来源:瀚尔爵
发布:2024-09-27 浏览:308次
今天上海的天气格外晴朗,下午2点钟,办公室的商务经理接到一个客户的电话,客户来自信阳,其问题是:我们公司的功率因数明明是达标的,为什么还是被供电局罚款呢?商务经理问到:您这里是功率因数一直不达标导致被罚款,还是安装了什么设备后导致的结果呢?
客户思索了一下,回答到:以前功率因素还行,基本都保持在0.9以上,自从接入光伏发电系统以后,电网侧计量点测量厂区功率因数较接入前相比明显下降,特别是天气晴朗、日照充足的情况下,光伏发电量比较大,功率因数基本在0.6左右,使得企业力调电费增加。
以上是来自于公司日常的客户电话之一,下面我们把问题剖析一下:最近几年,应社会节能环保的趋势和要求,大力发展可再生能源来代替化石能源已经成为世界能源转型的潮流。节能环保的发电方式越来越受到各国的欢迎。除了水力发电、风力发电、潮汐发电、垃圾焚烧发电、生物质能发电、地热发电、海洋温差发电等,太阳能发电无疑是最理想的能源之一。
海洋温差发电的示意图
地热双循环发电的示意图
水力发电的示意图
风力发电的示意图
功率因数目前是电网公司考核电力用户用电质量的一个重要性指标,一般要求达到0.9以上,不能达到上述标准的用户将会受到电价的考核。正因为这个原因,大多数用电企业都会在配电房安装功率因数补偿装置。这些年来,分布式光伏电站因为可以充分利用建筑物的顶部,不占用建设用地,且电能能够就地转换、直接上传电网,一跃能为新能源中成长最快的一只主力军。针对光伏电站多发的电能,一部分直接接入用电企业配电的装置,让企业主使用,另外多余的电能也能馈入电网,不足的当然就是由电网再次补充了。
全额上网电表接入方式图、余电上网电表接入方式图(左、右)
这种分布式光伏电站,安装起来设备不是很多,线路也比较短,利用逆变器发出的无功功率和企业无功补偿设备的调节功能,一般都可以满足正常的功率因数要求。但是瀚尔爵售后工程人员在众多现场会发现,分布式光伏电站并网运行后总是会干扰企业功率因数,并且光伏电站的发电功率如果接近企业用电的负荷时,对无功补偿装置的精度影响达到高点。严重时,可以引起无功补偿装置退出正常运行,导致功率因数低于0.85,从而被供电局因为力调电费而罚款。
接到电话的第二天,公司立刻安排相关售后人员第一时间赶往现场,做如下检查:
1、打开开关柜门后发现,一些补偿设备的可控硅投切开关都已经烧毁,相应的补偿容量减弱;
2、风扇系统由于长期超负荷运行,未检修到位,导致补偿柜的风扇已经严重损坏;
3、当配电系统中一切设备工作时,电力仪表中显示的有功功率会随着光伏系统的功率增大而减小,从而使得整个系统中功率因数变小;
4、将光伏系统退出后,电力仪表显示的有功功率增加,无功功率变化较小,功率因数在0.9左右徘徊。
通过以上检查发现,该业主使用的PQC功率因数控制器采样点在企业变压器低压侧断路器下进线侧,计量CT之前,采样的方式为:单相电压、电流方向采样,采样点的采样数据=电网侧输入功率P1+厂房用电负荷P2-光伏发电量P3。
在接入光伏发电系统前,当厂房用电负荷P2增加时,电网侧输入功率P1也增加,相应的控制器投运电容电抗器组,功率因数能达标。在接入光伏发电系统后,厂区内负荷基本由光伏发电量P3供应。在中午日照最充足时,基本还会有倒送电的情况。这样一来,原功率因数控制器采样点得到的数据变小,或者采样到的数据在负方向倒送,无功补偿设备无法及时投运,导致力调电费产生。
客户新增光伏并网柜的排列图
该企业主用户位于该市的工业园区,考虑到光伏的经济效益和社会效益,在工厂屋顶全部安装了分布式光伏电站。以380V电压等级接入用户内部电网和公网,采用传统的“自发自用、余电上网”的模式运行。屋顶铺设容量为400kWp的光伏组件,通过逆变器、交流汇流箱后直接接入厂区低压配电房380V的母线。厂区配电房380V电压母线配置8*30kVar的电容器组。接线图如下图所示:
业主配电系统的主接线图
售后工程师给该业主的电气管理人员提供了三个改造方案:
第一、更换成瀚尔爵HDA-PQC/P系列的四象限功率因数控制器,通过测量双向的有功功率、无功功率数据,从而计算出四个象限的有功、无功功率,实时计算出负载在光伏发电充足和不足时,需要从电网侧吸收的功率因数的值,从而可以更加精准的投切补偿电容器组。
四象限无功补偿的原理图
第二、在光伏接入侧加装采样CT,通过改造二次回路,将电网侧输入功率和光伏输入功率的采样信号并联后,一起接入无功补偿控制器。大大提高了无功补偿控制器运行的精准度和灵活性。有一点需要注意,加装的CT要选择合适的变比,以最大负荷电流乘以1.2-1.3的可靠系数作为CT一次电流来选择。最后别忘记更新功率因数中CT变比的值,否则会影响功率因数采样的精度。
功率因数控制器采样原理图
第三、对企业配电房的光伏接入侧电缆进行整改,将光伏接入电缆接入点移至企业变压器电压侧断路器下进线侧,无功补偿装置控制器采样点位置不变。改造后的采样点数据=电网侧输入功率P1+光伏发电量P3-厂房用电负荷P2。
改造后的配电系统接线图
值得注意的是,将光伏接入点直接接入企业变压器低压侧,该方案可以从本质上解决功率因数降低的问题。但是此改造需要企业停电,在大修或者日常停电运维时可以实行。
最终客户还是选择了最后一种改造方案,一劳永逸。由于光伏发电是动态变化的,加上用户的负荷时长会产生变化。采样线路不改造,会导致无功补偿控制器无法采集到真实的数据。为了确保无功补偿设备正常投运,保证总进线处的功率因数达到供电局要求,需要根据企业主的实际情况采取不同的解决方案。
线路改造后客户电表显示功率因数达标图