安裝光伏系統(tǒng)后，功率因素下降的原因分析及解決方案

最近，光伏系統(tǒng)與原有配電系統(tǒng)的兼容問題得到了大家的關(guān)注，因為電網(wǎng)的功率因數(shù)達(dá)不到電網(wǎng)公司的要求而受到罰款的情況也時有發(fā)生，小固將從功率因數(shù)概念入手，分析事例，最后給出建議和問題處理辦法。

功率因素的概念

在交流電力系統(tǒng)中，有三種常用的功率表征量：有功功率P、無功功率Q和視在功率S，他們之間的三角關(guān)系如下圖：

而功率因數(shù)就是：

cosφ=P/S=P/(P2+Q2)1/2

有功功率可以看做交流電路中阻性負(fù)載消耗的功率，而無功功率主要由電路中感性負(fù)載決定。

在國內(nèi)分布式光伏商業(yè)項目中，安裝光伏系統(tǒng)后，原有配電網(wǎng)功率因數(shù)下降主要原因：

原有補償設(shè)備實際可用補償容量不足；

補償設(shè)備檢測點選擇不正確；

電網(wǎng)中負(fù)載帶來的諧波較大，補償電容器無法正常投切。

而補償設(shè)備實際可用容量不足和檢測點位置選擇不正確，是問題的主要原因。

事例分析

項目現(xiàn)場電網(wǎng)、負(fù)載、無功補償設(shè)備和光伏系統(tǒng)接線示意如下：

項目現(xiàn)場檢查

檢查無功補償裝置，發(fā)現(xiàn)由于使用時間過長，有一些交流接觸器損壞，同時補償電容的容量也有所衰減；

在配電網(wǎng)中所有設(shè)備工作時，電表顯示的有功功率會隨著光伏系統(tǒng)功率增大而減小，從而功率因數(shù)減?。?/span>

暫時關(guān)閉‘其他感性負(fù)載’，電表顯示有功功率和無功功率同時降低，計算得出的功率因數(shù)較小；

暫時關(guān)閉光伏系統(tǒng)，電表顯示的有功功率增加，無功功率變化較小，計算得到的功率因數(shù)在0.91附近波動，也會有低于0.9的情況；

功率因數(shù)下降的原因如下：

配電網(wǎng)中，無功補償裝置可用容量較??；

沒有安裝光伏系統(tǒng)之前，配電網(wǎng)的功率因數(shù)在臨界狀態(tài)，“其他感性負(fù)載”和“照明等阻性負(fù)載”決定了配電網(wǎng)功率因數(shù)；當(dāng)安裝光伏系統(tǒng)后，由于光伏系統(tǒng)的功率因數(shù)接近1，即輸出功率基本為有功功率，照明等阻性負(fù)載直接從光伏系統(tǒng)取得功率，而“其他感性負(fù)載”的無功功率還是來自電網(wǎng)，因此導(dǎo)致配電網(wǎng)功率因數(shù)降低；

無功補償裝置的檢測點選擇錯誤，現(xiàn)場的無功補償裝置只能補償“空壓機等感性負(fù)載”，而不能補償配電網(wǎng)中的“其他感性負(fù)載”，導(dǎo)致并網(wǎng)點的功率因數(shù)降低。

項目整改

將無功補償裝置的檢測點后移至變壓器的出線側(cè)，即如下圖：

評估配電網(wǎng)中感性負(fù)載、阻性負(fù)載和光伏系統(tǒng)之間關(guān)系，按照功率因數(shù)三角形得出需要補增的無功補償容量。

施工完成后，觀察一個月，項目功率因數(shù)正常。

建議和處理辦法

項目開始之前，明確：

自發(fā)自用、余電上網(wǎng)的分布式光伏系統(tǒng)的容量盡量不要超過上級變壓器容量的30%-40%；

補償裝置的檢測點要放在配電網(wǎng)檢測那一級；

分布式商業(yè)電站在項目設(shè)計之初就要考慮到原有變壓器、無功補償裝置、傳輸線纜、負(fù)載類型和功率以及光伏系統(tǒng)的兼容問題；

光伏系統(tǒng)的并網(wǎng)點最好選擇功率穩(wěn)定的并網(wǎng)點，頻繁的功率波動，可能會出現(xiàn)無功補償裝置無法正常投切的事件。

項目運行過程中遇到問題，可以：

暫時將逆變器的輸出功率因數(shù)調(diào)低（不要低于0.9），讓光伏系統(tǒng)暫時輸出一定的無功功率；

檢查無功補償裝置檢測點的位置；

檢查無功補償裝置實際可用容量能不能滿足功率因數(shù)的要求，不滿足的情況下，可以增加或者更換補償柜。