全额上网光伏电站无功补偿设计思考

本项目位于广东江门新会，采用585W组件15318片，装机8961.03kW，逆变器225kW17台，320kW12台，逆变器额定功率7665kW，逆变器将直流转交流后接入变压器升压，配置四台箱变升压后通过手拉手连接方式并网，后经10kV关口计量点经专线上网。

在日落后，逆变器进入非工作工段，此时系统呈现电网向光伏发电站供电的状态，即正向供电。虽然光伏发电单元停机，无电源输出，但是光伏发电站并非空载，配套电柜，直流电源，配套照明通风系统持续工作，需要电源维持，但总体功率较变压器容量小，接近空载，因此可按空载状态考虑。由于设备用电损耗小且为有功，变压器空载损耗大且为无功，因此此时光伏发电站整体功率因数较低。由于此时为用电状态，电网正向供电，因此应考虑供电部门对用户功率因数的要求，根据当地供电部门文件可知，本项目正向用电功率因数应不小于0.9，当功率因数低于0.9时，供电部门将在常规读取有功电量的基础上加收力调电费。力调标准如图：

因此本项目供电局正向供电电费将产生调整费用，4月电费单如下：

可知本项目产生调整电费使结算电价比基本电价高了接近33%。按本项目设计寿命25年预测，将产生约40万元调整电费。因此，本项目可考虑增加无功补偿装置，使光伏电站停机状态下耗电功率因数提高，避免调整电费。

考虑夜间运行方式稳定及经济性，笔者认为可不考虑SVG动态补偿，减少前期投资，采用静止无功补偿装置即可实现目的，由于此静止无功补偿器旨在补偿夜间变压器空载损耗，因此此静止无功补偿装置同时可提高白天光伏电站工作时段上网电量的功率因数。

以下为从供电部门后台截取的2024.04.22及2024.05.06日并网点电能表数据：

由以上数据可统计得出，系统夜间耗电稳定在有功0.0011，无功稳定在0.0014（实际数据需乘以电流及电压互感器变比），因此，按照笔者的思路，可以0.0014作为无功补偿的目标进行补偿。本项目电流互感器变比120，电压互感器变比100，因此夜间稳定部分无功损耗Q=0.0014*120*100=16.8kVar。如果在变压器低压侧增加16.8kVar无功补偿装置，将可抵消大部分电站无功损耗，在此夜间阶段光伏电站工作状态将接接近于只有有功输入，没有无功输入输出。

光伏发电站白天工作工况变压器负载率提高，无功损耗远大于空载状态，此时配置的无功补偿装置依然可抵消无功损耗中空载损耗部分，使发电站输出电量功率因数提高。

因此，根据计算分析，本项目无功设计可在四台变压器低压侧各配置一套5kvar的无功补偿装置，共20kvar。在夜间电站停机阶段，系统消耗有功依然为0.0011，无功消耗为（20-16.8）/12000=0.000267≈0.0003，此时功率因数为0.965。以4月数据为例，参考供电部门电费单，若4月份已安装20kvar无功补偿装置，根据供电部门实时功率数据截图，按每晚停机后稳定消耗时间10小时算，4月份共30天。安装此无功补偿装置后可减少电网提供有功电量=20*10*30=6000，表单上抄数为7440，安装无功补偿装置后，4月份应抄数为1440，有功抄数不变为4800，可算得本月消耗电量功率因数为0.958，满足供电部考核功率因数，且可获得奖励电费。

按照目前厂家报价，4台5kvar电容补偿装置加安装约5万元，奖励电费每月约150月，电站寿命内可获得约4.5万元收益，与5万投资基本持平。

通过上述计算分析可见，小规模无长距离上网线路的光伏发电站无功补偿设计除了要考虑工作输出状态的无功补偿外，还应重视夜间停机期间电站耗电的无功补偿。本文计算思路较为明确，限于篇幅，计算精度不高，以此思路采用仿真软件进行合理设置，可以得出更为精确的无功补偿要求，在实际设计应用中可用于实践，得到合理经济的补偿方案。