论提高光伏发电功率因素新方法

论提高光伏发电功率因素 新方法

李新民 王帅

山东能源重型装备制造集团有限责任公司 山东泰安 271000

摘要：本文首先分析了光伏电站计费侧关口表功率因素比较低的现状，讨论了不用增加其他的设备，而且也不需要对变电站读取关口表无功功率，只需要对SVG的有关参数进行修改和调整，就能够达到提升光伏发电功率因数的目的。这种方法能够有效的减少力调电费的考核，为同类型光伏电站提高功率因数的思路提供技术方向的参考和借鉴。

关键词：光伏发电；提高；功率因数；新方法；

导言

近年来，对于我国大力支持光伏项目的建设以及有关的政策补贴，很多发电集团都已经开始建设属于自己的光伏电站。在稳定投入生产以后，并网因素的控制就是一项有难度的技术问题。为了让供电设备、用电设备以及发电设备能够得到充分的应用，相关部门做出了有关的规定和要求，容量在100KVA级以上的电力用户都应当开展功率因素考核。对于没有达到考核标准的发电站，应当加收功率因素调节费，也就是力调电费。超过考核标准的，根据超过的比例，有相应的奖励措施，进而实现用户的功率因数的提升和保持相对平衡的状态。力调电费主要指的是供电企业按照用户在持续一段时间内，比如一个月或者一年的时间周期内，所使用的无功电量来对平均功率因素进行计算。同时，根据有关的标准和要求收取相关的电费。在计算得出的功率因数低于或者高于有关指标的时候，再根据相关的电费单价计算出其当月的电费之后，然后再以功率因数调整电费表所规定的百分数增减电费。当用户的功率因数每低于标准0.01%的时候，就会罚款电费总额的0.5%；低于0.65的时候，每一级就会提升到2%；当功率因素高于标准的0.01的时候，就会奖励电费总额的0.15%，以此类推，奖励额度的最大限度就是电费总额的0.75%。本光伏电站从投入生产以来，电网的计量关口表统计的月平均功率因素只有0.3%左右，功率因数处在这样的低状态，发生的力调电费已经和有供电费保持平衡状态，会高达3000元。每一年仅力调电费就需要花费三万余元。如果可以对功率因素进行提升，对于用户来说，就能有两方面的好处：一是让力调电费的考核实现降低。当功率因数超过0.9的时候，甚至会让一部分的有功电费进行实现减免。另外一方面，提升功率因数也能够让一部分线路的有功损耗实现合理的降低。在长线路的条件下，就会有比较明显的效果，进而让企业的经济损失更小。

1.现状分析

本光伏电站的装机容量是5.85MWp，汇集站采用的是单母线的接线方式，以一回10千伏线路应用地下辐射的方法，接入对策侧系统樊庙变，所用的电缆型号就是YJV22- 8.7/15kV，

3×185＋1×50，线路总长大约是3000米。而无功补偿装置应用的是荣信RSVG高压静止无功发生器，容量是±2MVar。

SVG等效电路图

SVG运行相位图

具体而言，其工作原理就是通过对US和US的夹角，以及UI的大小进行调节，从而达到对ULI的大小和方向进行控制的目的，进而让需要补偿的无功功率的数据能够进行计算。在电流超前电压的时候，RSVG吸收荣信无功功率。如果电流滞后于电压的时候，RSVG吸收感性的无功功率就可以采取如下五种调节控制方式：一是无功电压；二是功率因数；三是电压控制；四是动态补偿；五是固定补偿。不过通常都会根据电网的要求采取动态补偿方式。SVG采样点通常都会设定在光伏电站的并网出线侧，这样才能够让样点的功率因数到保持。在夜间条件下的系统侧向电厂侧输送的功率比较小。3000米的电缆对地电容会面临一部份的无功消耗。按照常用电继电保护整定计划导则，可以计算出180毫米的电缆，对地电容消耗的荣信无功大概是24.5kVar，这就造成对侧关口表功率因素特别低。电缆每个月所产生的无功电能的计算采用的是Q= 。计算得出的结果和计费侧关口表统计的无功电能特别接近。

2.改进方法

要想解决功率因数比较低的问题，首先就应当全面的了解和掌握光伏电站是并网型还是离网型，也需要明确功率因数的来源。功率因数可以通过人工测量的方式获得，也可以通过逆变器得到。倘若是自己测量得到的，测的是不是相电流和电压；倘若光伏电站是并网型的，在夜晚的条件下还需要做无功补偿；倘若光伏电站是离网型的，可能是白天的电机型感性负债比较大造成的功率因数低下，当光伏电站晚上停止运转的时候，就能实现一定程度的恢复。本文讨论的就是通过对无功偏置量的添加，解决功率因数低下的问题。因为电缆对电容消耗的荣信无功功率是一定的，所以可以按照SVG的工作原理，在计算的时候人为的添加一个无功偏置量值。SVG的原理主要是SVG型的无功补偿装置是一种全控式有源型的无功发生器，可以发出或者吸收动态的无功功率。这个功率板块就是电容器串并联多个IGBT元器件，从而形成的自换相桥式电路，通过电抗器将其并联到电网上。电抗器的主要功能就是可以对SVG开关频率纹波电流所产生的高次谐波进行抑制，从而达到更加平滑地调节SVG输出的无功功率，也可以有效的避免因为对电流的冲击而造成的故障情况。桥式电路可以通过串联的方式形成多电平结构，通过对各导通角进行控制就可以产生接近于正弦波的阶梯波。SVG的装置的主要组成部件是控制装置、启动装置以及功率模块等。按照接线形式进行区分有可以分成直挂式和降压式两类。通过连接变升压至系统电压等级的接线形式是降压式，增加连变的阻抗，就可以达到对高次谐波进行抑制的目的。故降压式接法可以不用电抗器。降压式SVG技术的主要优势就是比较成熟，而且有很高的可靠性；其局限性主要表现在单套容量比较小，在12Mvar的条件下比较适用。而直挂式SVG技术的主要优势就是单套设备的容量比较大，不过其局限性就是技术的成熟度还不是特别高，而且需要花费的成本支出也比较高。在整个SVG装置中，控制装置是控制无功输出容量的重要单元，同时也具备数据采集和处理、故障信息的保护和上报、供应直流电源等作用。

电缆对地电容消耗的荣信无功功率就是无功偏置量的大小，不但可以让本侧无功功率的实际需求得到很好的满足，而且也能够让输电线路消耗的无功功率得到弥补，进而让侧关口计量表的功率因数实现提升。让力调电费的考核实现减少，甚至是没有。无功偏置量按照计算的线路，无功损耗转换为以额定无功为底数的系数，应当重视以下两方面的要素：一是由于SVG可能会产生感性无功，也有可能产生荣信无功，应当同时勾上荣信无功偏移系数和感性无功偏移系数，保证无功偏移量发生作用；二是倘若计算的偏置量比较小，就应当重视SVG的采样精度，可以对点系数进行适当的增加。在完成修改工作以后的次月，应当特别关注当月的功率因数，保证功率因数是达到有关指标的。

3.结论

通过对SVG本身偏置的功能和计算方法进行应用，不需要添置一些其他的设备，而且也不需要对侧变电站读取关口表无功功率，只需要对SVG的有关参数进行修改，就能够达到提升光伏发电功率因数的目的，防止力调电费之后，这样就能够每年缩减成本支出达3万余元。光伏电站的容量通常都比较小，而凤台电厂5.85MWp容量预计一年的发电量大约是580余千瓦时的电，减去必要的有功电费和维护和检修成本支出，能够降低的费用支出特别明显。与传统的，增加并联电抗器的方式相比来说，这样的方式不但有比较强的可靠性，而且需要花费的成本支出比较低。而各厂家的SVG无功补偿装置的基本原理也是一样的。因此，这样的方法有比较好的推广和应用前景。

参考文献：

[1]杨长存. 提高光伏发电功率因数新方法[J]. 科学技术创新,2018,(27):168-169.

[2]陈琳.分布式发电接入电力系统若干问题的研究[D].杭州:浙江大学,2007.