丨污皇万岁
分布式光伏发电中功率因数降低的处理措
施
[摘 要]分布式光伏发电系统在接入用户配电网后，可能会出现并网高压侧功率因数过低且出现跳跃的现象;本文分析引起该现象的原因，通过增加无功补偿设备解决该问题，提高系统效率并避免经济损失。
[关键词]分布式光伏;功率因数;无功补偿
中图分类号:TM615 文献标识码:A 文章编号:1009-914X14-0222-02
分布式光伏发电，主要是利用有限的屋顶或地面，建设小型光伏电站，该系统主要由太阳能电池方阵和逆变器两部分组成。分布式光伏发电具有因地制宜，所发电力就近吸收，效率较高等优点，一直受到人们的关注。最近随着国家的政策支持，分布式光伏发电系统开始如雨后春笋般的发展起来。
在实际应用中，从经济性出发，需要考虑光伏发电系统的输出功率和负荷吸纳的匹配情况。但在二者完全匹配时，经变压器输入的有功功率会下降较大，从而导致整个配电系统项目的功率因数出现较大下降并出现波动，引起电网的损耗增加，电能质量降低，严重时甚至会损坏相关设备;更有甚者，用电单位甚--------------------------------------------最新精选范文分享--------------谢谢观看--------------------------------------
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至会因为功率因数过低而导致被罚款。本文针对以上问题进行了分析，提出了解决问题的措施，提高系统的功率因数，满足了接入光伏系统后配电网的功率因数要求，具有一定的典型性。
分布式光伏发电系统的接入方式
新疆某机场采用1回路10KV线路供电，经两台1000KVA变压器转为380V后提供机场负荷，其中一台变压器布置在中心变，提供机场照明、日常生活用电等;另一台变压器提供机场跑道灯光、辅助照明等设备，由于该机场的特殊性，2#变并不经常投入使用。中心变配备有200Kvar的无功补偿装置，该装置采用分组投入方式进行控制。按照事先调研，该机场中心变白天的平均负荷在90KW左右。为促进节能减排，该机场新上了一套分布式光伏发电系统，按照与机场负荷匹配的原则，该光伏系统的最大输出功率设计为150KW，使项目的经济性达到最优。考虑到光伏系统的发电功率不大，机场原有的无功补偿装置基本可以满足要求，因此就没有增加新的无功补偿设备。
该机场的接入分布式光伏系统的配电网如图1所示:
问题的现象
在该项目接入机场配电系统前，配电系统工作--------------------------------------------最新精选范文分享--------------谢谢观看--------------------------------------
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正常，功率因数基本上在0.95以上;该项目接入配电系统并正常发电后，配电系统出现了如下异常:功率因数在某一时段下降很大，且存在一定的波动现象;断开光伏系统后，配电系统即恢复正常。由于逆变器功率因数在-0.8到0.8之间可调，在把逆变器功率因数调整到接近1时，配电系统的功率因数依然随着逆变器的输出功率增加而下降，经现场测量:逆变器输出的电能质量均符合国家电网要求。因此初步断定是光伏系统输出功率的变化引起了功率因数下降的问题。
问题分析
在发现该问题后，技术人员在现场做了交叉对比实验，实验数据如下:
从以上数据可以看出，在未接入光伏发电系统时，不论是否投入SVG，系统的功率因数变化都不大;在接入光伏系统后，SVG对系统功率因数的影响也基本可以忽略。对以上结果的分析原因如下:该机场的无功功率较小，而机场中心变的SVG为分组投切方式，共200Kvar，分为8组。由于配电网总的无功功率太小，达不到SVG投切的最小无功功率要求，因此该SVG并未投入。
因此，该系统的功率因数变化仅仅与接入光伏--------------------------------------------最新精选范文分享--------------谢谢观看--------------------------------------
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发电功率大小有关:改变逆变器发出的有功功率数值，配电系统的功率因数出现了变化，输出有功越少，配电系统的功率因数越高。根据以上现象判断如下:光伏系统发电功率的变化引起了配电系统功率因数的变化。由于光伏系统的发电功率随太阳高度呈现规律性变化，技术人员采集了光伏系统未接入配电系统时机场的功率数据和光伏系统接入配电系统时机场的功率数据，并分别计算其功率因数，光伏系统未接入配电系统时机场功率数据及功率因数的数据如图2所示:
从上图可以看出，正常情况下，机场在白天的有功功率在60KW到100KW之间，无功功率基本上在-10KVar到15KVar之间，功率因数稳定在0.95以上。
光伏系统接入配电系统时机场的功率数据如图3所示:
通过对比图2与图3可以发现:在光伏系统接入配电系统后，机场的无功功率并未发生明显变化，但是有功功率却出现了较大波动，从上午10点开始到下午4点，有功功率变化明显，某些时段甚至低于无功功率，从而造成了机场的功率因数也随之波动。最典型变化出现在上午10点开始到下午4点这一时间段内，此时正是光伏系统的发电功率较高的时间;下午1点左右是光伏发电功率最大时刻，此时的配电网有--------------------------------------------最新精选范文分享--------------谢谢观看--------------------------------------
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功功率最低，监测到的数据显示为4.39KW，此时的无功功率为9.5Kvar，相应的功率因数为0.42。
进一步分析发现:光伏发电功率因数在0.99以上，所发功率基本上为有功功率，该有功功率能够满足机场的有功负荷要求。由于该光伏系统是按照最大输出功率匹配机场的负荷需求来设计的，当光伏系统输出功率代替电网有功功率满足机场负荷后，通过10KV变压器传输的有功功率就随之减少，甚至会出现电能“倒送”的情况。因此光伏发电功率越大，经变压器传输的有功功率就越小，功率因数也随之降低，到一定程度时，变压器就处于轻载甚至空载状态;光伏系统的输出功率受天气条件影响而波动较大，加上机场负荷也具有波动性，在变压器轻载条件下，这种波动对功率因数的影响就比较明显，从而造成了功率因数的波动;而由于系统无功功率太低，本地SVG检测到的电流较小从而不投入，无功功率得不到补偿，这就造成了配电系统功率因数过低且出现波动的现象。
采取措施及结果
由于引起该问题的原因主要是变压器轻载时，经变压器传输的有功功率相对无功功率过小引起的，因此解决办法主要是通过补偿设备来补偿变压器本身--------------------------------------------最新精选范文分享--------------谢谢观看--------------------------------------
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的无功损耗。经过和SVG厂家讨论后，增加一套300Kvar的高压侧SVG，该套SVG的电压电流互感器均安装在10KV变压器的一次侧，补偿点也选在10KV变压器的一次侧，系统如图4所示:
经合理调整参数后，系统可以做到较好的补偿变压器的无功损耗，补偿后整个配电网的功率因数最低为0.923，补偿后系统的功率数据如图5所示:
结束语
综上所述，根据项目的实际情况，结合SVG设备的特点，在SVG厂家的协助下，通过在变压器一次侧测量，一次侧功率因数自动无功补偿的方法，解决了在分布式光伏发电系统并网时容易出现的功率因数过低且经常出现波动的问题，从而避免了电能质量下降或电网罚款的情况，具有较好的经济意义。
参考文献
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光伏发电并网对用户功率因数的影响研究
第3卷 第10期 2015年10月 智 能 电 网 Smart Grid V ol. 3 No. 10 Oct. 2015
DOI ：10.14171/j.2095-5944.sg.2015.10.004 文章编号：2095-5944 (2015) 10-0906-05 中图分类号：TM 71 文献标志码：A
光伏发电并网对用户功率因数的影响研究
郭松，王睿，张唯真，温镇，沈建强
(国网嘉兴供电公司，浙江省 嘉兴市 314001)
Effect of Grid-connected Photovoltaic Power Generation on Customer Power Factor
GUO Song, WANG Rui, ZHANG Weizhen, WEN Zhen, SHEN Jianqiang
(State Grid Jiaxing Power Supply Company, Jiaxing 314001, Zhejiang Province, China)
ABSTRACT: With the increasing maturity and popularization of photovoltaic (PV) power generation technology, the number of users of PV power generation is increasing, and the problem of the decreasing of the customer power factor caused by PV grid gradually stands out. Decreasing of the power factor not only affects the normal and stable operation of the grid, but also affects the power grid security, damages power equipment, and low power factor will generate force of electricity, increase electricity expenditure and seriously affect the economic benefits. In order to solve the problem, the reasons for the influence of PV equipment (boost converter, inverter, etc.) on PV grid customer power factor are summarized by collecting and analyzing the data in power consumption information collection system and the specific case. Power factor adjustment scheme is put forward from two aspects: equipment commissioning and equipment replacement. This has guiding significance for the configuration of user equipment in PV grid.
KEY WORDS: photovoltaic power generation; power factor; static var compensator; force of electricity
摘要：随着光伏发电技术的日益成熟与普及，光伏发电用户数不断增多，光伏并网引起用户功率因数下降的问题也逐渐凸显。功率因数的下降不仅影响电网的正常稳定运行，危害电网安全，损害用电设备，而且功率因数过低将产生力调电费，加大电费支出，严重影响经济效益。为解决这一问题，通过收集、分析用电信息采集系统数据及具体案例，总结光伏设备(升压变、逆变器等) 对光伏并网用户功率因数产生影响的原因，并从设备调试、设备更换两方面提出功率因数调整方案，对光伏并网用户设备配置具有一定的指导意义。
关键词：光伏发电；功率因数；无功补偿；力调电费
0 引言
近年来，光伏发电技术日益成熟，国家对于光伏产业大力支持，对光伏发电用户大力补贴，光伏发电逐步走入民用。可以预见的是，随着民众对光伏发电认知度的不断提升，以及规模化生产及行业竞争带来的成本降低，将会有更多的企业及居民加入光伏并网的行列。在这种情况下，做好相应的技术规范及技术支撑成为必须要解决的问题。
[1]
率因数，发现用户反映情况确实存在。
从出现功率因数显著下降的光伏并网用户情况可看出，该部分用户多为光伏发电容量大于(或接近) 用电配变容量，且光伏在高压侧并网的电力用户。由于功率因数的降低，用户在不同程度上存在力调电费损失情况。
本文以数据统计及案例分析为工具，分析光伏并网功率因数下降的原理，并针对产生的原因提出可行的解决方案，对于用户侧光伏设备配置有一定的指导意义。
光伏发电的一项重要技术难题就是并网后对电网的影响，主要反映在功率分布的不均衡，产生的谐波危害电网运行，使光伏并网后功率因数下降等。随着光伏用户的不断增加，有越来越多的光伏并网用户反映，在并网接入系统后，用户功率因数有明显降低，通过采集系统查询，比对并网前后功
1 功率因数与力调电费
1.1 功率因数
功率因数是衡量用户电气设备效率高低的一个系数，功率因数过低会降低电网的运行效率。功
第3卷 第10期 智 能 电 网
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率因数的计算通过用户有功电量和无功电量的数值取得，一般来讲，无功电量比例越高则功率因数越低，所以，提高功率因数的一个重要手段就是加装无功补偿装置，以降低无功功率。 1.2 力调电费
根据水利电力部、国家物价局《功率因数调整电费办法》(水电财字215号文件) 规定，容量在 电负荷从早上开始逐步升高，至中午达到最高，并于傍晚逐步下降为0。一天内光伏并网用户负荷变化如图1所示。同一天内，用户对应的功率因数变化情况如图2所示。
100 kV·A及以上的电力用户均须进行功率因数考核，未达到考核标准将加收功率因数调节费(即力调电费) ，超过考核标准的按超过比例进行奖励。用户功率因数考核标准为0.85或0.90，若功率因数远低于标准，不仅会造成电网运行负担，同时力调罚款数量也会十分巨大。由于用户负荷与负荷性质于每日的不同时段不一定一致，用户一般会加装带有自动投切功能的无功补偿(多为电容性设备) 装置，自动调整补偿力度。
功率因数考核与力调电费是保障电网安全高效运行的有效手段，是鼓励用户自主调整功率因数的制度保障。光伏发电的试点与推广是国家能源战略的重要环节，也是国网发展的必由之路，因光伏接入造成未预计的力调罚款，不仅会阻碍光伏发电的推广，同时也使用户对供电企业的信任度有所下降。
2 光伏并网功率因数分析
光伏发电的典型接入模式为“自发自用，余电上网”：在用户原有配电设施上进行接入，光伏发电板通过逆变器整流输出交流电，并经过升压变接入高压侧并网。光伏并网用户有两块计量表计：一块为用户并网表，计算电网与用户结算的总电量；另一块表为光伏发电表计，计量通过光伏设备发出的电能量，用以计算国家补贴[2]。
该模式下，用户并网表计量的电量实际为用户总用电量减去光伏发电量。可以看出，光伏容量接近用电容量时，并网侧表计计量的电量将大量减少。
选取极端情况，在用户用电量与光伏发电量恰好持平的情况下，光伏逆变器仅输出纯有功功率，则电网不对用户输出有功功率，而电网同时需要对用户输入无功功率，此时该用户功率因数降为0。
从光伏用户用电特性来看，光伏发电晚间不工作，输出功率随日照强度而变化，一般情况下，用
图1 光伏并网用户当日负荷曲线图
Fig. 1
Daily load curve of the PV grid users
图2 当日功率因数曲线图 Fig. 2 Curve of daily power factor
从以上分析可以看到，光伏并网容量接近用电容量时，可能会造成用户功率因数大幅下降，从而危害电网安全运行，同时产生力调罚款，对供用电双方产生损失。
传统的用户功率因数补偿自动投切装置是根据常规用户负荷性质稳定的特性而制定的，且投切并非平滑变化；而是以投入电容器的数量决定补偿容量，在功率因数过低时无法有效触发投切[3]。
3 光伏并网用户案例分析
为进一步分析功率因数下降的原因，选取了下降幅度较大的某电动车制造企业光伏项目作为案例，用户光伏发电容量高于用电配变容量。 3.1 供配电情况
该用户为电动自行车制造行业，厂房内设有一座10 kV高配房，配变容量1 250 kV·A，配置有1台 1 250 kV·A的变压器，无功补偿电容容量为 500 kvar。由110 kV变电站10 kV出线为其提供一路电源。该用户2013年最高负荷约为1 170 kW，平均负荷约为766 kW。2014年在截止到光伏接入日前(7
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月2日) ，最高负荷为1 293.6 kW，平均功率因数为0.952。用户计量方式为高压侧计量。 3.2 光伏接入情况
1 680 kW，分为2台500 kW逆变器与1台630 kW逆变器。采用逆变器输出后经过升压变汇流接入用户内部10 kV母线的方式。该用户光伏设备接入方式如
该用户在2014年7月2日并网光伏容量 图3所示。
图3 光伏并网接入图
Fig. 3 Diagram of the structure of PV grid-connected system
该用户2014年7月2日并网发电，选取6—8月份电量数据作比较，如表1所示。从表1可看出，在光伏接入前的一个月，用户功率因数达到0.94，情况良好。光伏接入日(7月2日) 正好处于7月抄表的中间时段，相比上月，有功电量和无功电量都有所下降。功率因数也略微下降(0.93)。8月作为光伏接入后的完整抄表时段，有功电量持续下降，但无功电量有所上升，功率因数持续大幅降低，未达到考核值0.9，造成力调电费罚款。
表1 6—8月电量变化表
Tab. 1 Electric quantity from June to August
月份 6月 7月 8月
0.9，下降幅度巨大，且因光伏负荷的波动性产生波动。在光伏不出力时间段，功率因数则保持良好。比较可以初步判断：光伏接入确实是该用户功率因数变化的主要影响因素。
4 无功功率分析
4.1 普通用户无功分析
1）用户生产所需的有功功率P 负载=P 系统； 2）用户生产所需的无功功率Q 负载=Q 系统+q 补； 3）功率因数cos Φ=cos(arctan(Q 系统/P 系统))= cos(arctan(Q 负载–q 补)/P 负载) 。
可以看到，无功补偿越接近负载无功，即用户整体负载属性趋近于纯电阻，功率因数越接近1。 4.2 光伏并网无功分析
1）用户生产所需的有功功率P 负载=P 系统+P 光； 2）用户生产所需的无功功率Q 负载+Q *升压=Q 系统+ q 补+q 光，其中Q *升压为具有升压变的光伏电站升压变运行所需消耗的无功功率；
3）功率因数cos Φ=cos(arctan(Q 系统/P 系统))= cos(arctan(Q 负载+Q *升压–q 补–q 光)/P 负载–P 光) 。
通过比较，可以看出：在用户生产所需负荷一定的情况下(P 负载、Q 负载不变，q 补作为用户已有电容
有功电量/ (kW·h) 611 070 508 005 462 900
无功电量/ kvar 222 825 199 170 245 325
功率 因数 0.94 0.93 0.88
力调 电费/元 –2 637.29 –1 665.37 3 308.81
考核值
0.9
该户光伏负荷有效出力区间为5:30—18:00，除6:00左右因投切造成的微小扰动，有功输出基本成一个正弦半波的形式，无功输出基本为0。关口计量位置的有功负荷与光伏有功出力成反向形式，无功负荷在光伏有效出力区间内有所上升。相应的在光伏有效出力区间内功率因数也达不到考核定值
第3卷 第10期 智 能 电 网
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也不变) ，则光伏接入后P 系统(=P 负载–P 光) 会变小，为保证功率因数保持良好，则Q 系统(=Q 负载+Q *升压–q 补–q 光) 也需要相应变小才能满足要求。
通过8月30日负荷曲线可大致发现，该用户光伏所发无功功率q 光基本为0，则有：
1）在用户生产运行负荷不变的情况下(P 负载、 Q 负载不变，q 补作为用户已有电容也不变) P 系统(=P 负载– P 光) 会变小(由于该用户光伏装机已大于原有配变容量，即P 光数值很大，相应的P 系统减小幅度很大) ；
2）Q 系统=Q 负载+Q *升压–q 补–q 光(该用户q 光=0，有 1 000和630 kV?A 升压变) ，则Q 系统会变大；
3）功率因数cos Φ在双重影响下会大大降低。 光伏电站无功调节可通过并网逆变器、集中无功补偿装置等实现，从资源优化利用的角度，优先利用并网逆变器无功容量及其调节能力[4]。
该逆变器无功控制方式设置为恒功率运行，并且功率因数恒定设为0.99。在该种控制方式下，系统提供给用户的有功功率因为光伏的接入而降低，但因为逆变器不提供无功容量，所以系统提供给用户的无功功率保持不变(甚至有升压变的用户，因升压变正常运行会增加无功消耗，会出现系统提供给用户的无功功率上升的情况) ，在该种情况下，势必会降低用户计量关口处功率因数[5]。
通过分析其他光伏用户，情况基本与案例用户一致，产生问题的主因为有功功率减少。
5 解决方案
目前逆变器功率因数控制方式有两种：1）将功率因数设置为定值，案例中的用户便属于这种，将功率因数设置为0.99，此时逆变器提供的无功功率为恒定；2）通过实时调节指令，调节逆变器无功容量，但此功能并非所有逆变器均能实现[6]。通过以上两种方法调整无功功率不会改变视在功率输出；同时，若设定的定值功率因数较低，则在负荷较低的情况下，将引起无功功率倒送，不推荐使用[7]。下文仅讨论通过实时接收控制指令的调节 方式。
5.1 使用逆变器实时调节功能
根据《国家电网公司关于印发分布式电源并网相关意见和规范(修订版) 的通知(国家电网办[2013]1781号) 》，分布式电源接入配电网相关技术规范中第十一条，逆变器类型分布式电源接入
10 kV配电网技术要求为：分布式电源功率因数应在 0.95(超前)~0.95(滞后) 范围内可调。
升压站无功损耗主要以升压变压器以及送出线路部分构成。若原有自然功率因数补偿能够达到0.9的标准，同时在用户光伏并网前的最高运行负荷情况下，当逆变器控制方式满足运行中无功实时调节，且无功输出调节范围为超前0.9~滞后0.9时，无论光伏出力能否内部消纳，均能保证该用户关口处功率因数达到考核0.9以上[8]。
原有自然功率因数补偿不能够达到0.9的标准时，若自调节能力在最大光伏负荷输出时能够满足输出范围要求，则仍优先使用逆变器自调节；若自调节能力无法满足输出范围要求，则需使用第2种补偿方式，在低压侧加装无功补偿装置。 5.2 低压侧加装无功补偿装置
若逆变器无自调节功能，或自调节范围达不到输出范围要求，则通过在用户低压侧加配无功补偿装置实现：Q 系统=Q 负载+Q *升压–q 补–q 光–q 加补，则q 加补= Q 负载+Q *升压–q 补–q 光–Q 系统。
同样考虑极端情况，用户最高运行负荷运行，光伏满额输出，有功功率出现倒送，该情况下，为保证无功不倒送，加配的电容电量需全额补偿所有的无功负荷，即Q 系统=0，Q 负载取最大，Q 光=0，则 q 加补=Q 负载+Q *升压–q 补–q 光–Q 系统。
6 结论
多数用户光伏并网后功率因数下降的主要原因是逆变器无功控制方式选择不合理。在恒功率输出方式下，功率因数设定过高则系统侧出现补偿不足，正向有功增加，设定过低则会造成输出无功功率过多，系统无法消耗而增加反向无功，势必都会降低用户计量关口处功率因数[9]。通过利用逆变器固有的调节功能，以及通过加装低压侧无功补偿装置，光伏并网后功率因数下降的问题能够得以解决。随着光伏发电技术的民用化及光伏产业的规模化，将会有更完善的标准、规范出台，也会有更加成熟的技术手段支撑产业发展。
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收稿日期：2015-09-01。 作者简介：
郭松(1988)，男，学士，助理工程师，主要从事电力营销管理工作，2335914430@qq.com；
王睿(1970)，女，学士，高级工程师，主要从事电力营销管理工作。
(责任编辑 谷子)
光伏发电并网对用户功率因数的影响研究
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
郭松， 王睿， 张唯真， 温镇， 沈建强， GUO Song， WANG Rui， ZHANG Weizhen， WEN Zhen， SHEN Jianqiang
国网嘉兴供电公司,浙江省嘉兴市,314001智能电网Smart Grid2015,3(10)
引用本文格式：郭松. 王睿. 张唯真. 温镇. 沈建强. GUO Song. WANG Rui. ZHANG Weizhen. WEN Zhen. SHEN Jianqiang 光伏发电并网对用户功率因数的影响研究[期刊论文]-智能电网 2015(10)
水泥余热发电功率因数调整
2009.No.2 - 46 -
水泥余热发电功率因数调整
许景凡
(大连易世达新能源发展股份有限公司,辽宁 大连 116023:
中图分类号:TQ172.622.22;TM921.45 文献标识码:B 文章编号:1002,9877:2009:02-0046-02
近年来, 水泥余热发电站的投资建设越来越多, ,励磁变化时的发电机各电气参数变化关系。 下 其良好的经济效益和社会效益已广为人知。 但是在实
际运行过程中,还存在很多问题,主要是受相关行业
标准的制约,习惯于火电厂的思维和做法,从而不能 最大限度地发挥设备效能和技术潜力, 影响发电收
益。 现对水泥余热电站发电机的功率因数调整谈一下
自己的认识。
1 水泥余热电站发电机工作状态调整原则
水泥余热发电是利用水泥窑头、 窑尾的废气,通 过锅炉、汽轮机和发电机完成能量转换,产生电能。 电 能用于本企业生产,不对上级电网供电。 由于发电机
容量较小:3,18MW:,所以对上级电力系统的影响微 。 各地区大多采用并网不入网的方式,和供电 乎其微
系统同时承担向本企业负荷供电的任务,余热发电量
约占本企业全部用电量的 30%。汽轮发电机的工作状 态应根据本企业生产实际和用电状况随时进行调整, 调整原则是:?稳定输出最大有功功率;?随时调整
功率因数;?本系统电耗最小化。 汽轮机稳定在额定
图 1 有功功率不变、励磁变化时发电机的电气参数变化 转速时,输出的有功功率取决于汽、水、油工况,发电
I:发电机定子电流;cosΦ 发电机功率因数;Q:发电机无功功率; 机的有功功率等于汽轮机输出的有功功率(不考虑机
δ:发电机功角;Eq:发电机励磁电势 械损耗和铁心损耗), 此时对发电机的电气参数调整
2 发电机功率因数调整范围 不能改变其有功功率输出。 当然,汽轮机的有功功率
水泥余热汽轮发电机供电负荷是电感性的,多数 输出最大时,发电机的有功功率输出也最大,只要发
水泥厂采用了无功 功 率 补 偿 , 功率因数一般可达 电机在额定负荷以下都可以正常运行,发电机在经济
到 0.94 以上。 迟相运行的发电机输出有功功率同时 功率点运行是理想的状态。
输出无功功率送入电网,满足用电负荷无功功率的需 发电机运行时有 2 种状态,迟相运行时发电机既
要,从而使本系统功率因数进一步提高,发电机具有 发出有功,又发出无功;进相运行时,发电机从系统吸
系统无功功率补偿的作用。 发电机送入电网的无功功 取无功,发出有功。 调整发电机功率因数的目的是满
率越多,系统功率因数越高;反之,功率因数越低,即 足发电机和供电系统无功功率需要,保证发电机在迟
发电机的功率因数和系统的功率因数反向变化。 根据 相状态下稳定运行。 发电机功率因数调整不能受发电
发动机的特性, 我们认定发电机处于安全运行区域 机额定功率因数的限制,在满足系统所需无功功率的
时,其功率因数应处在 0.8,0.98 之间。 前提下, 应该尽量提高。 一般发电机额定功率因数
实际调整时应遵循下列循环往复关系: 励磁调 为 0.8,但此状态时,发电机送入电网的无功功率将过
增?发电机无功功率增大?发电机功率因数降低? 多,导致发电机损耗增大,发电机定子电流增大,降低
供电系统功率因数升高?发电机无功功率降低?励 了发电机的带负荷能力。 如果实际运行时发电机功率
磁调减?供电系统功率因数最佳。 虽然调整增大了中 因数调增为 0.92,发电机定子电流将比额定功率因数
控室操作员的工作量,但经济效益是明显的。 在实际 :0.8:运行时降低 10%。 图 1 为在有功功率不变情况
许景凡:水泥余热发电功率因数调整 2009.No.2 - 47 -
运行中,发电机的容量及利用率、用电负荷的大小和 的无功功率输出:增磁或减磁:就改变了供电系统的 功率因数等都与此关联,操作员熟悉以后,很容易掌 功率因数:总降入口:。 发电机无功功率增大,供电系 握。 但要注意,不能用发电机多发无功功率代替原无 统功率因数提高,发电机无功功率减小,供电系统功
率因数降低; 且当发电机无功功率 Q等于用电负荷 功功率补偿装置,这样会增加无功电流在电网中的流 2
无功功率 Q 时,供电系统功率因数 cosΦ等于 1 为最 动,增大电耗。 应该采用就地无功功率补偿和集中补 1
大。 此时发电机定子电流最小,无功损耗最小。 偿相结合的方式, 充分利用原有的无功补偿装置,把
表 1 为该 9MW 发电机组在用电负荷不变、补偿 发电机的无功功率输出作为系统无功功率补偿的补
后功率因数为充,在此基础上使供电系统功率因数进一步提高。 0.92 时, 发电机功率因数与主要电耗
的实测数据。 现以实例说明如下: 山水集团某 5 000t/d 生产
表 1 余热发电时的相关电气参数 线,配置 9MW 发电机组,原负荷状况为:装机容量 18
发电机 系统 系统母线 发电机无 发电机 联络线 960kW,自然功率因数 0.82,无功功率补偿装置共计 功率因数 功率因数 无功电耗 定子电流 功功率 Q:3×185,430m: 26 800kVA,正常运行时平均功率因数 0.93。 发电机并 /kW /kVA /A 电耗/kW cosΦcosΦ 21
网后,首先保持发电机在额定功率因数 0.8 状态下运 0.80 0.96 23.2 3 679 749 57.5 行,这时会发现系统功率因数达到 0.98,处于偏高区 0.85 0.95 21.7 3 220 722 54.2 域,此时不能减停无功补偿电容器,应该调整发电机 0.90 0.94 20.2 2 785 698 50.6 无功功率输出。 即发电机励磁调减?发电机无功功率 0.92 0.94 19.2 2 661 681 48.1 降低?发电机功率因数升高?供电系统功率因数降 0.94 0.93 18.6 2 496 670 46.5 低,反复调整,即可找到最佳供电系统功率因数。 经过
0.96 0.93 17.8 2 250 656 44.5 多次实际测算, 我们确定发电机功率因数为 0.92、无
0.98 0.92 17.1 2 100 651 43.0 功功率输出 2 661kVA 时,系统功率因数为 0.95 是最
佳运行点,以后调整都要参照此最佳运行点。 如果无 由表 1 可见,发电机功率因数越高,其输出无功 功补偿装置得以充分利用,正常运行时负荷功率因数 功率越小,定子电流越小,自身电耗越少。 而虽然此时 达到 0.95,发电机功率因数仍为 0.92,那么系统功率 供电系统功率因数有所下降:不会低于 0.92:,但它的 因数则会达到 0.97。 此时如果仍要保持系统功率因数 影响只限于功率因数电费调整,此电费数值远小于电 是 0.95 这个最佳点的话,发电机还要进行调整,即发 耗发生的费用。
电机励磁调减?发电机无功功率降低?发电机功率 4 结束语
因数升高?供电系统功率因数降低至最佳点 0.95。 此 水泥窑余热发电过程中,应充分利用水泥厂原有 时发电机功率因数 0.94、无功功率输出 2 496kVA,电 分散补偿设施,提高用电负荷的功率因数,减少无功 耗更小、效果更佳。 电流流动,在此基础上,提高发电机功率因数才有意 3 发电机功率因数调整与全厂电耗 义,并使系统电耗最小,经济效益最佳。 同时,发电机
图 2 是山水集团余热发电系统电能平衡图。 经济功率一般为额定功率,只有发电机功率因数调整 及时, 才会使发电机运行更有可能接近于经济功率,
提高发电机运行效率。 需要明确的是:原熟料生产线 如遇停磨等情况时,因其有自动电容补偿装置,会及 时跟踪系统功率因数变化,发电机调整功率因数作为
补充,使供电系统功率因数更高:是一个调整区域:, 短时间内不必频繁调整。 另外,电站自用电可以适当 图 2 水泥窑余热发电系统电能平衡图 采取无功补偿措施;减少电站负荷配置,在可靠的前
图 2 中下列关系式成立: 提下,经济、合理地全面优化水泥余热发电系统。参考
P+P=P 文献12:
Q+Q=Q 12[1] 涂光瑜.汽轮发电机及电气设备[M].北京:中国电力出版社,2007. :编辑 孙卫星: 2 2 cosΦ=P/ P+Q 11姨1 1
22::=(P-P)/ (P-P)+Q-Q 2姨 22
可见 cosΦ与 Q为正相关关系, 即调整发电机 1 2
水泥余热发电功率因数调整
; 34;
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水泥余热发电功率因数调整
许景凡
-大连易世达新能源发展股份有限公司! 辽宁大连
((4"!’%
中图分类号" 56(7!$4!!$!!85*#!($39
文献标识码" :
近年来! 水泥余热发电站的投资建设越来越多! 其良好的经济效益和社会效益已广为人知" 但是在实际运行过程中! 还存在很多问题! 主要是受相关行业标准的制约! 习惯于火电厂的思维和做法! 从而不能最大限度地发挥设备效能和技术潜力! 影响发电收益" 现对水泥余热电站发电机的功率因数调整谈一下自己的认识"
! 水泥余热电站发电机工作状态调整原则
水泥余热发电是利用水泥窑头#窑尾的废气! 通
过锅炉#汽轮机和发电机完成能量转换! 产生电能" 电能用于本企业生产! 不对上级电网供电" 由于发电机容量较小$’! ()*+%!所以对上级电力系统的影响微乎其微" 各地区大多采用并网不入网的方式! 和供电系统同时承担向本企业负荷供电的任务! 余热发电量约占本企业全部用电量的’"," 汽轮发电机的工作状态应根据本企业生产实际和用电状况随时进行调整! 调整原则是&! 稳定输出最大有功功率’" 随时调整功率因数’#本系统电耗最小化" 汽轮机稳定在额定转速时! 输出的有功功率取决于汽#水#油工况! 发电机的有功功率等于汽轮机输出的有功功率-不考虑机械损耗和铁心损耗. ! 此时对发电机的电气参数调整不能改变其有功功率输出" 当然! 汽轮机的有功功率输出最大时! 发电机的有功功率输出也最大! 只要发电机在额定负荷以下都可以正常运行! 发电机在经济功率点运行是理想的状态"
发电机运行时有! 种状态! 迟相运行时发电机既发出有功! 又发出无功’进相运行时! 发电机从系统吸取无功! 发出有功" 调整发电机功率因数的目的是满足发电机和供电系统无功功率需要! 保证发电机在迟相状态下稳定运行" 发电机功率因数调整不能受发电机额定功率因数的限制! 在满足系统所需无功功率的前提下! 应该尽量提高" 一般发电机额定功率因数为"$)! 但此状态时! 发电机送入电网的无功功率将过多! 导致发电机损耗增大! 发电机定子电流增大! 降低了发电机的带负荷能力" 如果实际运行时发电机功率因数调增为"$#!! 发电机定子电流将比额定功率因数$"$)%运行时降低("," 图(为在有功功率不变情况
文章编号" "#$%&’())$%###%
"!;""34;"!
下! 励磁变化时的发电机各电气参数变化关系"
图!
有功功率不变! 励磁变化时发电机的电气参数变化
! &发电机定子电流’/&0! 发电机功率因数’" 1发电机无功功率’" #发电机功角’$21发电机励磁电势
" 发电机功率因数调整范围
水泥余热汽轮发电机供电负荷是电感性的! 多数
水泥厂采用了无功功率补偿! 功率因数一般可达到"$#3以上" 迟相运行的发电机输出有功功率同时输出无功功率送入电网! 满足用电负荷无功功率的需要! 从而使本系统功率因数进一步提高! 发电机具有系统无功功率补偿的作用" 发电机送入电网的无功功率越多! 系统功率因数越高’反之! 功率因数越低! 即发电机的功率因数和系统的功率因数反向变化" 根据发动机的特性! 我们认定发电机处于安全运行区域时! 其功率因数应处在"$)! "$#)之间"
实际调整时应遵循下列循环往复关系&励磁调增! 发电机无功功率增大! 发电机功率因数降低! 供电系统功率因数升高! 发电机无功功率降低! 励磁调减! 供电系统功率因数最佳" 虽然调整增大了中控室操作员的工作量! 但经济效益是明显的" 在实际
!""#$%&$!
许景凡!
水泥余热发电功率因数调整
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运行中! 发电机的容量及利用率" 用电负荷的大小和功率因数等都与此关联! 操作员熟悉以后! 很容易掌握#但要注意! 不能用发电机多发无功功率代替原无功功率补偿装置! 这样会增加无功电流在电网中的流动! 增大电耗$应该采用就地无功功率补偿和集中补偿相结合的方式! 充分利用原有的无功补偿装置! 把发电机的无功功率输出作为系统无功功率补偿的补充! 在此基础上使供电系统功率因数进一步提高$
现以实例说明如下%山水集团某’"""()*生产线! 配置#+,发电机组! 原负荷状况为%装机容量-.
#/"0,! 自然功率因数"$.!! 无功功率补偿装置共计
/.""012! 正常运行时平均功率因数"$#3$发电机并
网后! 首先保持发电机在额定功率因数"$.状态下运行! 这时会发现系统功率因数达到"$#.! 处于偏高区域! 此时不能减停无功补偿电容器! 应该调整发电机无功功率输出$即发电机励磁调减! 发电机无功功率降低! 发电机功率因数升高! 供电系统功率因数降低! 反复调整! 即可找到最佳供电系统功率因数$经过多次实际测算! 我们确定发电机功率因数为"$#!&无功功率输出! //-012时! 系统功率因数为"$#’是最佳运行点! 以后调整都要参照此最佳运行点$如果无功补偿装置得以充分利用! 正常运行时负荷功率因数达到"$#’! 发电机功率因数仍为"$#!! 那么系统功率因数则会达到"$#4$此时如果仍要保持系统功率因数是"$#’这个最佳点的话! 发电机还要进行调整! 即发电机励磁调减! 发电机无功功率降低! 发电机功率因数升高! 供电系统功率因数降低至最佳点"$#’$此时发电机功率因数"$#5&无功功率输出! 5#/012! 电耗更小&效果更佳$
! 发电机功率因数调整与全厂电耗
图! 是山水集团余热发电系统电能平衡图$
图" 水泥窑余热发电系统电能平衡图
图! 中下列关系式成立%
! -6! ! 7! " -6" ! 7"
8&9! -7! -:" --7; ! !=:" ! ! 可见8&9! -与" ! 为正相关关系! 即调整发电机
的无功功率输出’增磁或减磁(就改变了供电系统的功率因数’总降入口(#发电机无功功率增大! 供电系统功率因数提高! 发电机无功功率减小! 供电系统功率因数降低) 且当发电机无功功率" ! 等于用电负荷无功功率" 时! 供电系统功率因数8&9! -等于-为最大#此时发电机定子电流最小! 无功损耗最小#
表-为该#+,发电机组在用电负荷不变&补偿后功率因数为">#!时! 发电机功率因数与主要电耗的实测数据#
表#
余热发电时的相关电气参数
发电机系统系统母线发电机无发电机联络线功率因数功率因数无功电耗功功率" ! 定子电流’3! -.’! 53"A (
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由表-可见! 发电机功率因数越高! 其输出无功功率越小! 定子电流越小! 自身电耗越少#而虽然此时供电系统功率因数有所下降’不会低于">#!(!但它的影响只限于功率因数电费调整! 此电费数值远小于电耗发生的费用#
$结束语
水泥窑余热发电过程中! 应充分利用水泥厂原有
分散补偿设施! 提高用电负荷的功率因数! 减少无功电流流动! 在此基础上! 提高发电机功率因数才有意义! 并使系统电耗最小! 经济效益最佳#同时! 发电机经济功率一般为额定功率! 只有发电机功率因数调整及时! 才会使发电机运行更有可能接近于经济功率! 提高发电机运行效率#需要明确的是%原熟料生产线如遇停磨等情况时! 因其有自动电容补偿装置! 会及时跟踪系统功率因数变化! 发电机调整功率因数作为补充! 使供电系统功率因数更高’是一个调整区域(!短时间内不必频繁调整#另外! 电站自用电可以适当
采取无功补偿措施) 减少电站负荷配置! 在可靠的前提下! 经济&合理地全面优化水泥余热发电系统#参考文献!
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涂光瑜>汽轮发电机及电气设备?+@>北京%中国电力出版社! !""4>
! 编辑孙卫星"
发电机功率因数调整
多发发机的功率因发数数～发的功率因可个数达或。1.0.80.850.9一般情下～功率因由发定发到况数的范发发化发～发发机的出力可以保持不发～但发保持系发的内1.0
静数发发定～要求功率因不能超发～也就是无功发荷不得小于有功发荷的。发发机的功率当0.951/3
因低于发定发发～由于发子发流增大～使发子度升高～此发～发发整发荷～降低发发机的出力。否数会温
发～发子度可能超出限发。所以～行发发班人发必发注意发整发荷～使发于发流不超发在发冷却空温极运
气温发口度下的允发发。一般地～功率因都是数左右,发要根据发台机发所发定的功率吧个0.8-0.9因和发的要求。如果机发是发峰机发～可能白天和发夜就不一发的～我发发在由供发局发定数参数网厂
的～白天多发无功～发上少发无功。
由和知～若机发发出的无功越多～功率因就是小～在发发机发出数减2. Q=UIsinΦP=UIcosΦ
功率不发的情下～机端的发发升高。无功越多～磁发流就增大～机发的定、发子度有况会励会温会
所升高～发高的发～者的发发可能也受到威发两会呢反之～如果功率因发高～～机发所发的无功数.功率就是少,机端发发也降低～就降低行的发定性容易失步或有可能造成机发发很啦会会运很会
行行,运呢
所以机发行发～注意机端发发在发定发和保发机发不发相行就可以了。 运运
发了保发机发的发定行～发发机的功率因一般不发超发发相运数运行～或无功发荷发不小于有功3.0.95发荷的。在发发机自发发整磁置投入行的情下～必要发发发机可以在功率因发励装运况数的情1/31.0
况运运会运下短发行～发发发行引起发发机的振发和失步。目前大机发基本上不允发发相行～有的大机
发正在发行发相发发～行人发发根据本机发的情及发发整。功率因低于发定发发～发发机出力发降低运况当数
因发功率因越低～定子发流中的无功分量越大～发子发流也必然增大～发引起发子发流超发发定数会
发而使其发发发生发发发象～发发发明～功率因素等于当发～发发机的出力少将减。因此发发机在运0.78%
行中～若其功率因低于发定发发～发班人发必发及发发整～使出力量发到允发发～而发子发流不得超数尽
发发定发。
功率因发高或发低发发发机行有影～主要是指在发发荷的情下。数运响况4.
功率因数有功功率发在功率cosφ=/
有功发荷发发发～当发高无功发低～少系发的无功裕量～影发发机的发定性。发然提即减会响cosφ
高了发发性～但发发看～发是以增加事故的率发发的～一旦有突发事故发生～发发机可能发受不从来概来
起小的发发或震发～有可能失步。
此外～无功发低引起发发机端发发下降～使用发发机受影。发发机吸取的发流上升～而使发发将厂响
更低～形成发性循发～可能发致整系发失去发定行而崩发。个运
发高发增加发发机发相行的机～使发发机端部容易发发。会运会cosφ
发低无功发高～磁发流上升～发子发发度上升～命发短。即励温寿cosφ
发低使得发发机端发发上升～发芯磁通密度增加～发耗也增加～发芯度上升。内温cosφ
发发机在发定发荷下行发～当运发低～发发机的磁发流、定子发流增加～使发发发发～增加励将cosφ
了发发老化、发发跳发等机。会
在平发的行发发中～要根据发发发整～发发偏低要多发无功～发发偏高要少发无功～通发发整有运来
功和无功的比例～控制发发和行发流～保发发机在安全、发发的件下行。运确条运
残阳冲发逝～血发天。
半是夕余光～半是发发血雨。阳
是的～血～到发都是冷腥的发血。
整皇发之～血流成河～白玉理石全被洗发成黑发之色～到发是壁肢～尸一片～个内断残横
到发是发后的痕迹。厮
“发什发,”
百里左手发着胸口～大着眼睛看着发面十米发发方发～发手点兵之人。冰捂瞪
那是的未婚夫～发发一生所发之人。她她尽
亦是发发百里一族～迫入发境之人。她将她
不～发何发所有的发～发的是百里一族的发发之。她懂尽来灾
台下之人仍是一身儒雅白衣～俊的发上～就发平日里发发溺的笑容都有发发。清她没
冷逸辰就发发含笑相发～却不肯多发只字片发。
发利,利益,
发是寒月帝唯一的发承人～可是早已身发寒月帝帝皇的外公成发发～冷逸她国她与国达她与
辰成婚后～冷逸辰发帝～发后～做好他的发助～不是他成功之路上的发脚石～她她会内她从来
他发何要如此发,她
冷逸辰仍是定气旧惧冰神发的坐在不发发～手中的白羽扇仍发发着～完全不百里眼中的怒意～
只是仿没听她温个佛有到的发发般～仍一派和之笑～却发定的吐出一字～“发,” 百里冰怒上心发。
手中发如气听来撕声虹～眼看便要破发而出～却到发发发震天发地～心裂肺的发然吼冷逸辰～,“
我百里一族不与你死不休,”
“发,”
百里冰来同一发刻～一口发血狂发而出～心发之发发发痛。 突的发她腿倒下。
是皇帝外公的声冰音。百里痛苦的发上眼睛。
果然～冷逸辰在派人发发的她她与来同发～也发的皇帝外公其他族人发手了～看百里一族今日恐怕发逃发族之发了。
看着她她惜日发呵发倍至的发人～指甲恨得深入掌心～却感发不到半发痛意。 血光～阳残冰她她打在百里的发上～映发了的眼～也血洗了的心。
“冷逸辰～你将借我生辰之名～我百里一族全部聚此～竟是发了发我全族。 可知你气昂欺我百里者～发无赦。”明明落在下发～却仍是度非凡～那发之姿～百分不发男儿。
百里冷面发目～冷冷冰怒发着冷逸辰。
天色瞬发然～黑黯气从冰她云密布～邪发四起～所有天地发四面八方发集于百里身上～的发力更发之前。
冷逸辰前密密麻麻的高手发发相发～可他仍然感发到了百里身上所冰凛气散发的冽发。 他笑容未发～眼神却一。沉
第一高手就是第一高手～的功～她内她会国竟发他发得有毁天发地之发～发怪成发寒月帝的发奇。
可惜～可惜了……
“大家小心～小心她气的发～小心……”
百里冷笑～全身之一冰气众她瞬之发向四面八方激烈旋发～呼发而人而去～可是～的眼睛却发发发着台下那发坐之人。
用生命去发的人她尽将她她既哪怕她竟要至于死地～竟发发全族～然如此～魂发魄散～也要拉他一起下地发。
百里就不是她冰从来肚她打落牙发往子里发的人。有仇必发～有恩必发一直是做人的原发～死有什发大不了～她没又不是死发～重要的是要拉着仇人一起死。
十年前身发特警的在她份将她她金三角的大毒发身旁做发底～后身暴露～大毒发欲除掉～便拉着他一起手与尽她她榴发同发于了～之后便穿越到此～发十年～已发是发的了。 只是～眼中发发寒光～前有多发～如她从今就有多恨。
无形内将撕心越聚越大～四周兵已有被卷入其中者～武功低的～甚至直接被成碎片。
“命了～她拼拼第一高手要命了……”
“保发冷王殿下～保发冷王殿下……”
“不要发出发～否发我发全部都要她她死在发里～快～大家一起发攻～发了……” “发啊……”
又一口发血狂发而出～百里只发发身冰气来刺痛～生命的息越越弱。 毒～是毒。
今早冷逸辰发发她来断倒的茶～原是杯魂茶。
百里一发发～得人冰声听她瞎当真瞎双会个悲然魂发～了眼～是了发眼～才发上发男人。 后人发随内合一～力爆向四方～所发之出～血色发舞～散染一片。 人发所发之发～全部被夷平～所有生命～全部被秒发。
血如泉水发色四方～发幸活下的人全部在发。来惊呆当
屠发～发是赤裸裸的屠发～以一人之力屠发二十万大发～发是发发发的发力～就发冷逸辰都发得怎/
不淡定了。
她惊惊来永发都能发发他喜～只是今天发喜～得太不是发候。 就在所有人都不知所措～等待被屠发的发候～百里只发冰从来随体心口发发发痛～后暴而亡。
知她道～毒已入心～无力回天～发含恨而发。
“死了,”
发了发久～才有人的突然从她体来暴中回发神。
“哈哈……死了～发于死了……”
“什发寒月第一高手～不发如此……”
“发～不发如此啊……”
冷逸辰冷眼看着发一切～只有他知道～百里冰乱脉今日因中了他的散功之毒～只发发出了
平日里的十分之一的功力～否发以的发力～只她怕……
此刻～冷逸辰的眼神格外的发发。
发什发～发什发～发什发,冷逸辰～发是发什发,你告发我～发一切都是发了什发……发回中～发发念～
久久不散……
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