光伏并网功率因数降低问题解析

来源:光伏盒子发布时间:2018-05-15 16:28:39

近几年,我国光伏并网发电项目发展迅速,根据国家能源局统计数据,我国2014年光伏并网发电总装机量10.5GW,其中分布式2.05GW,2015年上半年总装机量7.73GW,分布式1.04GW。随着装机容量的快速增长,光伏并网发电与原有电网兼容性问题日益显现,特别是分布式光伏并网项目,一般电网容量较小,容易出现兼容性问题,其中发生较多的是光伏设备投入后,原配电网出口功率因数下降至0.9以下,造成不良影响。

这里就我公司光伏逆变器在不同现场接入后功率因数下降问题和相应解决方法做一简单总结,也简单谈一下对分布式光伏电站设计的一些理解和建议。

首先说明一下功率因数相关公式:

η=P/S,其中P为有功功率,S为视在功率,

S2=P2+Q2,Q为无功功率,

由公式可知,功率因数大小与系统有功功率P和无功功率Q相关,当Q为零时,功率因数为1,当Q小于零时,系统吸收无功,η为负值,当Q大于零时,系统输出无功,η为正值。

下面以几个例子分析一下光伏设备接入后功率因数下降的原因。

例一

示意图如图1所示,某工厂通过一条10KV线路供电,变压器容量2000kVA,光伏发电设备总容量400kW,并网点在总400V配电柜,工厂原来安装有400V三相共补型SVC,电流电压采样点均在10kV变400V变压器下口。在光伏设备投运前,系统功率因数稳定在0.9~0.95之间,光伏设备投运后,功率因数在0.7~0.9之间跳变。

fff28386a1b5d87dc6ba7ec8cbc60dfb.jpg

分析:该分布式项目电网结构简单,并且光伏并网点接近总变压器,只有一台SVC设备,问题排除可逐步确认,首先通过工厂并网点电表确认光伏设备接入前系统的有功功率和无功功率,P为700kW,Q为300kVA,光伏设备接入后,P为350kW~500kW,Q为310kVA。根据数据可见,光伏设备接入后系统无功基本无变化,因为光伏逆变器大多以单位功率因数运行,输出基本为全有功,系统功率因数下降原因主要为系统消耗有功功率有一部分由光伏设备提供,从电网吸收有功功率减少,因此根据公式η=P/S,功率因数降低。从数据中同样可以看出,在光伏设备未接入前,系统无功Q为300kVA,其值偏大,一般SVC设备设定补偿起始功率因数为0.95左右,而现场功率因数低于该值,怀疑现场SVC设备运行不正常,经现场检查,SVC设备所有电容全部投入,怀疑SVC设备容量不足,因SVC设备为工厂方面原有设备,而且使用时间较长,检查和维修均不方便,因此放弃通过调整SVC提高功率因数的方案。现场将光伏逆变器输出更改为无功给定模式,调整逆变器使总无功输出为200kVA,再次投入使用后,观察并网点数据。P为350kW~500kW。Q为100kVA,功率因数保持在0.95以上,至此问题解决。

例二

某工厂通过一台1000kVA容量变压器供电,光伏设备总容量200kW,同样配有SVC设备,光伏设备接入前系统功率因数0.95~0.97之间,光伏设备接入后,功率因数0.3~0.7之间。

分析:同样先通过工厂总并网点电表观察光伏设备接入前后有功无功变化,接入前P为200~300kW,Q为30kVA,接入后P为50~150kW,Q为70~110kVA。通过数据可以看出光伏设备接入后系统总无功上升较多,检查SVC设备后发现,电容组投切不正常,有时会出现报警,全部电容同时切出状况,查询无功补偿控制器手册,报警原因为系统电流谐波超标,为保护电容器,因此将其切出。通过在网上查找相关资料,具体的原因是因为在光伏设备接入后,由于逆变器以单位功率因数输出,而且电流谐波含量较少,可以认为其提供了部分基波电流,流经变压器的基波电流因而减小。而系统中的谐波电流没有变化,这样在谐波滤波、无功补偿的取样点,即变压器低压侧,电流谐波相对含量就变大了,也就是无功补偿控制器计算出的THD值变大了,当这个值超过报警值时,SVC设备就无法正常进行无功补偿了。现场处理方法为修改无功补偿控制器THD保护值,保证在THD相对较大情况下也可以正常运行,但这种方案存在一定风险,有可能导致SVC的电容组损坏。如果想要从根本上解决,最好的方法是将SVC更换为APF设备,在补偿无功的同时也可以补偿谐波,就不会出现谐波超标问题。通过这个项目我们可以看出,虽然光伏接入容量满足了小于其上级变压器容量25%的限制,但实际运行时仍可能出现问题,在设计中应当充分考虑用户实际用电功率,光伏设备总功率可以配置为实际用电功率的一半,这样对电网的影响一般较小,各配电设备基本都可不受影响正常运行。

例三

示意图如图2所示,某工厂通过一条10KV线路供电,变压器容量2000kVA,400V线路共分为5个车间,每个车间400kVA,均配有SVC设备,光伏设备总量400kW,接入点为焊接车间400V配电柜下口,该车间SVC设备采样点也为该配电柜。光伏设备接入前,10kV并网点功率因数0.95左右,光伏设备接入后,功率因数下降到0.8左右。

902fb14f9bf68f0cd176fac225a19a5a.jpg

分析:首先可以很明显的看出该项目设计的不合理,光伏设备并网点选在一个车间母线上,与该车间用电功率几乎相等,线路很容易出现逆流情况,对补偿设备和采集设备都有较大影响。因为光伏接入在焊接车间支路母线,因此从焊接车间接入上级母线接入点电表读数开始分析,在光伏接入之前,P为190~260kW,Q为30kVA,光伏设备接入后,P为-50~-100kW,Q为-250kVA。在光伏设备接入后,焊接车间SVC设备所有电容全部切出,功率因数显示-0.1~-0.3,很明显SVC检测到的有功功率和无功功率不正确,导致其工作异常。将光伏设备从系统断开,将SVC电容手动全部切出,观察电表显示P为190~260kW,Q为250kVA,逐台并入光伏设备,观察到电表有功功率P逐渐减小,Q基本不变,当P减小到负值后,Q由250kVA变为-250kVA,至此问题原因找到,是因为无功补偿控制器不兼容逆向功率,导致测量结果错误,从而错误的控制电容器切出,最终导致总并网点功率因数下降。具体解决方法为更换新型号无功补偿控制器,禁用控制器的自动检测接线功能,重新接入光伏设备,观察焊接车间电表显示P为-50~-100kW,Q为30kVA,总并网点功率因数恢复正常。

总结

通过以上三个实际例子,基本上可以总结出解决这类问题的方法:首先确定光伏设备接入母线,其次确认该母线上无功补偿设备采样点,最后根据母线总出口电表数据分析问题原因。有的时候原因很容易找到,但是解决起来很困难,在项目整体施工都完成的情况下更换并网点,或者原本不会出现逆流的支路现在会出现逆流,这些问题有时只能采取临时方案或者妥协放任低功率因数,再者只能多花钱采购功能更强大的无功补偿设备,无论对用户还是对设备厂商都是不愿看到的,因此在项目初期就做好设计才能从根本上避免问题的出现。

项目设计首先需要确定的是容量,根据客户需求容量分析现有线路、变压器、并网点是否满足要求,小型光伏电站总容量原则上不宜超过上一级变压器供电区域内的最大负荷的25%。这里不超过最大负荷的25%对所有支路都要分别考虑,特别是每个支路都有独立无功补偿设备的时候,比较好的设计是把光伏设备分散在不同支路并网,这样对单个支路的影响可以减到最小。

其次设计中需要考虑的是总体母线或者支路中的负载情况,对于负载变化频繁而且功率波动较大的支路不宜选为光伏接入点,光伏设备的加入可能加大该支路功率的波动,造成支路电压和频率变化,严重时会导致逆变器脱网,负载损坏等,同时线路电压、电流谐波也有可能受到影响,导致对谐波敏感设备不能正常工作。

设计中最好提前了解用户配电网中已有的无功补偿或者APF等设备,对光伏设备接入相应支路可能造成的影响提前做好预案,一旦出现情况可以有方案进行补救。最好能够提前了解相关设备的功能和参数,有条件的可以提前测试性能和保护值。

以上几点就是对分布式电站设计中功率因数相关问题的一些小建议,希望能给大家在电站设计中做个参考,其中例子只是对特定项目的一些总结,难免有所疏漏,其他现场的实际情况可能存在不同,具体问题还要具体分析。

责任编辑:mulianeng
索比光伏网&碳索光伏版权声明:

本站标注来源为“索比光伏网”、“碳索光伏"、"索比咨询”的内容,均属www.solarbe.com合法享有版权或已获授权的内容。未经书面许可,任何单位或个人不得以转载、复制、传播等方式使用。

经授权使用者,请严格在授权范围内使用,并在显著位置标注来源,未经允许不得修改内容。违规者将依据《著作权法》追究法律责任,本站保留进一步追偿权利。谢谢支持与配合!

推荐新闻
辉通山丹东乐滩十万千瓦光伏发电项目全容量并网发电来源:每日甘肃网 发布时间:2026-10-26 16:06:05

辉通山丹东乐滩10万千瓦光伏发电项目于10月19日实现全容量并网发电,标志着张掖市新增一座百万千瓦级绿色能源基地的重要组成部分。该项目由张掖市发展投资集团甘兴能源公司投资建设,位于山丹县东乐滩,总装机容量100兆瓦,占地2600亩。建设过程中克服地形复杂、并网标准高、工期紧张等困难,高效完成前期审批、工程建设与生产准备,确保如期投产。项目年均发电量约1亿千瓦时,与同期建成的辉宇10万千瓦项目共同形成5200亩光伏矩阵,年总发电量超2亿千瓦时。投运后每年可节约标准煤约3万吨,减排二氧化碳约5.8万吨,对优化张掖能源结构、支撑“双碳”目标、提升生态与经济社会效益具有重要意义。

一束阳光 三笔绿账 生态城生物医药产业园光伏电站并网发电来源:北方网 发布时间:2026-10-26 09:20:10

生态城生物医药产业园分布式光伏电站近日并网发电,建成总装机容量2兆瓦的屋顶光伏系统及光储充一体化微电网,年发电量约240万千瓦时,年减排二氧化碳约2000吨。文章围绕“三笔绿账”展开:用电账体现就地消纳与余电上网带来的电费节省(年约60万元)和售电收益(年约35万元),并依托储能保障生物医药企业高可靠性供电;减碳账突出碳排放可量化、可核查、可交易,通过CCER机制转化碳资产,并实施“五步降碳法”系统推进零碳建设;金融账创新引入绿色信贷挂钩机制,由北京绿色交易所核验减排成效,北京银行据此动态下调贷款利率,获中新绿色金融合作重点支持。三重效益叠加,助力园区降本增效与产业绿色升级。(199字)

江苏连云港:中核田湾200万千瓦滩涂光伏示范项目加快推进来源:新华社 发布时间:2026-10-26 09:12:18

江苏连云港中核田湾200万千瓦滩涂光伏示范项目正加快推进。该项目位于连云港滩涂区域,由中国二十二冶承建,是大型清洁能源工程。截至10月下旬,第七批子阵已建成并网,3条集电线路共6个子阵投入运行;累计完成154万千瓦光伏组件安装,整体建设进度达77%。项目计划于2026年底实现全容量并网发电,届时预计年均上网电量约22.34亿千瓦时,每年可减少二氧化碳排放约177万吨,对推动区域能源结构优化和“双碳”目标落地具有重要意义。(198字)

屋顶生绿电!天津生态城生物医药产业园光伏电站并网发电来源:北方网 发布时间:2026-10-23 14:27:25

天津生态城生物医药产业园近日建成并网一座分布式光伏电站,同步投用光储充一体化微电网系统。该系统由生态城绿色建筑研究院与协鑫锦天新能源联合建设,光伏装机容量2兆瓦,年发电量约240万千瓦时。系统通过屋顶光伏板白天发电,优先供园区企业就地使用;富余电力一部分储存于配套储能设备,一部分上网;在光照不足或用电高峰时,储能系统放电补供,保障供电稳定。系统具备实时监测功能,可追踪发电量、储能状态及碳排放数据,实现能源与碳排放的精细化管理。项目预计每年减少二氧化碳排放约2000吨,为园区提供清洁、可靠、低碳的绿电支撑。(198字)

发出第一度绿电!湖南耒阳光伏项目并网成功来源:中国葛洲坝机电 发布时间:2026-10-21 08:57:39

10月16日,中国能建葛洲坝机电公司投资建设的湖南耒阳市东湖圩乡100兆瓦光伏发电项目成功实现首批场区并网发电,发出首度“绿电”。该项目位于耒阳市东湖圩乡,采用640瓦单晶硅双面双玻组件与320千瓦组串式逆变器,配套建设110千伏升压站及输电系统。建设过程中,项目部通过“网格化+同进同出+危大工程旁站”管理模式强化安全管控,克服征地协调、雨季施工等困难,优化工艺、加快调试,高效推进关键节点。作为衡阳市重点清洁能源项目,建成后年均发电量约1.22亿千瓦时,相当于每年节约标准煤3.69万吨,减排二氧化碳6.89万吨、二氧化硫19.5吨、氮氧化物21.82吨。(199字)

鄂州发电公司光伏再利用二期项目成功并网发电来源:动态宝 发布时间:2026-10-20 16:02:56

鄂州发电公司光伏再利用二期项目近日成功并网发电,厂前区光伏电站总装机容量达360千瓦,年均发电量约39万千瓦时。项目创新采用新旧组件混搭模式,共安装465块光伏组件,其中100块为退役旧组件,重点开展兼容性、稳定性与发电可靠性实证研究,为退役光伏组件规模化循环利用提供技术支撑和可复制应用范式。依托一、二期项目,公司已形成覆盖检测分级、缺陷识别、故障诊断、功率预测及标准化装配的全链条技术体系,获专利14项、主导制定国家标准9项。相关成果入选国际电信联盟“人工智能向善”优秀案例,并在第五届全球数字贸易博览会获得行业权威推荐。下一步将完善旧组件检测、翻新与运维全流程标准体系,推动光伏资源化、规模化循环利用。

墨江龙坝205MW光伏项目全容量并网投运 绿色动能赋能“双碳”目标来源:墨江发布 发布时间:2026-10-15 06:28:58

中广核墨江龙坝205MW光伏项目于2026年9月20日实现全容量并网投运,标志着该项目正式投产运营。项目自2025年9月17日开工,历时一年,历经升压站受电(2026年2月8日)、首批单元试运行等关键节点,如期完成建设目标。建设过程中,地方政府与项目方协同攻坚,通过逐户协调化解租地矛盾,并采取“雨天备料、晴天上人”等弹性施工策略应对雨季挑战,保障工程进度。项目在带动地方发展方面成效显著:累计吸纳当地劳动力约5000人次,促进劳务增收约500万元;优先采购本地建材与服务,拉动相关产业增收约1200万元,有力支撑了墨江县绿色能源转型、“双碳”目标落实及乡村全面振兴。(199字)

京能国际北京平谷马坊镇金港0.64MW分布式光伏项目成功并网发电来源:京能国际 发布时间:2026-10-14 10:42:34

京能国际北京平谷马坊镇金港0.64MW分布式光伏项目于10月12日实现全容量并网发电。该项目位于北京市平谷区马坊镇,总装机容量为0.64兆瓦,采用“自发自用、余电上网”的运行模式。作为京能国际服务首都绿色低碳发展的重要实践,项目投产后预计年均发电量约79.71万千瓦时,可节约标准煤约240吨,减少二氧化碳排放约699吨。其建设与运营兼顾环境效益与经济价值,既助力北京市能源结构优化和“双碳”目标落实,也推动区域清洁能源应用与可持续发展。

南昌地铁分布式光伏项目二期工程并网发电来源:洪观新闻 发布时间:2026-10-10 14:25:04

南昌地铁分布式光伏项目二期工程(产业园1号、2号地块)近日成功并网发电。该项目利用园区办公楼及厂房屋顶建设光伏电站,总装机容量约1.1兆瓦,年均发电量预计达120万度。自7月开工起,仅用两个半月即完成审批、安装、验收等全流程,建设中严格执行国家电气、防雷、防火等规范,并融合一期经验,配套视频监控、自动冲洗系统及耐腐蚀建材,提升安全与智慧运维水平。二期投运后,园区光伏总装机达6.1兆瓦,采用“自发自用、余电上网”模式,兼顾经济性与环保效益。与此同时,三期工程正加快推进,涵盖昌北停车场、冠山站及枫下停车场,其中昌北停车场与冠山站作为首批示范点,首次将光伏电力接入地铁动照及牵引负荷,旨在探索可复制的分布式光伏在轨道交通场景中的规模化应用路径。(198字)

新疆和田民丰县100万千瓦光伏治沙项目正式发电来源:科技日报 发布时间:2026-10-10 09:56:09

新疆和田民丰县100万千瓦光伏治沙项目于近期正式并网发电。该项目位于塔克拉玛干沙漠南缘,是和田地区目前单体容量最大的光伏项目,同步治理流动沙丘超2万亩。作为塔克拉玛干沙漠锁边固沙工程中难度最高的35公里空白段关键举措,项目在不扰动原始沙层前提下,将光伏阵列稳固建设于流动沙丘之上,兼具生态修复与能源生产双重功能。投运后年均发电约15亿千瓦时,可减排二氧化碳约80万吨。项目配套100兆瓦/200兆瓦时储能系统,并通过220千伏线路接入民丰750千伏变电站——该站为环塔里木750千伏输变电工程核心枢纽,使所产绿电得以纳入南疆主网架,支撑全疆用电及疆电外送。

江苏盐城市兴悦420MW渔光互补项目并网来源:江苏省电力设计院 发布时间:2026-10-09 09:17:33

江苏盐城市兴悦420MW渔光互补光伏发电项目于9月30日正式并网发电。该项目位于响水县灌东盐场,占地约8000亩,总装机容量420兆瓦(交流侧),采用“光伏+渔业”复合开发模式,实现水面空间立体利用——上层发电、下层养殖。通过三维精细化设计与多维度优化,涵盖光伏布置、集电线路、升压站集约化及预制舱防护等环节,显著提升工程效率与土地利用率,使亩均净利润从1300元增至1.5万元。项目年上网电量约6.1亿度,可节约标煤19.1万吨、减排二氧化碳47.7万吨,同时减少水面蒸发、节约淡水资源,对推动盐城绿色能源转型和国家“双碳”目标具有重要支撑作用。(199字)