陳順軍

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司培訓(xùn)中心，浙江 杭州 310015）

0 引 言

近年來(lái)，我國(guó)大力支持分布式光伏產(chǎn)業(yè)[1]。伴隨著光伏發(fā)電應(yīng)用技術(shù)的日趨成熟，越來(lái)越多的工業(yè)制造企業(yè)開(kāi)始建設(shè)自身的光伏電站，用來(lái)彌補(bǔ)工業(yè)用電的不足，同時(shí)減少工業(yè)用電費(fèi)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(wǎng)”模式，其并網(wǎng)點(diǎn)選擇在用戶電網(wǎng)。單個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)容量一般不超過(guò)400 kW，并網(wǎng)電壓一般為380 V。當(dāng)逆變器設(shè)定不合理、用戶補(bǔ)償電容不足等條件下，光伏電站在發(fā)出較大有功、輸出無(wú)功很少甚至為負(fù)時(shí)，負(fù)荷所需無(wú)功大量從電網(wǎng)輸送，同時(shí)電網(wǎng)輸送的有功較少，導(dǎo)致用戶計(jì)量點(diǎn)功率因數(shù)偏低[3]。功率因數(shù)偏低不僅造成用戶多交電費(fèi)，而且導(dǎo)致配電網(wǎng)線損增大，配電網(wǎng)電壓升高，甚至影響配電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

1 具體實(shí)例

1.1 供配電系統(tǒng)

順福瑩石是一家工礦企業(yè)，2017年3月13日光伏電站接入原配電系統(tǒng)，通過(guò)380 V系統(tǒng)并網(wǎng)。變配電系統(tǒng)接線如圖1所示。

1.2 光伏接入后力率電費(fèi)

光伏電站并網(wǎng)運(yùn)行后的4月到6月，順福瑩石力率調(diào)整電費(fèi)如表1所示。

表1 順福瑩石力率調(diào)整電費(fèi)

圖1 順?，撌兣潆娤到y(tǒng)接線圖

2 問(wèn)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(dāng)日，該公司生產(chǎn)用電和光伏電站發(fā)電時(shí)間主要集中在7點(diǎn)至18點(diǎn)。在網(wǎng)供電量較大的7至9點(diǎn)和15至18點(diǎn)，用戶功率因數(shù)比較正常；而在光伏電站發(fā)電出力大的9至14點(diǎn)，由于下網(wǎng)有功較小，下網(wǎng)無(wú)功較大，導(dǎo)致功率因數(shù)明顯偏低。在6至7點(diǎn)工廠開(kāi)工前，出現(xiàn)少量上網(wǎng)有功和下網(wǎng)無(wú)功。從計(jì)量上看，運(yùn)行在第三象限，功率因數(shù)甚至為負(fù)，如圖3所示。由于非生產(chǎn)期間下網(wǎng)有功和無(wú)功都很小，對(duì)平均功率因數(shù)影響不大，可以忽略。很明顯，在光伏發(fā)電量大的時(shí)候，下網(wǎng)無(wú)功沒(méi)有隨著下網(wǎng)有功的下降而下降，是導(dǎo)致功率因數(shù)偏低的主要原因。在光伏發(fā)電高峰，計(jì)量點(diǎn)功率因數(shù)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(wǎng)電量下降，而平均功率因數(shù)卻不斷下降的原因。按照現(xiàn)行水利電力部、國(guó)家物價(jià)局《功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)辦法》（水電財(cái)字215號(hào)文件）[4]規(guī)定，功率因數(shù)為0.87、0.86、0.84時(shí)，利率調(diào)整電費(fèi)分別為月電費(fèi)的1.5%、2.0%、3.0%。因此，4至6月的力率調(diào)整電費(fèi)也逐漸增加。

圖2 順?，撌?月18日用電和發(fā)電情況

圖3 順福瑩石4月18日功率因數(shù)情況

3 問(wèn)題探討

3.1 光伏電站無(wú)功輸出問(wèn)題

根據(jù)《光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》GB/T29319-2012[5]的要求，380 V電壓等級(jí)接入電網(wǎng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)保證并網(wǎng)點(diǎn)處功率因數(shù)在超前0.95至滯后0.95范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。如果在光伏發(fā)電量在300 kW左右時(shí)功率因數(shù)滯后0.95，則光伏電站可以發(fā)出接近100 kVar的無(wú)功。在不增加并聯(lián)電容器的條件下，計(jì)量功率因數(shù)能滿足要求。

從圖2可以看出，該用戶光伏電站24 h內(nèi)均從系統(tǒng)吸收無(wú)功。在發(fā)電量大的時(shí)候，不但沒(méi)有發(fā)出無(wú)功，反而吸收了更大的無(wú)功。造成這種現(xiàn)象的原因是，400 kW及以下光伏電站普遍沒(méi)有嚴(yán)格執(zhí)行典設(shè)的要求，逆變器投入使用后用戶無(wú)法調(diào)節(jié)功率因數(shù)，也沒(méi)有裝設(shè)SVG電容器補(bǔ)償裝置。實(shí)際上，這類光伏電站的功率因數(shù)是固定的，通常廠家在出廠時(shí)功率因數(shù)都調(diào)得很高。建議這類光伏電站的逆變器配置方便的功率因數(shù)調(diào)節(jié)裝置[6]，已投產(chǎn)的逆變器由廠家調(diào)到接近滯后0.95，使計(jì)量點(diǎn)功率因數(shù)在光伏電站發(fā)電量大時(shí)也能基本滿足考核要求。

3.2 補(bǔ)償電容器

鑒于目前400 kW及以下光伏電站逆變器不可實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，光伏電站發(fā)電的功率因數(shù)通常很高，在發(fā)電量大的時(shí)候，原來(lái)的電容器組容量不能滿足補(bǔ)償需要。在光伏電站投產(chǎn)前應(yīng)增加電容器組，容量約為光伏容量的30%。

3.3 并網(wǎng)點(diǎn)的問(wèn)題

為降低力率電費(fèi)，有些用戶將光伏電站的并網(wǎng)點(diǎn)移到上下網(wǎng)計(jì)量點(diǎn)流變與無(wú)功補(bǔ)償用流變之間。并網(wǎng)點(diǎn)改變后，可以改善電容器頻繁投切的問(wèn)題，但對(duì)功率因數(shù)考核并沒(méi)有幫助。從圖1可以看出，對(duì)力率考核影響最大的是在負(fù)荷和光伏電站發(fā)電量均較大的時(shí)間段，而此時(shí)用戶的電容器均應(yīng)投入。如果光伏電站投產(chǎn)時(shí)新增了部分電容器組，這部分的電容器反而不會(huì)投入。因此，并網(wǎng)點(diǎn)的改變不能有效解決功率因數(shù)低的問(wèn)題。

3.4 力率調(diào)整電費(fèi)采樣點(diǎn)的問(wèn)題

現(xiàn)行的《功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)辦法》是1983年頒布的，其中規(guī)定“凡實(shí)行功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)的用戶，應(yīng)裝設(shè)帶有防倒裝置的無(wú)功電度表，按用戶每月實(shí)用有功電量和無(wú)功電量，計(jì)算月平均功率因數(shù)?！币?guī)定本身沒(méi)有問(wèn)題，而目前的上下網(wǎng)計(jì)量點(diǎn)僅考慮了上下網(wǎng)有功和無(wú)功電量，這部分電量是不是“用戶實(shí)際使用的有功電量和無(wú)功電量”值得商榷。筆者認(rèn)為，應(yīng)將光伏發(fā)出的有功和無(wú)功與上下網(wǎng)有功和無(wú)功分別相加，才是用戶實(shí)用的有功電量和無(wú)功電量。呼吁光伏電站力率調(diào)整電費(fèi)采樣點(diǎn)改為上下網(wǎng)計(jì)量點(diǎn)和發(fā)電量計(jì)量點(diǎn)兩個(gè)點(diǎn)，用兩個(gè)點(diǎn)的有功總量與無(wú)功總量來(lái)計(jì)算用戶的月平均功率因數(shù)，以滿足《功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)辦法》的規(guī)定。

4 結(jié) 論

中小型光伏電站采用自發(fā)自用余量上網(wǎng)模式后，往往功率因數(shù)偏低。造成這個(gè)問(wèn)題的主要原因是，逆變器功率因數(shù)設(shè)定值太高、調(diào)節(jié)不方便以及無(wú)功補(bǔ)償電容器組容量不夠。建議力率調(diào)整電費(fèi)的采用點(diǎn)為上下網(wǎng)計(jì)量點(diǎn)和發(fā)電量計(jì)量點(diǎn)兩個(gè)點(diǎn)，用兩個(gè)點(diǎn)的有功總量與無(wú)功總量作為平均功率因數(shù)計(jì)算的依據(jù)。