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近幾(ji)年(nian)，我國(guo)光伏并網(wang)發電項目發展迅速，根(gen)據國(guo)家(jia)能(neng)源局統計數據，我國(guo)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(li)就(jiu)我公司光(guang)伏(fu)逆變器在不(bu)同現場接入后功率(lv)因(yin)數下降問題和相(xiang)應(ying)解決方(fang)法做一簡單(dan)(dan)總結，也簡單(dan)(dan)談一下對分(fen)布式光(guang)伏(fu)電站設計(ji)的(de)一些理解和建議(yi)。

首先說明一(yi)下功(gong)率因數相(xiang)關公式(shi)：

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

S^2=P^2+Q^2，Q為無功功率(lv)，

由公式可知，功率(lv)因(yin)數大小與系統有(you)功功率(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(li)子分析一下(xia)光伏設備接入后(hou)功率因數下(xia)降的原因。

1 例子一

示意圖(tu)如圖(tu)1所示，某工廠通過一條10kV線路供電(dian)(dian)(dian)，變壓器容量(liang)2000kVA，光伏(fu)發(fa)電(dian)(dian)(dian)設(she)備(bei)總容量(liang)400kW，并網點在(zai)(zai)(zai)總400V配電(dian)(dian)(dian)柜(ju)，工(gong)廠原來安裝(zhuang)有400V三相共補型SVC，電(dian)(dian)(dian)流電(dian)(dian)(dian)壓采樣點均在(zai)(zai)(zai)10kV變400V變壓器下口。在(zai)(zai)(zai)光伏(fu)設(she)備(bei)投運(yun)前，系統功(gong)率因數(shu)穩(wen)定在(zai)(zai)(zai)0.9~0.95之(zhi)間，光伏(fu)設(she)備(bei)投運(yun)后，功(gong)率因數(shu)在(zai)(zai)(zai)0.7~0.9之(zhi)間跳變。

分析：該分布(bu)式項目電網結構簡單，并且光(guang)伏(fu)并網點接近總(zong)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)(gong)率(lv)因數(shu)降低。從數(shu)據中同樣(yang)可以(yi)看出，在光伏設(she)(she)備(bei)(bei)(bei)未接入前(qian)，系統無功(gong)(gong)Q為(wei)(wei)(wei)300kVA，其值偏大，一般(ban)SVC設(she)(she)備(bei)(bei)(bei)設(she)(she)定(ding)補償起始功(gong)(gong)率(lv)因數(shu)為(wei)(wei)(wei)0.95左右(you)，而現(xian)場(chang)功(gong)(gong)率(lv)因數(shu)低于該值，懷疑現(xian)場(chang)SVC設(she)(she)備(bei)(bei)(bei)運行不正常，經現(xian)場(chang)檢(jian)查(cha)(cha)，SVC設(she)(she)備(bei)(bei)(bei)所(suo)有電容(rong)全部投(tou)入，懷疑SVC設(she)(she)備(bei)(bei)(bei)容(rong)量不足，因SVC設(she)(she)備(bei)(bei)(bei)為(wei)(wei)(wei)工(gong)廠方(fang)面原(yuan)有設(she)(she)備(bei)(bei)(bei)，而且使用時間較長(chang)，檢(jian)查(cha)(cha)和維(wei)修均不方(fang)便(bian)，因此放棄通過(guo)調整SVC提高功(gong)(gong)率(lv)因數(shu)的方(fang)案。現(xian)場(chang)將光伏逆變器(qi)輸(shu)出更改為(wei)(wei)(wei)無功(gong)(gong)給定(ding)模式(shi)，調整逆變器(qi)使總(zong)無功(gong)(gong)輸(shu)出為(wei)(wei)(wei)200kVA，再次投(tou)入使用后，觀察并網點數(shu)據。P為(wei)(wei)(wei)350kW~500kW。Q為(wei)(wei)(wei)100kVA，功(gong)(gong)率(lv)因數(shu)保(bao)持在0.95以(yi)上，至(zhi)此問題(ti)解(jie)決。

2 例(li)子二(er)

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(xi)：同樣先通過工廠總(zong)并(bing)網點電表觀(guan)察(cha)光伏設備接(jie)入前后有功無功變化，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(li)子三

示意(yi)圖(tu)如圖(tu)2所示，某工廠通過一條10kV線路供電(dian)，變壓器容量(liang)2000kVA，400V線路共(gong)分(fen)為5個(ge)車(che)(che)間，每個(ge)車(che)(che)間400kVA，均配有SVC設(she)備，光伏設(she)備總量(liang)400kW，接(jie)(jie)入(ru)點為焊(han)接(jie)(jie)車(che)(che)間400V配電(dian)柜下口，該車(che)(che)間SVC設(she)備采樣(yang)點也為該配電(dian)柜。光伏設(she)備接(jie)(jie)入(ru)前，10kV并網(wang)點功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)0.95左(zuo)右，光伏設(she)備接(jie)(jie)入(ru)后，功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)下降到0.8左(zuo)右。

分析(xi)：首先可以很明顯(xian)的看(kan)出該(gai)項目設計的不合理，光(guang)伏(fu)設備(bei)并網點選在一(yi)個車(che)間(jian)(jian)(jian)母(mu)線上，與該(gai)車(che)間(jian)(jian)(jian)用電功率(lv)幾乎相等，線路很容易出現逆流情況(kuang)，對補償設備(bei)和采集設備(bei)都有較大(da)影響(xiang)。因為光(guang)伏(fu)接(jie)(jie)入在焊(han)(han)接(jie)(jie)車(che)間(jian)(jian)(jian)支路母(mu)線，因此從焊(han)(han)接(jie)(jie)車(che)間(jian)(jian)(jian)接(jie)(jie)入上級母(mu)線接(jie)(jie)入點電表(biao)讀數開始分析(xi)，在光(guang)伏(fu)接(jie)(jie)入之前(qian)，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(jie)

通(tong)過以(yi)上(shang)三個實際例子，基本上(shang)可以(yi)總(zong)結出(chu)解決這類(lei)問(wen)題的(de)(de)方(fang)法(fa)，首先確(que)(que)定光伏設(she)備接(jie)入母(mu)線(xian)，其次(ci)確(que)(que)認該母(mu)線(xian)上(shang)無(wu)功補償(chang)設(she)備采(cai)樣點，***后根據(ju)(ju)母(mu)線(xian)總(zong)出(chu)口電(dian)表數據(ju)(ju)分析問(wen)題原因。有的(de)(de)時(shi)候原因很容(rong)易找(zhao)到，但是(shi)解決起來很困難，在項目整(zheng)體施(shi)工(gong)都完成的(de)(de)情況下更換并(bing)網點，或(huo)(huo)者(zhe)(zhe)原本不會出(chu)現逆流(liu)的(de)(de)支路現在會出(chu)現逆流(liu)，這些問(wen)題有時(shi)只能采(cai)取臨時(shi)方(fang)案或(huo)(huo)者(zhe)(zhe)妥協放任低(di)功率(lv)因數，再者(zhe)(zhe)只能多花錢采(cai)購功能更強大的(de)(de)無(wu)功補償(chang)設(she)備，無(wu)論對(dui)用(yong)戶(hu)還是(shi)對(dui)設(she)備廠商都是(shi)不愿看到的(de)(de)，因此在項目初期(qi)就做好設(she)計才能從根本上(shang)避免問(wen)題的(de)(de)出(chu)現。

項目設計首先需要確定的(de)是容量，根據客戶需求(qiu)容量分析(xi)現有線路、變壓器、并網點(dian)是否滿足要求(qiu)，小型光伏電站(zhan)總(zong)容量原則上不宜超過上一(yi)級變壓器供電區域內的(de)***大負(fu)荷(he)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。

其次設計中需要考慮的是總體母線(xian)或者支(zhi)(zhi)路(lu)(lu)中的負載情況，對于負載變(bian)化頻繁(fan)而且功(gong)率波動(dong)較大的支(zhi)(zhi)路(lu)(lu)不宜選(xuan)為光伏(fu)接入(ru)點(dian)，光伏(fu)設備的加入(ru)可(ke)能(neng)加大該支(zhi)(zhi)路(lu)(lu)功(gong)率的波動(dong)，造成支(zhi)(zhi)路(lu)(lu)電(dian)壓和頻率變(bian)化，嚴(yan)重時會導(dao)致(zhi)逆變(bian)器脫網，負載損(sun)壞等，同時線(xian)路(lu)(lu)電(dian)壓、電(dian)流(liu)諧波也(ye)有可(ke)能(neng)受到影(ying)響，導(dao)致(zhi)對諧波敏感設備不能(neng)正常工(gong)作。

設計(ji)中(zhong)***好提(ti)前了解用戶配(pei)電網中(zhong)已有的無功補償或者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(yi)上幾點就是(shi)對(dui)分(fen)布式電站(zhan)(zhan)設(she)計(ji)中(zhong)(zhong)功率因數相關問題的(de)一些(xie)小建(jian)議，希(xi)望能給(gei)大(da)家在電站(zhan)(zhan)設(she)計(ji)中(zhong)(zhong)做(zuo)個參(can)考，其中(zhong)(zhong)例子(zi)只(zhi)是(shi)對(dui)特(te)定項目的(de)一些(xie)總結，難免有所疏漏(lou)，其他現場(chang)的(de)實際情況可能存在不同，具(ju)體問題還要具(ju)體分(fen)析，如果大(da)家在電站(zhan)(zhan)設(she)計(ji)中(zhong)(zhong)有什(shen)么好的(de)想法歡迎(ying)來電交(jiao)流。