率，

S^2=P^2+Q^2，Q為無功(gong)功(gong)率，

由公式可知(zhi)，功(gong)(gong)率(lv)因數(shu)大小(xiao)與系統有功(gong)(gong)功(gong)(gong)率(lv)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)面以幾個例子分析一下(xia)光伏設備接入后功率因數下(xia)降的原因。

1 例子一

示意(yi)圖(tu)如圖(tu)1所示，某工廠通過一條10kV線路(lu)供電(dian)，變壓(ya)器容(rong)量2000kVA，光伏(fu)發(fa)電(dian)設(she)備總容(rong)量400kW，并網(wang)點(dian)在(zai)總400V配電(dian)柜(ju)，工(gong)廠原來安裝(zhuang)有400V三相共補型SVC，電(dian)流電(dian)壓(ya)采樣點(dian)均在(zai)10kV變400V變壓(ya)器下口。在(zai)光伏(fu)設(she)備投(tou)運前(qian)，系(xi)統(tong)功率因數穩(wen)定在(zai)0.9~0.95之間，光伏(fu)設(she)備投(tou)運后(hou)，功率因數在(zai)0.7~0.9之間跳變。

分析：該分布(bu)式項目電網結構簡單，并且光伏并網點接近總變壓(ya)器(qi)，只有一(yi)臺(tai)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)(gong)率因(yin)(yin)數(shu)(shu)降(jiang)低(di)。從數(shu)(shu)據中同樣可以看(kan)出，在光(guang)伏(fu)設(she)備(bei)未接入前，系統(tong)無功(gong)(gong)Q為(wei)300kVA，其值偏大，一(yi)般SVC設(she)備(bei)設(she)定(ding)補償起始功(gong)(gong)率因(yin)(yin)數(shu)(shu)為(wei)0.95左右，而現(xian)場(chang)功(gong)(gong)率因(yin)(yin)數(shu)(shu)低(di)于該值，懷(huai)疑(yi)現(xian)場(chang)SVC設(she)備(bei)運行不正(zheng)常(chang)，經現(xian)場(chang)檢查(cha)，SVC設(she)備(bei)所有電容全部(bu)投(tou)(tou)入，懷(huai)疑(yi)SVC設(she)備(bei)容量不足，因(yin)(yin)SVC設(she)備(bei)為(wei)工(gong)廠方(fang)面(mian)原有設(she)備(bei)，而且使用(yong)時(shi)間較長，檢查(cha)和維(wei)修均(jun)不方(fang)便，因(yin)(yin)此放棄通過調(diao)(diao)整(zheng)SVC提高功(gong)(gong)率因(yin)(yin)數(shu)(shu)的(de)方(fang)案(an)。現(xian)場(chang)將光(guang)伏(fu)逆(ni)變器輸出更改為(wei)無功(gong)(gong)給定(ding)模式，調(diao)(diao)整(zheng)逆(ni)變器使總無功(gong)(gong)輸出為(wei)200kVA，再次投(tou)(tou)入使用(yong)后，觀察并網點(dian)數(shu)(shu)據。P為(wei)350kW~500kW。Q為(wei)100kVA，功(gong)(gong)率因(yin)(yin)數(shu)(shu)保持在0.95以上，至此問題解決(jue)。

2 例子二

某(mou)工(gong)廠通(tong)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(xi)：同樣先通過工(gong)廠總并網點電表觀察光(guang)伏設備接(jie)入前后有(you)功無(wu)功變化，接(jie)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

示意圖如圖2所示，某工廠通過一條10kV線(xian)路供電(dian)，變壓器容(rong)量(liang)(liang)2000kVA，400V線(xian)路共分為5個車(che)(che)間(jian)，每個車(che)(che)間(jian)400kVA，均(jun)配(pei)(pei)有SVC設(she)(she)(she)備，光(guang)伏(fu)設(she)(she)(she)備總(zong)量(liang)(liang)400kW，接(jie)入(ru)(ru)點(dian)(dian)為焊接(jie)車(che)(che)間(jian)400V配(pei)(pei)電(dian)柜(ju)下口，該(gai)車(che)(che)間(jian)SVC設(she)(she)(she)備采樣點(dian)(dian)也為該(gai)配(pei)(pei)電(dian)柜(ju)。光(guang)伏(fu)設(she)(she)(she)備接(jie)入(ru)(ru)前，10kV并(bing)網點(dian)(dian)功(gong)率因數0.95左(zuo)右(you)，光(guang)伏(fu)設(she)(she)(she)備接(jie)入(ru)(ru)后，功(gong)率因數下降到0.8左(zuo)右(you)。

分析：首先可以很明(ming)顯的看出(chu)該項目設計的不合理(li)，光伏(fu)設備(bei)(bei)并網點選(xuan)在(zai)一個(ge)車(che)間母線上(shang)，與該車(che)間用電功率幾乎相等，線路(lu)很容易出(chu)現逆(ni)流情況，對(dui)補償設備(bei)(bei)和采集設備(bei)(bei)都有較大(da)影響。因為光伏(fu)接(jie)(jie)入在(zai)焊接(jie)(jie)車(che)間支路(lu)母線，因此從焊接(jie)(jie)車(che)間接(jie)(jie)入上(shang)級(ji)母線接(jie)(jie)入點電表讀數開始分析，在(zai)光伏(fu)接(jie)(jie)入之前，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(zong)結

通過(guo)以上(shang)(shang)三個實際例(li)子，基本(ben)上(shang)(shang)可以總結出(chu)解決這類(lei)問(wen)題的方(fang)法，首先(xian)確(que)定(ding)光伏設(she)(she)備(bei)(bei)接(jie)入母(mu)線(xian)，其(qi)次確(que)認該母(mu)線(xian)上(shang)(shang)無(wu)功補(bu)償(chang)設(she)(she)備(bei)(bei)采樣點，***后根據母(mu)線(xian)總出(chu)口電表數據分析問(wen)題原因(yin)。有(you)的時候原因(yin)很容易找到，但是解決起來很困難(nan)，在項目整體施工都完成的情(qing)況下更換并網(wang)點，或(huo)者原本(ben)不會(hui)出(chu)現逆流(liu)的支路現在會(hui)出(chu)現逆流(liu)，這些(xie)問(wen)題有(you)時只能(neng)(neng)采取臨時方(fang)案(an)或(huo)者妥協放任低功率因(yin)數，再者只能(neng)(neng)多花錢采購功能(neng)(neng)更強大的無(wu)功補(bu)償(chang)設(she)(she)備(bei)(bei)，無(wu)論對用戶(hu)還是對設(she)(she)備(bei)(bei)廠商都是不愿看到的，因(yin)此在項目初(chu)期就做好(hao)設(she)(she)計才(cai)能(neng)(neng)從根本(ben)上(shang)(shang)避免問(wen)題的出(chu)現。

項(xiang)目(mu)設計首先需要確定的(de)是(shi)容量(liang)，根據客(ke)戶需求容量(liang)分析現(xian)有線路(lu)、變(bian)壓器(qi)、并(bing)網點是(shi)否滿足(zu)要求，小型(xing)光伏電站(zhan)總容量(liang)原(yuan)則上不宜(yi)超(chao)過上一級變(bian)壓器(qi)供電區(qu)域(yu)內的(de)***大(da)負荷的(de)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。

其次設計中需(xu)要考慮的(de)(de)是總體母線(xian)或者支路中的(de)(de)負載(zai)情(qing)況(kuang)，對于(yu)負載(zai)變化頻(pin)繁而且功(gong)率波(bo)動(dong)較大的(de)(de)支路不宜選為光伏(fu)接入(ru)點，光伏(fu)設備的(de)(de)加(jia)入(ru)可(ke)能加(jia)大該(gai)支路功(gong)率的(de)(de)波(bo)動(dong)，造成(cheng)支路電(dian)壓和頻(pin)率變化，嚴重時會導致逆變器脫網(wang)，負載(zai)損壞等，同時線(xian)路電(dian)壓、電(dian)流諧波(bo)也有可(ke)能受到影響，導致對諧波(bo)敏感設備不能正常工(gong)作。

設計中***好提前了解用戶配電網中已有的(de)無功補償或者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。

以上幾點就是對(dui)分布式(shi)電站設(she)計(ji)中功率(lv)因數(shu)相關問(wen)題(ti)的一些(xie)小建議，希望能給大(da)家(jia)在(zai)電站設(she)計(ji)中做個參考(kao)，其(qi)中例子只是對(dui)特定項目的一些(xie)總(zong)結，難免有所疏漏，其(qi)他現場的實際情況可(ke)能存在(zai)不同，具(ju)體問(wen)題(ti)還(huan)要具(ju)體分析，如果大(da)家(jia)在(zai)電站設(she)計(ji)中有什么好的想法歡迎來電交(jiao)流。