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添加时间:2020-05-08 17:55:51

随着光伏发电技术的升级与发展,越来越多的工厂用户选择分布式光伏发电,利用厂区屋顶空间安装光伏发电组件,就地发电以供生产使用,采用自发自用余电上网的策略,当本地用电量满足情况下,光伏发电系统剩余发电量送入电网,以获取盈利。

在自发自用余电上网的策略下:

1.当分布式光伏电站发电时,由于光伏系统所发电的初始功率因数为1,不含有无功功率

2.而用电负载在进行生产作业时,必须有无功功率支撑

 

由此可见,随着分布式光伏发电系统的发电功率逐步加大,在自发自用,余电上网的情况下,由于系统从市电所取用有功功率下降,但是取用的无功功率仍然全部从市电取用,会使得系统中市电侧,有功功率趋近于0,无功功率保持不变:

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系统功率因数PF会随着光伏发电系统的功率变化而降低,会导致供电公司功率因数考核不达标,造成力调电费罚款。

    同时需要注意的是:系统中用电功率并非恒定不变,会存在波动变化;分布式光伏发电系统的发电功率也并非是恒定不变;两种变化波动叠加以后,会导致电网提供的有功功率会呈现出大小变化剧烈,波动频繁的特点,对系统中无功补偿柜的响应速度、补偿能力会是更严峻的考验。

会出现4种情况:

1.分布式光伏发电系统不投入时:


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分布式光伏发电系统不投入运行时。

系统中所有负载设备所需有功功率均由电网提供,负载设备所需无功功率由系统中无功补偿柜补偿大部分,同时电网提供少部分无功功率。

则在电力考核点,设备功率因数为:

系统用电负载的总功率不变,电容柜补偿状态良好

假设:P=350KW   Q=250kVar    补偿=40kVar*10

当设备运行时,则在市电进线柜功率因数为:

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2.分布式光伏发电系统投入,光伏发电系统功率<用电功率时:

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分布式光伏发电系统投入运行,但光伏发电系统发电功率并不满足现场所有负载设备的有功用电需求时。

负载设备所需有功功率由(分布式光伏发电系统电源+电网电源)组成,负载设备所需无功功率由系统中无功补偿柜子补偿一部分,同时电网提供部分无功功率。

此时电网向用户提供功率为(部分有功功率+部分无功功率),则在电力考核点,设备功率因数为:

系统用电负载的总功率不变,电容柜补偿状态良好

P=350KW     P1=300KW   Q=250kVar    补偿=40kVar*10

当设备运行时,则在市电进线柜功率因数为:


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3.分布式光伏发电系统投入,光伏发电系统功率=用电功率时:

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分布式光伏发电系统投入运行,光伏发电系统发电功率=现场所有负载设备的有功用电需求时。

则系统中所有用电负载设备的有功功率均由光伏发电系统提供,电网只向用电负载提供无功功率。

系统中无功补偿柜提供负载设备的大部分无功需求,此时电网向用户提供功率仅为部分无功功率,则在电力考核点,设备功率因数为:

系统用电负载的总功率不变,电容柜补偿状态良好

P=350KW     P1=350KW   Q=250kVar    补偿=40kVar*10

当设备运行时,则在市电进线柜,市电提供的有功功率为0,无功功率经过补偿柜补偿后,市电提供无功功率10kVar,

此时市电没有提供有功功率,仅提供无功功率,功率因数不可计。

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需要注意的是,由于电网侧此时并不流入任何有功功率,此时电网侧功率因数无法计算,所以系统中的无功补偿柜极有可能出现故障,无法投入补偿。


4.分布式光伏发电系统投入,光伏发电系统功率>用电功率时:

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在此情况下,系统用电负载的总功率不变,电容柜补偿状态良好

P=350KW     P1=400KW   Q=250kVar    补偿=40kVar*10

当设备运行时,则在市电进线柜,光伏发电系统反向倒送有功功率50KW,用电负载由市电提供无功功率,无功功率经过补偿柜补偿后,市电提供无功功率10kVar,

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由于此时有功功率为反向,所以功率因数PF=-0.98

需要注意,在此时,仅具备四象限判断功能的无功补偿控制器可以正常运行,由于此时有功电流属于倒送状态,可能会导致系统中无功补偿柜无法正常运行。

传统无功补偿柜采用分组电容补偿(40kVar*10),实际补偿模式为阶梯式投切,最小阶梯容量为单组电容器的补偿容量

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无功补偿电容柜的实现

   阶梯式投切补偿,必然无法出现完全吻合系统需求的补偿,随着系统无功功率的变化,必然会出现补偿不到的范围,补偿间隙。

系统电网侧进线柜中,有功功率与无功功率二者之间的比值越大,有功功率越高,无功功率越低,则系统功率因数越好


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但由于传统无功补偿电容柜存在补偿间隙的原因,实际上存在最低补偿精度,当分布式光伏发电系统投入使用后,电网侧进线柜所提供的有功功率越下降,越接近无功补偿电容柜的补偿最低精度,无功补偿柜补偿效果越差

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 负载设备用电功率不变,随着分布式光伏发电系统发电功率的逐步上升,同时电网侧进线柜的有功功率会逐步下降,甚至出现分布式光伏发电系统倒送有功功率上电网的情况,所以在此情况下,不同阶段的电网进线柜功率因数(PF1>PF2>PF3>PF4)越来越小。

实际上用户现场用电情况要更为复杂,是由上述的4中阶段混合组成,其中还可能存在随即变化的情况,由于系统中用电负载存在功率波动,同时分布式光伏发电系统的发电功率也存在波动情况的发生

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二者影响相叠加,从而导致了电网侧进线柜的有功功率会出现大小变化剧烈,波动频繁的特点,在此基础上,传统无功补偿柜存在补偿间隙的话,无法满足系统中无功补偿的需求,不能使系统电网进线侧功率因数达标。

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最终由于系统中有功功率的频繁波动,导致出现功率因数的频繁波动,短时间内无功补偿柜内频繁的电容器组投切,会严重影响到无功补偿柜的电容器组的性能,导致电容器组容量衰减,严重者会导致现场原有无功补偿柜出现失效,无法进行正常的无功补偿工作。

出现上述问题的原因,一方面在于系统中电网所供应的有功功率的频繁变化,另一方面则是传统无功补偿柜的阶梯式补偿模式导致。

传统无功补偿柜的补偿方式与控制逻辑无法满足在有分布式光伏发电接入的用户现场的无功补偿需求。


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