分布式光伏并網(wǎng)是指在用電戶企業(yè)(居民)的建筑物進(jìn)行光伏組件的安裝，運(yùn)行方式以?戶側(cè)自發(fā)自用、余電上網(wǎng)，且有配電系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)為特征的光伏發(fā)電設(shè)施。并網(wǎng)電壓等級(jí)通常為0.4/10kv，分布式光伏發(fā)電遵循因地制宜、清潔高效、分散布局、就近利?的原則，充分利用當(dāng)?shù)靥?yáng)能資源，替代和減少化石能源消費(fèi)。在碳達(dá)峰、碳中和的?趨勢(shì)下，光伏發(fā)電正逐漸替代傳統(tǒng)能源，成為我國(guó)能源主題之一。

但是，隨著并網(wǎng)時(shí)間的推移，越來(lái)越多的分布式光伏并網(wǎng)用戶出現(xiàn)了如下的情況:

A、無(wú)功功率不穩(wěn)定，電容器頻繁投切;

B、功率因數(shù)不達(dá)標(biāo)，忽高忽低、頻繁閃爍;

C、電壓、電流諧波異常，導(dǎo)致保護(hù)異常啟用;

D、出現(xiàn)高額的力調(diào)電費(fèi)。(大多數(shù)企業(yè)表示：在光伏并網(wǎng)后才產(chǎn)生力調(diào)電費(fèi)的)

1.原因分析：

多數(shù)光伏企業(yè)認(rèn)為出現(xiàn)這個(gè)情況多數(shù)為補(bǔ)償容量不夠、補(bǔ)償不及時(shí)導(dǎo)致，從而增強(qiáng)補(bǔ)償容量或者增加補(bǔ)償裝置，結(jié)果顯而易見(jiàn)，仍沒(méi)有解決功率因數(shù)的問(wèn)題（不對(duì)癥下藥是沒(méi)有結(jié)果的）。

1.1.功率因數(shù)不達(dá)標(biāo)分析

首先，我們先要了解：供電局考核功率因數(shù)時(shí)，是結(jié)合正向有功、正反向無(wú)功來(lái)計(jì)算的，比如說(shuō):該系統(tǒng)月正向有功為P，正向無(wú)功為Q1，反向無(wú)功為Q2，即正反向無(wú)功和Q1+Q2。則：

Cosφ=P/S=P/(√(P2+(Q正+Q反)2)(功率因數(shù)計(jì)算式)

供電局在計(jì)算功率因數(shù)時(shí)，是不計(jì)量反向有功(光伏發(fā)電)

結(jié)合上述的計(jì)算公式，就能發(fā)現(xiàn)如下問(wèn)題:

第一：無(wú)功功率固定時(shí)，光伏發(fā)電量增加，用戶正向有功減小，Cosφ減小、不達(dá)標(biāo)；

第二：光伏發(fā)電量固定時(shí)，無(wú)功功率增加，Cosφ減小，不達(dá)標(biāo)!(這?的無(wú)功功率是包含正向無(wú)功功率和反向無(wú)功功率)顯?易見(jiàn)，解決分布式光伏的無(wú)功補(bǔ)償問(wèn)題需要針對(duì)性的做出分析!

1.2.電容柜無(wú)法正常工作分析

分布式光伏在并網(wǎng)后導(dǎo)致系統(tǒng)中原有無(wú)功補(bǔ)償柜無(wú)法正常工作(無(wú)論并網(wǎng)點(diǎn)在負(fù)載端處、還是進(jìn)線柜處，都無(wú)法正常補(bǔ)償）。

此處需要深?了解無(wú)功補(bǔ)償控制器的工作原理，市場(chǎng)上大多數(shù)的無(wú)功補(bǔ)償控制器是通過(guò)采集電壓電流信號(hào)的數(shù)值和方向，從而得出功率因數(shù)的大小，進(jìn)行投切補(bǔ)償，但是當(dāng)分布式光伏并網(wǎng)后，就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)中存在流向不同的電流（電流相位角)，從而導(dǎo)致無(wú)功補(bǔ)償控制器無(wú)法取樣，無(wú)法有效補(bǔ)償；時(shí)而過(guò)補(bǔ)、時(shí)而欠補(bǔ)，導(dǎo)致系統(tǒng)功率因數(shù)低，出現(xiàn)力調(diào)電費(fèi)（罰款）！

2.解決方法

解決這個(gè)問(wèn)題不一定需要增加補(bǔ)償容量和補(bǔ)償設(shè)備，多數(shù)情況是屬于無(wú)功補(bǔ)償控制器的工作機(jī)能單一，不具備在第四象限下工作的能力，又或者是用電客戶的補(bǔ)償系統(tǒng)不細(xì)致，存在無(wú)功功率漏補(bǔ)等現(xiàn)象，都會(huì)導(dǎo)致功率因數(shù)過(guò)低!

分布式光伏并網(wǎng)運(yùn)行3大階段：

★光伏發(fā)電量>用戶用電。余電上網(wǎng)，系統(tǒng)電流方向由負(fù)載流向變壓器，存在“反向電流”，此時(shí)電容器全部切除，功率因數(shù)不達(dá)標(biāo)；

★光伏發(fā)電量=用戶用電。系統(tǒng)平衡，此時(shí)功率因數(shù)偏高或者偏低，取決于電容柜中的電容器配置；

★光伏發(fā)電量<用戶用電。索取市電，此時(shí)功率因數(shù)的效果也取決于電容柜的電容器配置；

結(jié)合上述三個(gè)階段，我們發(fā)現(xiàn)從市電消耗的有功電量減小了，無(wú)功電量(系統(tǒng)負(fù)荷沒(méi)有變化)沒(méi)有變化，從而供電局考核的功率因數(shù)不達(dá)標(biāo)，出現(xiàn)力調(diào)了!

方案一：更換瀚爾爵電氣四象限無(wú)功補(bǔ)償控制器

四象限無(wú)功補(bǔ)償控制器根據(jù)四象限無(wú)功原理(如下圖所示),通過(guò)測(cè)量雙向的有功和無(wú)功數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出四個(gè)象限的有功、無(wú)功功率，實(shí)時(shí)得出負(fù)載在光伏發(fā)電充足時(shí)，或光伏發(fā)電功率不足負(fù)載，需要從電網(wǎng)側(cè)吸收功率時(shí)的功率因數(shù)，準(zhǔn)確的投切電容器組。

四象限無(wú)功補(bǔ)償控制具有雙向電流監(jiān)測(cè)機(jī)制，針對(duì)性解決雙向電流系統(tǒng)，結(jié)合精確容量補(bǔ)償，確保補(bǔ)償可達(dá)0.95。但是更換四象限控制器需要加裝另外兩相CT,且四象限無(wú)功補(bǔ)償控制器價(jià)格較高，控制器安裝位置的規(guī)格可能不配套，需要另行改造，因此成本較高。

方案二：一次線路改造

對(duì)企業(yè)配電房的光伏接入柜電纜進(jìn)行改接，將光伏接入電纜接入點(diǎn)移至企業(yè)變壓器低壓側(cè)斷路器下進(jìn)線側(cè)，無(wú)功補(bǔ)償裝置控制器采樣點(diǎn)位置不變。改造后，采樣點(diǎn)的采樣數(shù)據(jù)=電網(wǎng)側(cè)輸入功率S1+光伏發(fā)電量S3-廠房用電負(fù)荷S2。

一次性線路改造的示意圖

將光伏接入點(diǎn)直接接入企業(yè)變壓器低壓側(cè)，該方法可以從本質(zhì)上解決功率因數(shù)降低的問(wèn)題。但是改造需要企業(yè)停電，并且需要施工隊(duì)伍進(jìn)行配合，在基建期間可以實(shí)行，且成本較低。

方案三：在光伏接入側(cè)加裝采樣CT

本方案與方案二類似，通過(guò)改造二次回路，將電網(wǎng)側(cè)輸入功率與光伏輸入功率的采樣信號(hào)并聯(lián)后接入無(wú)功補(bǔ)償控制器；改造后，接入無(wú)功補(bǔ)償控制器的信號(hào)等同于方案二，光伏發(fā)電接入側(cè)的功率信號(hào)與電網(wǎng)側(cè)輸入功率信號(hào)同時(shí)接入無(wú)功補(bǔ)償裝置控制器中，提高無(wú)功補(bǔ)償控制器運(yùn)行的靈活性。本方案改造不需要停電，較為方便。

原無(wú)功補(bǔ)償控制器采樣點(diǎn)所采樣的電流數(shù)據(jù)采自于流經(jīng)開(kāi)關(guān)本體保護(hù)用CT的電流，由于保護(hù)用CT是根據(jù)三相短路的最大短路電流計(jì)算CT變比的，所以變比較大。無(wú)功補(bǔ)償裝置在安裝時(shí)直接采用的是開(kāi)關(guān)保護(hù)用CT所采樣的數(shù)據(jù)，由于該企業(yè)正常運(yùn)行下負(fù)荷電流較小，約為100A,所以經(jīng)過(guò)CT測(cè)量后，二次電流很小，會(huì)影響精度。加裝合適變比的CT,以最大負(fù)荷電流乘以1.2～1.3的可靠系數(shù)作為CT一次電流來(lái)選擇CT,但是要重新設(shè)定無(wú)功補(bǔ)償控制器的參數(shù)，這樣可提高控制器采樣的精度。

在光伏接入側(cè)加裝采樣CT的線路示意圖

存在此類問(wèn)題的分布式光伏系統(tǒng)如何進(jìn)行改造方案的選擇：若項(xiàng)目在基建時(shí)期，或具備進(jìn)行一次高壓線路改造的條件，可選擇方案二；對(duì)于容量大，負(fù)載用電情況復(fù)雜的分布式光伏系統(tǒng)，可選擇方案一；對(duì)于不具備一次高壓線路停電改造條件的項(xiàng)目，可選用方案三。

另外，說(shuō)到光伏都會(huì)提到儲(chǔ)能，PCS（儲(chǔ)能變流器，英譯：Power Conversion System）可控制蓄電池的充電和放電過(guò)程，進(jìn)行交直流的變換，在無(wú)電網(wǎng)情況下可以直接為交流負(fù)荷供電。PCS 由 DC/AC 雙向變流器、控制單元等構(gòu)成。PCS 控制器通過(guò)通訊接收后臺(tái)控制指令，根據(jù)功率指令的符號(hào)及大小控制變流器對(duì)電池進(jìn)行充電或放電，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)有功功率及無(wú)功功率的調(diào)節(jié)。 PCS 控制器通過(guò) CAN 接口與 BMS 通訊，獲取電池組狀態(tài)信息，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的保護(hù)性充放電，確保電池運(yùn)行安全。

光伏行業(yè)目前使用量較大的PCS產(chǎn)品