隨著全球能源消耗的不斷增長(zhǎng)，正當(dāng)石油天然氣能源漸見(jiàn)拮據(jù)、煤炭能源污染加劇、電供應(yīng)日益成為"卡脖頸"問(wèn)題的時(shí)候，太陽(yáng)能引起了人們更多的關(guān)注。近年來(lái)，由于全國(guó)各地新的光伏政策的不斷出臺(tái)，各類有關(guān)于光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的利好消息日漸增多，各地出現(xiàn)了一片光伏電站的搶裝熱潮，與此同時(shí)也帶動(dòng)了光伏相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。

　　摘 要：光伏發(fā)電作為一種新型能源，正在被人們所認(rèn)識(shí)與接受。2013年，全國(guó)各地均出現(xiàn)了光伏電站的搶裝潮，隨著光伏電站并網(wǎng)比例的不斷升高，光伏電站中無(wú)功補(bǔ)償?shù)耐度肱c建設(shè)成本成為學(xué)者及設(shè)計(jì)人員關(guān)注的焦點(diǎn)。文章通過(guò)對(duì)大型光伏電站無(wú)功損耗的計(jì)算，選擇出合理的補(bǔ)償容量，與使用傳統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償容量配置計(jì)算方法進(jìn)行比較，得出無(wú)功補(bǔ)償容量的最優(yōu)配置原則。

　　關(guān)鍵詞：職高自動(dòng)化職稱論文范文,光伏發(fā)電,無(wú)功補(bǔ)償

　　引言

　　靜止無(wú)功發(fā)生器(SVG)作為靜止無(wú)功補(bǔ)償器(SVC)的更新?lián)Q代產(chǎn)品越來(lái)越多的應(yīng)用在各光伏電站中。文章選取青海當(dāng)?shù)?座20MW光伏電站為項(xiàng)目案例，對(duì)該電站的無(wú)功損耗進(jìn)行計(jì)算，得出該電站無(wú)功補(bǔ)償裝置的容量配置，并與傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償裝置容量配置進(jìn)行比較，得出光伏電站無(wú)功補(bǔ)償裝置容量最優(yōu)配置方案。

　　1 光伏電站無(wú)功損耗

　　光伏電站無(wú)功損耗計(jì)算主要為線路無(wú)功損耗計(jì)算、變壓器無(wú)功損耗計(jì)算�？赏ㄟ^(guò)計(jì)算以上損耗之和得出無(wú)功補(bǔ)償所需配置容量。

　　1.1 線路無(wú)功損耗計(jì)算

　　QL=3I2X

　　QL-線路電抗產(chǎn)生的無(wú)功損耗，kvar;I-線路額定功率下電流，A

　　I=P/(√3 U cos ?椎)

　　P-線路額定功率，kW;U-線路額定線電壓kv;cos -功率因數(shù);X-線路等值電抗;

　　X=xL

　　x-導(dǎo)線單位長(zhǎng)度電抗，Ω/km;L-線路長(zhǎng)度，km。

　　1.2 單臺(tái)變壓器無(wú)功損耗計(jì)算

　　-變壓器無(wú)功損耗，kvar; -變壓器短路電壓百分比; -變壓器空載電流百分比; -負(fù)載系數(shù); -變壓器額定容量，kvA.

　　1.3 系統(tǒng)無(wú)功功率損耗

　　Q=QL+QT

　　2 典型光伏電站無(wú)功損耗計(jì)算

　　文章選取青海當(dāng)?shù)?座20MW光伏電站為項(xiàng)目案例，該電站裝機(jī)容量為20MW，分為20個(gè)1MW光伏發(fā)電單元，20個(gè)發(fā)電單元通過(guò)方陣內(nèi)匯流箱進(jìn)行1級(jí)匯流后，經(jīng)20個(gè)逆變升壓?jiǎn)卧�逆變升壓后，�?個(gè)集電回路將電能送入到開(kāi)閉站3個(gè)高壓開(kāi)關(guān)柜中，最終送入到公網(wǎng)以實(shí)現(xiàn)電站并網(wǎng)。

　　2.1 電站集電線路無(wú)功損耗計(jì)算

　　由于光伏并網(wǎng)電站為電源端，在一般情況下只給電網(wǎng)提供有功電能，即將太陽(yáng)能光伏陣列的直流電能轉(zhuǎn)換為與電網(wǎng)同頻率、同相位的交流電能虧送給電網(wǎng)，故光伏方針內(nèi)低壓集電電纜不作為光伏電站線纜無(wú)功損耗的主要因素，本次對(duì)光伏電站集電電纜無(wú)功損耗的計(jì)算主要為35kv集電電纜的無(wú)功損耗、200米35kv送出線纜無(wú)功損耗、6km架空線路無(wú)功損耗。

　　2.1.1 35kv集電線路產(chǎn)生無(wú)功損耗

　　由于該電站使用YJV22-35kv-3x70電纜作為集電電纜，3個(gè)回路集電電纜用量如表1所示：

　　表1

　　各集電回路電流為表2所示：

　　表2

　　查表3得YJV22-35kv-3x70電纜單位長(zhǎng)度電抗為x=0.132 Ω/km

　　集電回路無(wú)功損耗為表3所示：

　　表3

　　2.1.2 光伏電站至站外桿塔電纜無(wú)功損耗

　　本站35kv送出電纜使用YJV22-35kv-3x240電纜，電纜單位長(zhǎng)度電抗為x=0.0916 Ω/km

　　35kv送出線路無(wú)功損耗為表4所示：

　　表4

　　2.1.3 架空線路無(wú)功損耗

　　本站架空線路使用LGJ-240鋼芯鋁絞線，鋼芯鋁絞線單位長(zhǎng)度電抗為x=0.386 Ω/km

　　架空線路無(wú)功損耗為表5所示：

　　表5

　　綜上，線纜無(wú)功損耗為：20.8+5+625.32=651.12 kvar

　　2.2 變壓器無(wú)功損耗計(jì)算

　　該電站共計(jì)20個(gè)光伏發(fā)電單元，每個(gè)光伏發(fā)電單元裝機(jī)容量為1MW，1MW光伏發(fā)電單元系統(tǒng)圖如圖1：

　　如圖1，每個(gè)光伏發(fā)電單元由若干匯流箱組成1級(jí)匯流單元，由2臺(tái)直流柜構(gòu)成2級(jí)匯流單元，由2臺(tái)0.5MW逆變器及1臺(tái) S11-1000kvA，35/0.3-0.3kv組成逆變升壓?jiǎn)卧�。光伏發(fā)電單元中，由于逆變器本身具有無(wú)功補(bǔ)償效果，故只需計(jì)算20臺(tái)箱式變壓器無(wú)功損耗。

　　箱式變壓器參數(shù)：

　　型號(hào)：S11-1000kvA，35/0.3-0.3kv

　　容量：1000kvA 短路阻抗：6.5%

　　變壓器空載電流比：0.31% 變壓器臺(tái)數(shù)：20

　　下列計(jì)算方法為單臺(tái)變壓器無(wú)功損耗計(jì)算方法

　　則，該電站20臺(tái)箱式變壓器無(wú)功損耗計(jì)算方法為：

　　可得出變壓器在不同負(fù)荷情況下所產(chǎn)生的無(wú)功損耗，如表6：

　　通過(guò)對(duì)變壓器各負(fù)載情況下的無(wú)功損耗計(jì)算可以得出，變壓器最小負(fù)荷情況下所消耗的無(wú)功損耗為62kvar，滿負(fù)荷情況下所消耗的無(wú)功損耗為 1362kvar。根據(jù)對(duì)青海當(dāng)?shù)匾呀ǔ刹糠止夥�電站的平均發(fā)電負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)得知，20MW光伏電站的平均發(fā)電負(fù)荷約為70%左右，即變壓器在70%負(fù)荷情況下無(wú)功損耗為699kvar，此時(shí)系統(tǒng)無(wú)功功率損耗

　　Q=QL+QT=651.12+699=1350.12kvar

　　通過(guò)以上計(jì)算，可為該電站配置補(bǔ)償容量為1.4MVar的無(wú)功補(bǔ)償裝置。依據(jù)傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償容量的算法可得出，20MW光伏電站需配置的無(wú)功補(bǔ)償容量約為電站裝機(jī)容量的的10%左右，即2MVar，通過(guò)對(duì)比可以看出，如依據(jù)傳統(tǒng)算法對(duì)無(wú)功補(bǔ)償裝置的容量進(jìn)行計(jì)算，以一個(gè)20MW的電站為例，大約會(huì)造成月 700kvar的裝置容量浪費(fèi)，多余補(bǔ)償容量約占總配置容量的35%。

　　3 補(bǔ)償容量過(guò)大的危害

　　無(wú)功補(bǔ)償裝置容量配置過(guò)大不但會(huì)增加項(xiàng)目的投資成本，造成項(xiàng)目投入的浪費(fèi)，而且可能會(huì)出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償情況，造成站端電壓升高，引起過(guò)電壓情況的發(fā)生。近年來(lái)，大量光伏電站中的無(wú)功補(bǔ)償裝置多為降壓式成套無(wú)功補(bǔ)償裝置，其物理結(jié)構(gòu)由降壓變壓器及無(wú)功補(bǔ)償成套控制柜組成，降壓變壓器的容量及大小多與無(wú)功補(bǔ)償裝置的容量成正比，即補(bǔ)償裝置容量越大，變壓器的安裝容量及尺寸越大，相應(yīng)的變壓器基礎(chǔ)也越大，如不合理配置無(wú)功補(bǔ)償裝置的容量，造成補(bǔ)償容量配置過(guò)大，則會(huì)造成補(bǔ)償裝置變壓器的空載損耗及裝置冷卻損耗的增加，降低設(shè)備使用效率及經(jīng)濟(jì)效益。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　國(guó)家能源局發(fā)布的《國(guó)家能源局關(guān)于下達(dá)2014年光伏發(fā)電年度新增建設(shè)規(guī)模的通知》中提到2014年國(guó)內(nèi)新增總規(guī)模1400MW，由此可以看出在未來(lái)1年甚至多年中，光伏發(fā)電仍舊是國(guó)家所扶持的新興能源行業(yè)，盡管光伏電站中的逆變器早已實(shí)現(xiàn)了無(wú)功調(diào)節(jié)的功能，但光伏電站需具備一定的無(wú)功備用容量用以在電網(wǎng)故障或異常時(shí)，向電網(wǎng)提供無(wú)功支持，防止電壓崩潰已成為光伏電站設(shè)備配置的硬性要求，合理地計(jì)算光伏電站的無(wú)功損耗，得出合理的無(wú)功補(bǔ)償容量配置可避免依靠傳統(tǒng)算法配置過(guò)大容量的無(wú)功補(bǔ)償裝置，致使光伏電站無(wú)功補(bǔ)償裝置的投資浪費(fèi)，從側(cè)面加大光伏電站的投資回報(bào)。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]姚天亮，鄭昕，楊德洲，等.打捆并網(wǎng)方式下光伏電站無(wú)功補(bǔ)償及諧波問(wèn)題[J].電力建設(shè)，2011，32(8)：24-28

　　[2](日)太陽(yáng)光發(fā)電協(xié)會(huì).太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工[M].北京：科學(xué)出版社，2006，13-72.

　　[3]GB/T29321-2012，光伏發(fā)電站無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)規(guī)范[S]，2011(20).