如何避免工商業(yè)光儲系統(tǒng)造成功率因數(shù)下降?

近年來，隨著國內(nèi)電芯成本下降及各省份分時電價機(jī)制的逐步完善，光伏與儲能系統(tǒng)的日新月異，并入電網(wǎng)的容量呈現(xiàn)顯著增長，對電網(wǎng)的影響亦逐漸顯現(xiàn)。在這其中，功率因數(shù)降低問題尤為突出。

功率因數(shù)是衡量一個企業(yè)用電是否經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要指標(biāo)，在如今光伏發(fā)電普及的情況下，部分企業(yè)也會考慮增裝儲能系統(tǒng)，那么我們?nèi)绾伪苊夤β室驍?shù)降低的情況?功率因數(shù)的高低直接關(guān)系到電力網(wǎng)中的電能損耗，供電線路的電壓波動和電壓損失，以及電力系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及合理利用能源。

01

什么是功率因數(shù)?

在工業(yè)企業(yè)中，常用的電動機(jī)類設(shè)備均屬于電感性負(fù)載，這些設(shè)備在工作時既要消耗有功功率，還要從電網(wǎng)吸收無功功率。功率因數(shù)cosφ就是反應(yīng)總功率(視在功率)中有功功率的所占比，即：cosφ=P/S，(P為有功功率，S為視在功率，功率因數(shù)也簡稱PF)，而我們所要了解的無功功率Q與前兩者的關(guān)系則是S2=P2+Q2，所以功率因數(shù)越接近1，說明其消耗的無功電量越少;反之，功率因數(shù)越低，則表示消耗的無功電量越高。

02

為什么安裝了光儲系統(tǒng)后，工廠的功率因數(shù)會變低?

分布式光伏系統(tǒng)接入廠區(qū)后，并網(wǎng)逆變器輸出的無功功率小，若廠區(qū)容性負(fù)載與感性負(fù)載占比較大，由于光伏發(fā)電及儲能系統(tǒng)放電時間段僅提供有功功率，而廠區(qū)負(fù)載則同時會消耗有功功率和無功功率，光伏發(fā)電及儲能系統(tǒng)提供的有功優(yōu)先被消耗，導(dǎo)致從電網(wǎng)獲取的有功減少，而所有無功消耗僅來自電網(wǎng)，根據(jù)上面所介紹的cosφ公式計算，對于電網(wǎng)考核點(diǎn)來說功率因數(shù)必然降低，可能造成供電系統(tǒng)電壓波動、諧波增大等現(xiàn)象。

03

避免工商業(yè)光伏及儲能電站造成功率因數(shù)下降的解決方案?

1、合理選擇并網(wǎng)方式

?并網(wǎng)方式的選擇對于避免功率因數(shù)下降至關(guān)重要。在廠區(qū)沒有安裝光伏發(fā)電與儲能系統(tǒng)時，網(wǎng)內(nèi)的無功補(bǔ)償系統(tǒng)是根據(jù)電網(wǎng)的有功供電功率和網(wǎng)內(nèi)的無功功率來自動調(diào)節(jié)補(bǔ)償?shù)?，因此網(wǎng)內(nèi)的無功問題可通過該網(wǎng)內(nèi)設(shè)置的無功補(bǔ)償設(shè)備達(dá)到自動補(bǔ)償?shù)哪康模沟脽o功功率滿足電網(wǎng)的要求。

在安裝光儲系統(tǒng)后，?有效的并網(wǎng)方式是在電容柜采樣CT前進(jìn)行光伏與儲能系統(tǒng)并網(wǎng)，將光伏與儲能系統(tǒng)的接入點(diǎn)設(shè)置在原無功補(bǔ)償設(shè)備的前端A點(diǎn)(如下圖所示)，即讓光儲系統(tǒng)與電網(wǎng)同性質(zhì)，共同為負(fù)載出力，?這樣可以確保無功補(bǔ)償裝置能夠正確采集系統(tǒng)負(fù)載的實際用電數(shù)據(jù)，?從而準(zhǔn)確投切電容，?避免補(bǔ)償不足或過補(bǔ)償?shù)那闆r。充分利用原有無功補(bǔ)償系統(tǒng)，降低投資。另外需要考慮到工商業(yè)儲能系統(tǒng)要單獨(dú)實現(xiàn)防逆流以及避免在儲能放電時間段光伏存在余電上網(wǎng)時誤放，儲能系統(tǒng)的防逆流裝置CT需要裝在下圖C點(diǎn)。

2、增加光儲系統(tǒng)專用無功補(bǔ)償器

?為這套光伏發(fā)電系統(tǒng)安裝專用的無功補(bǔ)償裝置，通常這套無功補(bǔ)償設(shè)備宜安裝在在光伏電站的輸出側(cè)，以補(bǔ)充光伏發(fā)電系統(tǒng)缺乏大容量無功補(bǔ)償?shù)哪芰?，滿足電網(wǎng)的需求，缺點(diǎn)是成本高。

3、通過逆變器進(jìn)行被動式功率因數(shù)調(diào)節(jié)

?逆變器功率因數(shù)PF設(shè)置為0.8—1之間某一定值，?通過逆變器補(bǔ)償一部分無功。?這種方法雖然可以調(diào)節(jié)功率因數(shù)，?但可能會造成過補(bǔ)的情況，?導(dǎo)致光伏發(fā)電量的浪費(fèi)。?因此，?需要逐步適當(dāng)調(diào)整逆變器的設(shè)置，?直到功率因數(shù)正常。?然而，?這種方法存在局限性，?因為逆變器會固定輸出一部分無功值，逆變器可能達(dá)不到最高的有功輸出，影響客戶收益。?

4、搭配智慧能源管理器進(jìn)行動態(tài)無功補(bǔ)償

原理還是利用逆變器的PF控制功能，加裝智慧能源管理器采集母線上功率因數(shù)值，不斷計算整個系統(tǒng)需要配置的無功，然后通過RS485將指令發(fā)送到每個逆變器。該方法的好處是不需要額外增加電容補(bǔ)償柜，成本較低。

功率因數(shù)問題是很多光伏電站，特別是近年工商業(yè)光儲系統(tǒng)存在的重要問題之一，要在設(shè)計環(huán)節(jié)就充分考慮原有變壓器、無功補(bǔ)償裝置、傳輸線纜、負(fù)載類型和功率等問題。對于用戶側(cè)并網(wǎng)的工商業(yè)光儲系統(tǒng)要重視接入點(diǎn)的位置，確保無功補(bǔ)償裝置能正常發(fā)揮作用，電能質(zhì)量達(dá)到電網(wǎng)的要求，使光伏電站高效穩(wěn)定運(yùn)行，達(dá)到最大經(jīng)濟(jì)效益，?同時滿足電力公司的功率因數(shù)要求，?避免罰款，?提高能源利用率。

審核編輯 黃宇