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摘要

分布式光伏并網后，經常會出現開關跳閘、電壓降、低功率因數導致處罰等現象。本文分析了這些問題的原因，并對光伏逆變器制造商提供的解決方案進行了介紹和評論。最后，結合貝能在電能質量管理方面的多年經驗，給出了一個簡單且具有成本效益的解決方案。

關鍵字

光伏， 電能質量， 河北貝能電氣

介紹

全球光伏累計裝機容量逐年加快。分布式光伏并網后，在為業主提供可再生能源的同時，主電路開關跳閘，電壓下降，甚至因功率因數降低等原因受到電網公司的處罰。投資回報率較低。

本文分析并討論了分布式光伏并網對電能質量的影響、原因及常見解決方案，并基于貝能多年的電能質量管理經驗，提供了一種簡單、經濟高效的解決方案。

分布式光伏對電能質量的影響

分布式光伏的工作原理

分布式光伏系統由產生直流電的太陽能電池板和連續將直流電轉換為交流電的太陽能逆變器組成。逆變器直接連接到電網。

分布式光伏系統常見電能質量問題

由于光伏逆變器是一種將直流電轉換為交流電的電力電子設備，因此會引起一些電能質量問題，例如剩余直流電和諧波。如果光伏逆變器沒有正確集成到電氣系統中，還可能導致三相不平衡或功率因數下降。

諧波問題

光伏逆變器通常使用PWM電路將太陽能電池板產生的直流電轉換為受控交流電。該電路將控制逆變器輸出的幅度和頻率，以消除低次諧波，但會產生高頻諧波。浪。

如果高頻諧波與負載產生的諧波相結合，可能會發生諧振，導致電氣系統整體THDi升高，電容器補償柜內保險絲熔斷，甚至主斷路器頻繁跳閘，嚴重影響業主的正常用電量。

三相不平衡問題

大量的單相光伏逆變器與三相電氣系統連接不均勻，會導致三相不平衡的問題。

在某些情況下，即使單相光伏逆變器在三相之間均勻連接，由于光伏板的方向不平衡，或者某個逆變器的光伏電池板被樹木遮擋等。輸出功率不均勻也會導致三相不平衡。

如下圖所示，如果左邊連接L1的太陽能電池板剛好被云層擋住，逆變器的輸出功率小于L2和L3，就會造成三相不平衡的電能質量問題。

圖2 一相光伏逆變器接入三相電氣系統引起的三相不平衡問題

功率因數降低的問題

分布式光伏系統對電氣系統的整體功率因數有很大影響。如果處理不當，不僅會影響業主的正常用電量，還可能面臨處罰，降低光伏系統的投資回報率。

如圖3所示，業主在安裝分布式光伏系統前，系統的有功功率為P，無功功率為Q，視在功率為S，系統功率因數為cosφ。安裝分布式光伏系統后：

• 光伏系統主要提供有功功率（P-P’），將業主的有功功率降低到P’;
• 如果無功補償控制器受諧波影響，或不能正常識別反向電流情況，則無功補償柜無法正確切換，使從電網獲得的無功功率從Q增加到Q’;

在這些綜合因素的影響下，功率因數從cosφ’降低。功率因數的降低不僅會削弱變壓器的承載能力，甚至會引起電壓下降等現象，從而影響業主的正常用電量，使業主面臨處罰。

解決分布式光伏電能質量問題的價值

• 提高電能質量，保證電氣系統安全，降低電氣設備故障率，提高工作效率
• 降低變壓器的負載率，減少變壓器和線路的損耗，減少變壓器等電氣設備的投資
• 避免低功率因數造成的損失，確保光伏系統的優勢

光伏系統投入使用后，需要盡可能將功率因數補償到1，使S“盡可能接近P’。這不僅使所有者免于處罰，而且還因高功率因數而獲得獎勵。如圖4所示，車主因為功率因數高，獲得了716元的獎勵。