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隱患排查

增效指南

在電力系統(tǒng)中，儲能設(shè)備的接入可能對電網(wǎng)的功率因數(shù)產(chǎn)生影響，尤其是在某些運(yùn)行場景下可能導(dǎo)致功率因數(shù)降低，這樣會導(dǎo)致用電企業(yè)功率因數(shù)降低而產(chǎn)生罰款，對儲能的經(jīng)濟(jì)收益以及企業(yè)用電來說都是不利的。那么儲能接入為什么會降低電網(wǎng)功率因數(shù)，應(yīng)該如何處理呢?

1

儲能接入拉低功率因數(shù)的核心原因

儲能接入導(dǎo)致功率因數(shù)下降，主要源于以下因素：

變流器的無功特性

儲能變流器（PCS）作為電力電子設(shè)備，開關(guān)過程會產(chǎn)生暫態(tài)無功，若控制策略僅追求有功快速響應(yīng)而忽略無功調(diào)節(jié)，會導(dǎo)致功率因數(shù)偏離1。同時(shí)，其PWM調(diào)制產(chǎn)生的諧波電流也會增加視在功率，間接降低功率因數(shù)。

運(yùn)行模式切換

儲能系統(tǒng)在充放電切換時(shí)可能引起無功波動：充電時(shí)，如感性負(fù)載吸收滯后無功，放電時(shí)，若控制不當(dāng)可能輸出超前無功。切換瞬間鎖相環(huán)可能失鎖，導(dǎo)致無功電流短時(shí)失控。

電網(wǎng)諧振風(fēng)險(xiǎn)

若電網(wǎng)存在感性阻抗（如長線路、變壓器漏抗），可能與儲能系統(tǒng)濾波電容構(gòu)成LC諧振回路，放大特定諧波，引起無功激增，顯著拉低功率因數(shù)。

多單元并聯(lián)影響

在多儲能單元并聯(lián)場景中，各PCS參數(shù)差異會導(dǎo)致無功分配不均，并可能引發(fā)環(huán)流，其中的無功成分將降低系統(tǒng)整體功率因數(shù)。

2

功率因數(shù)惡化的影響

電網(wǎng)損耗增加：無功電流會使線路和變壓器銅損上升，降低輸電效率。

電壓穩(wěn)定性降低：滯后無功會導(dǎo)致電網(wǎng)電壓下降，尤其在配網(wǎng)末端，影響其他設(shè)備運(yùn)行。

電費(fèi)支出上升：用戶側(cè)功率因數(shù)若低于電網(wǎng)考核標(biāo)準(zhǔn)（如0.9），將面臨額外罰款，增加運(yùn)營成本。

設(shè)備壽命縮短：諧波與無功電流會引起設(shè)備過熱，加速絕緣老化。

3

功率因數(shù)優(yōu)化的解決方案

針對儲能接入引起的功率因數(shù)問題，可通過“設(shè)備改進(jìn)、控制優(yōu)化與系統(tǒng)協(xié)同”相結(jié)合的方式解決：

01

無功補(bǔ)償裝置的應(yīng)用

·并聯(lián)電容器：針對感性負(fù)載（如電動機(jī)、變壓器）產(chǎn)生的滯后無功功率，通過并聯(lián)電容器提供容性無功，抵消部分感性無功，提高功率因數(shù)。這種方法簡單易行，成本低廉，廣泛應(yīng)用于工業(yè)企業(yè)和居民用電中。

·靜止無功補(bǔ)償器（SVG/SVC）：對于負(fù)載波動頻繁的場景（如工廠生產(chǎn)線），SVG/SVC能夠動態(tài)調(diào)節(jié)無功輸出，快速響應(yīng)電網(wǎng)變化，有效穩(wěn)定電壓，提高功率因數(shù)。

·同步調(diào)相機(jī)：通過調(diào)節(jié)同步電機(jī)的勵(lì)磁電流輸出容性或感性無功，適用于高壓電網(wǎng)或大型工業(yè)場景，能夠提供強(qiáng)大的無功支持，保障電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。

02

設(shè)備升級與改造

·選用高功率因數(shù)設(shè)備：在采購新設(shè)備時(shí)，優(yōu)先選擇具有高功率因數(shù)的電氣設(shè)備和電器產(chǎn)品，如高效電機(jī)、低損耗變壓器等，從根本上減少無功功率的產(chǎn)生。

·變頻器（VFD）應(yīng)用：對于電動機(jī)等負(fù)載，采用變頻器控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，減少無功損耗，提升效率。變頻器能夠根據(jù)實(shí)際需求靈活調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，使電機(jī)始終在高效運(yùn)行區(qū)間工作，顯著提高功率因數(shù)。

·智能控制系統(tǒng)：引入智能控制系統(tǒng)對用電設(shè)備進(jìn)行管理和控制，合理分配電力需求，避免同時(shí)開啟大功率設(shè)備，減小電網(wǎng)負(fù)載波動，提高功率因數(shù)。

03

優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與管理

·提升配電系統(tǒng)容量：升級電網(wǎng)中的配電設(shè)備，提高電網(wǎng)容量，可降低線路電壓損失與線路損耗，進(jìn)而改善功率因數(shù)。這包括更換老舊變壓器、增設(shè)線路等措施。

·合理規(guī)劃電網(wǎng)拓?fù)?/strong>：通過合理規(guī)劃電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，減小線損，降低諧波污染，提高電網(wǎng)整體功率因數(shù)。這要求電網(wǎng)運(yùn)營商具備前瞻性的規(guī)劃能力和精細(xì)化的管理水平。

·加強(qiáng)運(yùn)維管理：定期對電網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和檢查，保持設(shè)備的良好狀態(tài)，有效降低設(shè)備運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)下降情況。同時(shí)，建立完善的故障預(yù)警和應(yīng)急處理機(jī)制，確保電網(wǎng)在突發(fā)情況下能夠迅速恢復(fù)穩(wěn)定運(yùn)行。

04

儲能系統(tǒng)專用優(yōu)化措施

·優(yōu)先部署SVG補(bǔ)償：在儲能系統(tǒng)中針對性配置靜止無功發(fā)生器，實(shí)現(xiàn)動態(tài)無功補(bǔ)償與諧波抑制。

·優(yōu)化變流器（PCS）控制策略：在PCS控制中引入無功功率閉環(huán)，根據(jù)并網(wǎng)點(diǎn)電壓電流實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)無功輸出，維持單位功率因數(shù)運(yùn)行。

·匹配硬件與系統(tǒng)參數(shù)：優(yōu)化濾波器參數(shù)以避開電網(wǎng)諧振點(diǎn)；采用SiC、GaN等高效器件降低開關(guān)損耗與無功需求；對分布式儲能就地加裝TSC等補(bǔ)償裝置，減少無功傳輸。

4

實(shí)施建議

大型儲能電站：采用“逆變器無功調(diào)節(jié)+SVG動態(tài)補(bǔ)償+有源濾波器諧波治理”的綜合治理方案。

用戶側(cè)儲能系統(tǒng)：優(yōu)先優(yōu)化逆變器控制策略（如設(shè)定固定功率因數(shù)），并輔以小型電容器組以及SVG無功靜止發(fā)生器進(jìn)行無功綜合補(bǔ)償。

微電網(wǎng)場景：通過下垂控制與自適應(yīng)無功補(bǔ)償相結(jié)合，根據(jù)負(fù)荷特性動態(tài)調(diào)節(jié)無功輸出，保證離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)功率因數(shù)穩(wěn)定在0.9以上。

結(jié)語

儲能接入所帶來的功率因數(shù)挑戰(zhàn)，可通過成因分析、綜合治理與精準(zhǔn)實(shí)施三個(gè)層面有效應(yīng)對。通過優(yōu)化控制策略、配置動態(tài)補(bǔ)償裝置并匹配系統(tǒng)參數(shù)，不僅能解決功率因數(shù)下降問題，還能提升電網(wǎng)運(yùn)行效率與經(jīng)濟(jì)性，保障儲能系統(tǒng)及企業(yè)用電的長期穩(wěn)定收益。

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