光伏無功補償系統

隨著新能源光伏發電的廣泛應用，大量的自發自用余電上網模式的光伏電站接入系統，由于此類電站與用電用戶共用同一個計量點，光伏系統往往在用戶計量點后并網接入，發電能量低壓優先消耗，剩余發電量逆向傳輸向電網，因此導致計量點位置的用電功率因數考核不達標情況出現，所以很多工商業分布式光伏發電系統并網接入后，用戶用電考核出現功率因數考核不達標，產生大量的力調電費罰款問題的出現，我司針對此問題研發出一套解決方案——光伏無功補償系統，該方案解決了很多企業安裝光伏發電之后產生罰款的問題。

方案中的無功補償系統通過4G云平臺的形式，將現場所有設備運行狀態、實時數據、進行上傳，可以支持手機端APP，PC端訪問等形式，實時監測現場設備運行狀態與補償效果，進一步確保最終補償效果達標。

SVG補償設備啟動后，系統中SVG自身、新增多功能電度表、系統原有計量表計以及后臺系統中的實時功率因數，均達到0.999的水平，系統采樣正確，數據傳輸正常，補償效果良好，通過后臺監控系統查看累計電度功率因數（等效于電力考核功率因數數據），累計電度功率因數達到0.95以上，完全解決用戶月底功率因數考核不達標，力調電費罰款問題。

分布式光伏發電系統接入對用戶無功補償的影響分析

隨著光伏發電技術的升級與發展，越來越多的工廠用戶選擇分布式光伏發電，利用廠區屋頂空間安裝光伏發電組件，就地發電以供生產使用，采用自發自用余電上網的策略，當本地用電量滿足情況下，光伏發電系統剩余發電量送入電網，以獲取盈利。

在自發自用余電上網的模式下：

1.當分布式光伏電站發電時，由于光伏系統所發電的初始功率因數為1，不含有無功功率

2.而用電負載在進行生產作業時，必須有無功功率支撐

由此可見，隨著分布式光伏發電系統的發電功率逐步加大，在自發自用，余電上網的情況下，由于系統從市電所取用有功功率下降，但是取用的無功功率仍然全部從市電取用，會使得系統中市電側，有功功率趨近于0，無功功率保持不變：

系統功率因數PF會隨著光伏發電系統的功率變化而降低，會導致供電公司功率因數考核不達標，造成力調電費罰款。

同時需要注意的是：系統中用電功率并非恒定不變，會存在波動變化；分布式光伏發電系統的發電功率也并非是恒定不變；兩種變化波動疊加以后，會導致電網提供的有功功率會呈現出大小變化劇烈，波動頻繁的特點，對系統中無功補償柜的響應速度、補償能力會是更嚴峻的考驗。

會出現4種情況：

1.分布式光伏發電系統不投入時：

當分布式光伏發電系統不投入運行時。

系統中所有負載設備所需有功功率均由電網提供，負載設備所需無功功率由系統中無功補償柜補償大部分，同時電網提供少部分無功功率。

則在電力考核點，設備功率因數為：

系統用電負載的總功率不變，電容柜補償狀態良好

假設：P=350KW   Q=250kVar    補償=40kVar*10

當設備運行時，則在市電進線柜功率因數為：

2.分布式光伏發電系統投入，光伏發電系統功率＜用電功率時：

當分布式光伏發電系統投入運行，但光伏發電系統發電功率并不滿足現場所有負載設備的有功用電需求時。

負載設備所需有功功率由（分布式光伏發電系統電源+電網電源）組成，負載設備所需無功功率由系統中無功補償柜子補償一部分，同時電網提供部分無功功率。

此時電網向用戶提供功率為（部分有功功率+部分無功功率），則在電力考核點，設備功率因數為：

系統用電負載的總功率不變，電容柜補償狀態良好

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

當設備運行時，則在市電進線柜功率因數為：

3.分布式光伏發電系統投入，光伏發電系統功率=用電功率時：

分布式光伏發電系統投入運行，光伏發電系統發電功率=現場所有負載設備的有功用電需求時。

則系統中所有用電負載設備的有功功率均由光伏發電系統提供，電網只向用電負載提供無功功率。

系統中無功補償柜提供負載設備的大部分無功需求，此時電網向用戶提供功率僅為部分無功功率，則在電力考核點，設備功率因數為：

系統用電負載的總功率不變，電容柜補償狀態良好

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

當設備運行時，則在市電進線柜，市電提供的有功功率為0，無功功率經過補償柜補償后，市電提供無功功率10kVar，

此時市電沒有提供有功功率，僅提供無功功率，功率因數不可計。

需要注意的是，由于電網側此時并不流入任何有功功率，此時電網側功率因數無法計算，所以系統中的無功補償柜極有可能出現故障，無法投入補償。

4.分布式光伏發電系統投入，光伏發電系統功率＞用電功率時：

在此情況下，系統用電負載的總功率不變，電容柜補償狀態良好

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

當設備運行時，則在市電進線柜，光伏發電系統反向倒送有功功率50KW，用電負載由市電提供無功功率，無功功率經過補償柜補償后，市電提供無功功率10kVar，

由于此時有功功率為反向，所以功率因數PF=-0.98

需要注意，在此時，僅具備四象限判斷功能的無功補償控制器可以正常運行，由于此時有功電流屬于倒送狀態，可能會導致系統中無功補償柜無法正常運行。

傳統無功補償柜采用分組電容補償（40kVar*10），實際補償模式為階梯式投切，最小階梯容量為單組電容器的補償容量。

階梯式投切補償，必然無法出現完全吻合系統需求的補償，隨著系統無功功率的變化，必然會出現補償不到的范圍，補償間隙。

系統電網側進線柜中，有功功率與無功功率二者之間的比值越大，有功功率越高，無功功率越低，則系統功率因數越好。

但由于傳統無功補償電容柜存在補償間隙的原因，實際上存在最低補償精度，當分布式光伏發電系統投入使用后，電網側進線柜所提供的有功功率越下降，越接近無功補償電容柜的補償最低精度，無功補償柜補償效果越差。

負載設備用電功率不變，隨著分布式光伏發電系統發電功率的逐步上升，同時電網側進線柜的有功功率會逐步下降，甚至出現分布式光伏發電系統倒送有功功率上電網的情況，所以在此情況下，不同階段的電網進線柜功率因數（PF1＞PF2＞PF3＞PF4）越來越小。

實際上用戶現場用電情況要更為復雜，是由上述的4中階段混合組成，其中還可能存在隨即變化的情況，由于系統中用電負載存在功率波動，同時分布式光伏發電系統的發電功率也存在波動情況的發生

二者影響相疊加，從而導致了電網側進線柜的有功功率會出現大小變化劇烈，波動頻繁的特點，在此基礎上，傳統無功補償柜存在補償間隙的話，無法滿足系統中無功補償的需求，不能使系統電網進線側功率因數達標。

最終由于系統中有功功率的頻繁波動，導致出現功率因數的頻繁波動，短時間內無功補償柜內頻繁的電容器組投切，會嚴重影響到無功補償柜的電容器組的性能，導致電容器組容量衰減，嚴重者會導致現場原有無功補償柜出現失效，無法進行正常的無功補償工作。

出現上述問題的原因，一方面在于系統中電網所供應的有功功率的頻繁變化，另一方面則是傳統無功補償柜的階梯式補償模式導致。

傳統無功補償柜的補償方式與控制邏輯無法滿足在有分布式光伏發電接入的用戶現場的無功補償需求。