陳順軍

（國網浙江省電力有限公司培訓中心，浙江 杭州 310015）

0 引 言

近年來，我國大力支持分布式光伏產業(yè)[1]。伴隨著光伏發(fā)電應用技術的日趨成熟，越來越多的工業(yè)制造企業(yè)開始建設自身的光伏電站，用來彌補工業(yè)用電的不足，同時減少工業(yè)用電費用的支出[2]。大量的中小型光伏電站采用“自發(fā)自用余量上網”模式，其并網點選擇在用戶電網。單個并網點容量一般不超過400 kW，并網電壓一般為380 V。當逆變器設定不合理、用戶補償電容不足等條件下，光伏電站在發(fā)出較大有功、輸出無功很少甚至為負時，負荷所需無功大量從電網輸送，同時電網輸送的有功較少，導致用戶計量點功率因數偏低[3]。功率因數偏低不僅造成用戶多交電費，而且導致配電網線損增大，配電網電壓升高，甚至影響配電網系統(tǒng)的穩(wěn)定。

1 具體實例

1.1 供配電系統(tǒng)

順?，撌且患夜さV企業(yè)，2017年3月13日光伏電站接入原配電系統(tǒng)，通過380 V系統(tǒng)并網。變配電系統(tǒng)接線如圖1所示。

1.2 光伏接入后力率電費

光伏電站并網運行后的4月到6月，順福瑩石力率調整電費如表1所示。

表1 順福瑩石力率調整電費

圖1 順?，撌兣潆娤到y(tǒng)接線圖

2 問題分析

以2017年4月18日為例，用戶的發(fā)、用電情況如圖2所示。當日，該公司生產用電和光伏電站發(fā)電時間主要集中在7點至18點。在網供電量較大的7至9點和15至18點，用戶功率因數比較正常；而在光伏電站發(fā)電出力大的9至14點，由于下網有功較小，下網無功較大，導致功率因數明顯偏低。在6至7點工廠開工前，出現(xiàn)少量上網有功和下網無功。從計量上看，運行在第三象限，功率因數甚至為負，如圖3所示。由于非生產期間下網有功和無功都很小，對平均功率因數影響不大，可以忽略。很明顯，在光伏發(fā)電量大的時候，下網無功沒有隨著下網有功的下降而下降，是導致功率因數偏低的主要原因。在光伏發(fā)電高峰，計量點功率因數甚至低于0.5。這是表1中4至6月份隨著光伏發(fā)電量增加、下網電量下降，而平均功率因數卻不斷下降的原因。按照現(xiàn)行水利電力部、國家物價局《功率因數調整電費辦法》（水電財字215號文件）[4]規(guī)定，功率因數為0.87、0.86、0.84時，利率調整電費分別為月電費的1.5%、2.0%、3.0%。因此，4至6月的力率調整電費也逐漸增加。

圖2 順?，撌?月18日用電和發(fā)電情況

圖3 順?，撌?月18日功率因數情況

3 問題探討

3.1 光伏電站無功輸出問題

根據《光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網技術規(guī)定》GB/T29319-2012[5]的要求，380 V電壓等級接入電網的光伏發(fā)電系統(tǒng)應保證并網點處功率因數在超前0.95至滯后0.95范圍內連續(xù)可調。如果在光伏發(fā)電量在300 kW左右時功率因數滯后0.95，則光伏電站可以發(fā)出接近100 kVar的無功。在不增加并聯(lián)電容器的條件下，計量功率因數能滿足要求。

從圖2可以看出，該用戶光伏電站24 h內均從系統(tǒng)吸收無功。在發(fā)電量大的時候，不但沒有發(fā)出無功，反而吸收了更大的無功。造成這種現(xiàn)象的原因是，400 kW及以下光伏電站普遍沒有嚴格執(zhí)行典設的要求，逆變器投入使用后用戶無法調節(jié)功率因數，也沒有裝設SVG電容器補償裝置。實際上，這類光伏電站的功率因數是固定的，通常廠家在出廠時功率因數都調得很高。建議這類光伏電站的逆變器配置方便的功率因數調節(jié)裝置[6]，已投產的逆變器由廠家調到接近滯后0.95，使計量點功率因數在光伏電站發(fā)電量大時也能基本滿足考核要求。

3.2 補償電容器

鑒于目前400 kW及以下光伏電站逆變器不可實時調節(jié)，光伏電站發(fā)電的功率因數通常很高，在發(fā)電量大的時候，原來的電容器組容量不能滿足補償需要。在光伏電站投產前應增加電容器組，容量約為光伏容量的30%。

3.3 并網點的問題

為降低力率電費，有些用戶將光伏電站的并網點移到上下網計量點流變與無功補償用流變之間。并網點改變后，可以改善電容器頻繁投切的問題，但對功率因數考核并沒有幫助。從圖1可以看出，對力率考核影響最大的是在負荷和光伏電站發(fā)電量均較大的時間段，而此時用戶的電容器均應投入。如果光伏電站投產時新增了部分電容器組，這部分的電容器反而不會投入。因此，并網點的改變不能有效解決功率因數低的問題。

3.4 力率調整電費采樣點的問題

現(xiàn)行的《功率因數調整電費辦法》是1983年頒布的，其中規(guī)定“凡實行功率因數調整電費的用戶，應裝設帶有防倒裝置的無功電度表，按用戶每月實用有功電量和無功電量，計算月平均功率因數?！币?guī)定本身沒有問題，而目前的上下網計量點僅考慮了上下網有功和無功電量，這部分電量是不是“用戶實際使用的有功電量和無功電量”值得商榷。筆者認為，應將光伏發(fā)出的有功和無功與上下網有功和無功分別相加，才是用戶實用的有功電量和無功電量。呼吁光伏電站力率調整電費采樣點改為上下網計量點和發(fā)電量計量點兩個點，用兩個點的有功總量與無功總量來計算用戶的月平均功率因數，以滿足《功率因數調整電費辦法》的規(guī)定。

4 結 論

中小型光伏電站采用自發(fā)自用余量上網模式后，往往功率因數偏低。造成這個問題的主要原因是，逆變器功率因數設定值太高、調節(jié)不方便以及無功補償電容器組容量不夠。建議力率調整電費的采用點為上下網計量點和發(fā)電量計量點兩個點，用兩個點的有功總量與無功總量作為平均功率因數計算的依據。