分布式光伏电站并网对产权分界点功率因数的影响论文_林映坤

引言：本文对分布式光伏电站并网导致产权分界点功率因数下降的原因进行理论分析，并结合项目案例实际情况，提出无功补偿解决方案，针对该项目特点分析所采用的方案取得的实际效果。为解决分布式光伏电站接入后产权分界点功率因数不达标的问题提供参考。

关键词：分布式光伏发电；功率因数；无功补偿

分布式光伏电站，通常选择自发自用、余电上网模式。自发自用、余电上网模式是指光伏电站直接接入用户侧配电系统，光伏所发电能大部分由用户自行消纳，剩余电量通过原有线路返送电网。由于该模式下光伏电站投资收益率高、项目现金流量稳定，得到很多用户的青睐，在用电电价较高的沿海地区得到迅猛发展。

1、分布式光伏电站并网后产权分界点功率因数变化分析

典型的分布式光伏电站接入电气主接线图如图1所示。光伏电站经逆变、升压后就近接入用户配电房10kV母线，实行光伏电能优先自用，余电上传电网供给周边用户。分布式光伏电站发电电能表设计在光伏并网点处，关口电能表设计在产权分界点处，用户与电网公司结算、考核点在关口表处。

图1 分布式光伏电站接入电气主接线图

分布式光伏电站接入后，对用户侧的负荷来说，相当于增加了一个第二电源点。在没有利用光伏逆变器发无功功率的情况下，光伏系统发出的基本为纯有功功率,光伏系统只向用户内部负荷提供纯有功电能。光伏电站并网后，产权分界点处从电网端获取的有功功率P接入后等于接入前负荷功率P接入前与光伏提供功率P光伏之差，即P接入后=P接入前-P光伏，而从电网端获取的无功功率Q接入前与Q接入后基本保持不变，即Q接入前=Q接入后。根据功率因数计算公式可知，光伏接入后从电网获取的有功功率减小，无功功率不变，角从的增大到，这将导致产权分界点处功率因数。因此，我们在光伏接入用户侧配电系统计算无功补偿容量时，需充分考虑光伏电站并网后，产权分界点处的功率因数变化情况，避免功率因数过低造成被罚款的现象。

2、项目案例分析

本文以广东省惠州市某锂电池生产企业分布式光伏电站为例，该光伏电站装机容量为3600kW，采有10kV电压等级接入园区10kV配电母线，采用自发自用，余电上网模式。园区现有3台2000kVA配电变压器和4台320kW高压电动机，10kV母线配有640kvar固定投切式SVC无功补偿装置，每组投切容量320kvar。光伏并网前，园区有功功率P =2200kW；无功功率Q=350kvar,功率因数实时控制在0.95以上，不仅达到功率因数考核标准，还受到电网公司力率调整奖利。经现场观察分析,当用户考核表处有功功率P=350kW，无功功率Q=350kvar；功率因数,检查用户的SVC已全部正常投入。显然由于光伏并网后，用户侧无功补偿不足，导致功率因数下降。需要考虑增加用户侧无功补偿容量以解决功率因数下降问题。

3、解决方案

根据文献[1] 光伏发电站要充分利用并网逆变器的无功容量及其调节能力。当逆变器的无功容量不能满足系统电压调节需要时，应集中加装适当容量的无功补偿装置，必要时加装动态无功补偿装置。

3.1、逆变器动态调节

为了解决逆变器静态调节的一系列问题，光伏监控系统厂家通过采集关口处电表的功率因数，再跟采集器设定的目标功率因数进行比较，然后根据负荷和光伏发电情况，计算得出逆变器需提供的无功功率、需设定的功率因数，通过数据采集器与逆变器通信，发出功率因数的调节命令，实现对产权分界点处功率因数的控制。该方法可实现自动实时调节功率因数，灵活性好，成本较低。

3.2、SVG静止型动态无功补偿装置

SVG的基本原理是利用可关断大功率电力电子器件（如IGBT）组成自换相桥式电路，经过电抗器并联在电网上，适当地调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位，或者直接控制其交流侧电流，就可以使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流，实现动态无功补偿的目的。

综合以上三种方案和厂家进行技术沟通，最终确定方案2为本项目最优解决方案。由于本项目逆变器与数据采集器采用电力载波通讯方式，无需敷设RS485通讯线或光纤，同时项目配置的数据采集器具备调节逆变器功率因数的功能，只需把关口考核表与数据采集器之前的通讯接口用RS485通讯线连通，在数据采集器中设置好目标功率因数，即可与关口电表功率因数进行比较，并发送功率因数调节指令至逆变器，逆变器接收到指令后输出无功功率。该方案控制原理如图2所示。

图2 数据采集器控制逆变器有功及无功输出示意图

本项目在数据采集器中设定目标功率因数值为0.95，经现场查询考核电表处功率因数在0.93~0.99的范围内，符合项目考核要求。通过获取考核点处功率因数24小时变化趋势图进行对比如分的，动态调节无功功率前考核点处功率因数24h分布如图4。

可以看出，在本项目中数据采集器设定目标功率因数值0.95，经现场查询考核点处电表处功率因数在0.93~0.99的范围内，功率因数稳定在目标设定值之间，符合项目考核要求。

4结语

综上所述，分布式光伏电站用户侧接入时，应根据用户负荷情况来确定无功补偿容量。同时，应根据项目具体情况，结合技术、经济等多个方面进行综合分析，确定无功补偿方案。本文首先从理论上分析分布式光伏电站接入对产权分界点处功率因数降低的原因，从工程实例出发，列举无功功率补偿常用的解决方案，并结合项目实际情况分析所采用的解决方案所达到的效果。

　

　参考文献

[1] 光伏发电站设计规范 GB50797-2012；

[2] 光伏发电接入配电网设计规范 GB50865-2013

[3]分布式光伏发电系统接入电网技术规范 Q/CSG 1211001-2014

　

作者简介：林映坤，本科，从事分光式光伏电站设计

论文作者:林映坤

论文发表刊物:《当代电力文化》2019年 第18期

论文发表时间:2020/4/9

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