安科瑞 陳聰

1. 概述

隨著(zhù)全球對可再生能源需求的增加，分布式光伏電站的建設和發(fā)展迅速。然而，分布式光伏電站的運行過(guò)程中面臨著(zhù)一系列問(wèn)題，比如導致企業(yè)關(guān)口計量點(diǎn)功率因數過(guò)低、諧波污染等。這些問(wèn)題不僅影響光伏電站自身的運行效率，還會(huì )對企業(yè)內部電網(wǎng)的穩定性和電費成本造成負面影響。為此，安科瑞公司推出了一系列電能質(zhì)量治理產(chǎn)品，針對分布式光伏電站引起的企業(yè)關(guān)口功率因數過(guò)低、諧波污染等問(wèn)題提供解決方案。

2. 分布式光伏電站導致的主要電能質(zhì)量問(wèn)題

2.1 關(guān)口功率因數過(guò)低

企業(yè)屋頂光伏發(fā)電量較大基本能滿(mǎn)足企業(yè)內部負荷電能消耗量的時(shí)候，企業(yè)用電大部分電能取自光伏電站，光伏發(fā)電功率因數接近1，關(guān)口計量點(diǎn)只需從電網(wǎng)吸收少量有功電能甚至倒送電，而從電網(wǎng)獲取的無(wú)功需求變化不大，當內部電容補償達不到要求或者不能正確動(dòng)作時(shí)，會(huì )直接造成企業(yè)關(guān)口功率因數降低而導致被考核電費造成損失。從實(shí)時(shí)功率因數計算公式（1）和功率因數考核計算公式（2）均可以看出，分布式光伏發(fā)電場(chǎng)景下，Q(Eq)保持不變，P(Ep)變小，功率因數也會(huì )減小。

Cosφ_{實(shí)時(shí)}=P/√P²+(|Q_in|+|Q_out|)²     （1）

Cosφ_考核=Ep/√Ep²+(Eq_in+Eq_out)²    （2）

-P為正向有功功率，即企業(yè)向電網(wǎng)需求有功功率；

-Q_in為正向無(wú)功功率，即企業(yè)向電網(wǎng)需求無(wú)功功率；

-Q_out為反向無(wú)功功率，即企業(yè)向電網(wǎng)輸送無(wú)功功率；

-Ep為考核周期內有功電量，即企業(yè)向電網(wǎng)需求有功電量；

-Eq_in為考核周期內正向無(wú)功電量，即企業(yè)向電網(wǎng)需求無(wú)功電量；

-Eq_out為考核周期內反向無(wú)功電量，即企業(yè)向電網(wǎng)輸送無(wú)功電量；

2.2 諧波污染

相關(guān)標準對光伏并網(wǎng)逆變器的電能質(zhì)量均有明確要求，比如NB/T 32004-2018 《光伏并網(wǎng)逆變器技術(shù)規范》明確要求光伏并網(wǎng)逆變器注入電網(wǎng)電流總諧波畸變率不超過(guò)5%，并且對相關(guān)奇偶次諧波畸變均有要求。功率因數在輸出達到額定功率20%~50%時(shí)不低于0.95，在超過(guò)額定功率50%時(shí)不低于0.98。

圖1 NB/T 32004-2018《光伏并網(wǎng)逆變器技術(shù)規范》對逆變器電能質(zhì)量的要求

但是在多臺逆變器并聯(lián)運行的分布式光伏微電網(wǎng)中，高頻紋波干擾（也是一種諧波）對微電網(wǎng)系統存在較大的隱患。并聯(lián)電容器組對諧波有放大作用，易發(fā)生串聯(lián)諧振或并聯(lián)諧振，使得系統電壓及電流的畸變更加嚴重；由于諧波電流疊加在電容器基波電流上，使電容器的電流有效值提高，造成溫度升高，減少使用壽命，甚至損壞，這會(huì )進(jìn)一步導致功率因數的降低。

3. 安科瑞電能質(zhì)量治理產(chǎn)品

圖2 分布式光伏電能質(zhì)量治理解決方案

3.1 有源電力濾波器(APF)

功能：有源電力濾波器通過(guò)動(dòng)態(tài)補償諧波，改善電能質(zhì)量。它可以對2~51次諧波進(jìn)行全補償或特定次諧波進(jìn)行補償，具備完善的橋臂過(guò)流保護、直流過(guò)壓保護和裝置過(guò)溫保護功能。

應用：在光伏電站中，有源電力濾波器可以有效濾除逆變器產(chǎn)生的諧波，提高電能質(zhì)量，保護其他設備的正常運行。

安科瑞有源電力濾波器分為集中治理型(AnSin，柜式，一般集中治理，安裝在低壓進(jìn)線(xiàn)處)和就地治理型(AnAPF或AnSVG-G-A，壁掛式，用于治理某個(gè)特定回路)，搭配使用治理效果更好。

3.2 靜止無(wú)功發(fā)生器(SVG)

功能：靜止無(wú)功發(fā)生器通過(guò)使用全控型電力電子器件（如IGBT），實(shí)時(shí)檢測電網(wǎng)電壓的變化，并根據需要快速產(chǎn)生或吸收無(wú)功功率，實(shí)現無(wú)功功率的快速補償和調節，確保功率因數穩定。

應用：在光伏電站中，SVG可以提供快速的無(wú)功功率補償，提高系統的功率因數，可在原有常規電容補償柜基礎上增加SVG，達到更加快速平穩的無(wú)功補償控制。

安科瑞SVG產(chǎn)品分為集中治理型(AnCOS，柜式，集中補償柜，一般安裝在低壓進(jìn)線(xiàn)處，位于有源濾波柜之前)和就地治理型(AnSVG或AnSVG-G-A，壁掛式，用于治理某個(gè)特定回路)。

2.3 電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置 (APView500)

功能：電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置APView500實(shí)時(shí)監測實(shí)時(shí)監測電網(wǎng)電壓偏差、頻率偏差、三相電壓不平衡、電壓波動(dòng)和閃變、諧波畸變、電壓暫升/暫降/短時(shí)中斷、電壓電流瞬態(tài)監測等電能質(zhì)量，記錄各類(lèi)電能質(zhì)量事件。

應用：在光伏電站中，APView500可以實(shí)時(shí)監測系統的電能質(zhì)量，幫助管理人員及時(shí)發(fā)現并處理電能質(zhì)量問(wèn)題，確保系統的穩定運行，一般安裝于并網(wǎng)點(diǎn)或需要監測的回路。

以上設備均可接入AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理系統，實(shí)現對企業(yè)微電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監測、智能預測、動(dòng)態(tài)調控和實(shí)時(shí)預警，確保企業(yè)電網(wǎng)安全、可靠、低碳運行。

4. 結論

安科瑞電能質(zhì)量治理產(chǎn)品在光伏電站的應用中，通過(guò)動(dòng)態(tài)補償諧波、提供無(wú)功功率補償和實(shí)時(shí)監測電能質(zhì)量，有效解決了光伏電站面臨的功率因數過(guò)低和諧波污染問(wèn)題。這些解決方案不僅幫助企業(yè)避免因為功率因數過(guò)低而導致的力調電費考核，還可以提高了光伏電站的運行效率和企業(yè)微電網(wǎng)的穩定性，使企業(yè)更好的使用可再生能源。