如何避免工商業光儲系統造成功率因數下降?

近年來，隨著國內電芯成本下降及各省份分時電價機制的逐步完善，光伏與儲能系統的日新月異，并入電網的容量呈現顯著增長，對電網的影響亦逐漸顯現。在這其中，功率因數降低問題尤為突出。

功率因數是衡量一個企業用電是否經濟運行的重要指標，在如今光伏發電普及的情況下，部分企業也會考慮增裝儲能系統，那么我們如何避免功率因數降低的情況?功率因數的高低直接關系到電力網中的電能損耗，供電線路的電壓波動和電壓損失，以及電力系統的安全和經濟運行及合理利用能源。

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什么是功率因數?

在工業企業中，常用的電動機類設備均屬于電感性負載，這些設備在工作時既要消耗有功功率，還要從電網吸收無功功率。功率因數cosφ就是反應總功率(視在功率)中有功功率的所占比，即：cosφ=P/S，(P為有功功率，S為視在功率，功率因數也簡稱PF)，而我們所要了解的無功功率Q與前兩者的關系則是S2=P2+Q2，所以功率因數越接近1，說明其消耗的無功電量越少;反之，功率因數越低，則表示消耗的無功電量越高。

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為什么安裝了光儲系統后，工廠的功率因數會變低?

分布式光伏系統接入廠區后，并網逆變器輸出的無功功率小，若廠區容性負載與感性負載占比較大，由于光伏發電及儲能系統放電時間段僅提供有功功率，而廠區負載則同時會消耗有功功率和無功功率，光伏發電及儲能系統提供的有功優先被消耗，導致從電網獲取的有功減少，而所有無功消耗僅來自電網，根據上面所介紹的cosφ公式計算，對于電網考核點來說功率因數必然降低，可能造成供電系統電壓波動、諧波增大等現象。

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避免工商業光伏及儲能電站造成功率因數下降的解決方案?

1、合理選擇并網方式

?并網方式的選擇對于避免功率因數下降至關重要。在廠區沒有安裝光伏發電與儲能系統時，網內的無功補償系統是根據電網的有功供電功率和網內的無功功率來自動調節補償的，因此網內的無功問題可通過該網內設置的無功補償設備達到自動補償的目的，使得無功功率滿足電網的要求。

在安裝光儲系統后，?有效的并網方式是在電容柜采樣CT前進行光伏與儲能系統并網，將光伏與儲能系統的接入點設置在原無功補償設備的前端A點(如下圖所示)，即讓光儲系統與電網同性質，共同為負載出力，?這樣可以確保無功補償裝置能夠正確采集系統負載的實際用電數據，?從而準確投切電容，?避免補償不足或過補償的情況。充分利用原有無功補償系統，降低投資。另外需要考慮到工商業儲能系統要單獨實現防逆流以及避免在儲能放電時間段光伏存在余電上網時誤放，儲能系統的防逆流裝置CT需要裝在下圖C點。

2、增加光儲系統專用無功補償器

?為這套光伏發電系統安裝專用的無功補償裝置，通常這套無功補償設備宜安裝在在光伏電站的輸出側，以補充光伏發電系統缺乏大容量無功補償的能力，滿足電網的需求，缺點是成本高。

3、通過逆變器進行被動式功率因數調節

?逆變器功率因數PF設置為0.8—1之間某一定值，?通過逆變器補償一部分無功。?這種方法雖然可以調節功率因數，?但可能會造成過補的情況，?導致光伏發電量的浪費。?因此，?需要逐步適當調整逆變器的設置，?直到功率因數正常。?然而，?這種方法存在局限性，?因為逆變器會固定輸出一部分無功值，逆變器可能達不到最高的有功輸出，影響客戶收益。?

4、搭配智慧能源管理器進行動態無功補償

原理還是利用逆變器的PF控制功能，加裝智慧能源管理器采集母線上功率因數值，不斷計算整個系統需要配置的無功，然后通過RS485將指令發送到每個逆變器。該方法的好處是不需要額外增加電容補償柜，成本較低。

功率因數問題是很多光伏電站，特別是近年工商業光儲系統存在的重要問題之一，要在設計環節就充分考慮原有變壓器、無功補償裝置、傳輸線纜、負載類型和功率等問題。對于用戶側并網的工商業光儲系統要重視接入點的位置，確保無功補償裝置能正常發揮作用，電能質量達到電網的要求，使光伏電站高效穩定運行，達到最大經濟效益，?同時滿足電力公司的功率因數要求，?避免罰款，?提高能源利用率。

審核編輯 黃宇