电能质量治理产品在分布式光伏电站的应用

1.概述

随着全球对可再生能源需求的不断增长，分布式光伏电站的建设与扩张正迅速发展。然而，在其运行过程中，分布式光伏电站遭遇了一系列挑战，包括企业关口计量点功率因数降低和谐波污染等问题。这些问题不仅影响了光伏电站的运行效率，还对企业的电网稳定性和电费成本产生了不利影响。为了应对这些挑战，安科瑞公司推出了一系列先进的电能质量治理产品，旨在解决由分布式光伏电站引起的功率因数降低和谐波污染等关键问题。

2.分布式光伏电站导致的主要电能质量问题

2.1 关口功率因数过低

当企业屋顶光伏发电量足以满足内部用电需求时，大部分电能来自光伏电站，其功率因数接近1。此时，企业仅需从电网吸收少量有功电能或甚至向电网送电，而无功需求变化不大。若内部电容补偿不足或无法正确工作，会导致企业关口功率因数下降，进而面临电费考核损失。在分布式光伏发电情况下，实时功率因数和考核计算公式显示，若光伏发电功率P(Ep)减小，功率因数也会相应降低。

Cosφ实时=P/√P²+(|Qin|+|Qout|)² （1）

Cosφ考核=Ep/√Ep²+(Eqin+Eqout)² （2）

-P代表企业从电网获取的正向有功功率；

-Qin代表企业从电网获取的正向无功功率；

-Qout代表企业向电网输送的反向无功功率；

-Ep代表考核周期内企业从电网获取的有功电量；

-Eqin代表考核周期内企业从电网获取的正向无功电量；

-Eqout代表考核周期内企业向电网输送的反向无功电量。

2.2 谐波污染

现行标准对光伏并网逆变器的电能质量提出了明确的规定。例如，根据NB/T 32004-2018《光伏并网逆变器技术规范》，光伏并网逆变器注入电网的电流总谐波畸变率不得超过5%，同时对特定的奇次和偶次谐波畸变也设定了具体要求。此外，逆变器在输出功率达到额定功率的20%至50%区间时，功率因数应不低于0.95；而当输出功率超过额定功率的50%时，功率因数应不低于0.98。

图1 NB/T 32004-2018《光伏并网逆变器技术规范》对电能质量的要求

在分布式光伏电网中，高频纹波干扰可能对微电网系统造成隐患。并联电容器组可能放大谐波，导致系统电压和电流畸变加剧。谐波电流的叠加增加了电容器的电流有效值，导致温度升高，减少使用寿命，甚至永久损坏，进而降低功率因数。

3.安科瑞电能质量治理产品

图2 分布式光伏电能质量治理解决方案

3.1 有源电力滤波器(APF)

功能：有源电力滤波器动态补偿谐波，提升电能质量。它能全补偿或指定补偿2至51次谐波，并具备桥臂过流、直流过压和装置过温保护功能。

应用：光伏电站中，有源电力滤波器能有效消除逆变器产生的谐波，提升电能质量，确保设备正常运行。

安科瑞有源电力滤波器包括集中治理型和就地治理型两种。集中治理型通常安装在低压进线处，而就地治理型则为壁挂式，用于特定回路。两者结合使用可提升治理效果。

3.2 静止无功发生器(SVG)

功能：静止无功发生器利用全控型电力电子器件如IGBT，实时监测电网电压变化，快速产生或吸收无功功率，实现无功功率的快速补偿和调节，保持功率因数稳定。

应用：SVG在光伏电站中实现快速精确的无功功率补偿，提升功率因数。通过在传统电容补偿柜上增加SVG，可实现更快速、平稳的无功补偿控制。

安科瑞SVG产品包括集中治理型和就地治理型。集中治理型（AnCOS）是柜式，通常安装在低压进线处，位于有源滤波柜之前。就地治理型（AnSVG或AnSVG-G-A）是壁挂式，用于特定回路的治理。

3.3 电能质量在线监测装置 (APView500)

功能：电能质量在线检测仪实时监测电能参数，记录总谐波畸变率和分次谐波数据，精确捕获异常事件。

应用：实时监测光伏电站电能质量，助管理及时处理问题，保障系统稳定。

这些设备能够连接至AcrelEMS系统，实现对企业微电网的实时监控、智能预测、动态控制和预警，保障电网的安全、可靠和低碳运行。

4.结论

安科瑞电能质量治理产品应用于光伏电站，通过补偿谐波、提供无功功率补偿及实时监测电能质量，解决了功率因数低和电能质量问题。这些措施提升了光伏电站运行效率和电网稳定性，并确保了长期稳定运行。