光伏设备接入后功率因数下降的原因
光伏系统功率下降的原因2018.05
最近，光伏系统与原有配电系统的兼容问题得到了大家的关注，因为电网的功率因数达不到电网公司的要求而受到罚款的情况也时有发生，将从功率因数概念入手，分析事例，最后给出建议和问题处理办法。
一、功率因素的概念在交流电力系统中，有三种常用的功率表征量：有功功率P、无功功率Q和视在功率S，他们之间的三角关系如下图：而功率因数就是：cosφ=P/S=P/(P²+Q²)1/2有功功率可以看做交流电路中阻性负载消耗的功率，而无功功率主要由电路中感性负载决定。
在国内分布式光伏商业项目中，安装光伏系统后，原有配电网功率因数下降主要原因：1.原有补偿设备实际可用补偿容量不足;2.补偿设备检测点选择不正确;3.电网中负载带来的谐波较大，补偿电容器无法正常投切。
4.而补偿设备实际可用容量不足和检测点位置选择不正确，是问题的主要原因。
事例分析项目现场电网、负载、无功补偿设备和光伏系统接线示意如下：项目现场检查1.检查无功补偿装置，发现由于使用时间过长，有一些交流接触器损坏，同时补偿电容的容量也有所衰减;2.在配电网中所有设备工作时，电表显示的有功功率会随着光伏系统功率增大而减小，从而功率因数减小;3.暂时关闭‘其他感性负载’，电表显示有功功率和无功功率同时降低，计算得出的功率因数较小;4.暂时关闭光伏系统，电表显示的有功功率增加，无功功率变化较小，计算得到的功率因数在0.91附近波动，也会有低于0.9的情况;功率因数下降的原因如下：1.配电网中，无功补偿装置可用容量较小;2.没有安装光伏系统之前，配电网的功率因数在临界状态，“其他感性负载”和“照明等阻性负载”决定了配电网功率因数;当安装光伏系统后，由于光伏系统的功率因数接近1，即输出功率基本为有功功率，照明等阻性负载直接从光伏系统取得功率，而“其他感性负载”的无功功率还是来自电网，因此导致配电网功率因数降低;3.无功补偿装置的检测点选择错误，现场的无功补偿装置只能补偿“空压机等感性负载”，而不能补偿配电网中的“其他感性负载”，导致并网点的功率因数降低。
光伏组件衰减及系统效率下降原因分析
光伏组件衰减及系统效率下降原因分析光伏组件虽然使用寿命可达25-30年，但随着使用年限增长，组件功率会衰减，会影响发电量。
另外，系统效率对发电量的影响更为重要。
一、组件的衰减光致衰减也称S-W效应。
a-Si∶H薄膜经较长时间的强光照射或电流通过，在其内部将产生缺陷而使薄膜的性能下降，称为StaEbler-Wronski效应(D.L.Staebler和C.R.Wronski最早发现。
个人认为光伏组件的衰减实际就是硅片性能的衰减，首先硅片在长期有氧坏境中会发生缓慢化学反应被氧化，从而降低性能，这是组件长期衰减的主要原因;在真空成型过程中会以一定比例掺杂硼(空穴)和磷(给体)，提高硅片的载流子迁移率，从而提高组件性能，但是硼作为缺电子原子会与氧原子(给体)发生复合反应，降低载流子迁移率，从而降低组件的性能，这是组件第一年衰减2%左右的主要原因。
组件的衰减分为：1、由于破坏性因素导致的组件功率骤然衰减，破坏性因素主要指组件在焊接过程中焊接不良、封装工艺存在缺胶现象，或者由于组件在搬运、安装过程中操作不当，甚至组件在使用过程中受到冰雹的猛烈撞击而导致组件内部隐裂、电池片严重破碎等现象;2、组件初始的光致衰减，即光伏组件的输出功率在刚开始使用的最初几天内发生较大幅度的下降，但随后趋于稳定，一般来说在2%以下;3、组件的老化衰减，即在长期使用中出现的极缓慢的功率下降现象，每年的衰减在0.8%,25年的衰减不超过20%;25年的效率质保已经在日本和德国两家光伏公司的组件上得到证实。
2012年以后国内光伏组件已经基本能够达到要求，生产光伏组件的设备及材料基本采用西德进口。
二、系统效率个人认为系统效率衰减可以不必考虑，系统效率的降低，我们可以通过设备的局部更新或者维护达到要求，就如火电站，水电站来说，不提衰减这一说法。
影响发电量的关键因素是系统效率，系统效率主要考虑的因素有：灰尘、雨水遮挡引起的效率降低、温度引起的效率降低、组件串联不匹配产生的效率降低、逆变器的功率损耗、直流交流部分线缆功率损耗、变压器功率损耗、跟踪系统的精度等等。
分布式光伏电站接入配电网后功率因数降低的解决方案
企业配电变压器
用电计量和
监测点K1
380 V配电母线
企业无功补偿装置
光伏电站企业用电负荷P f、Q f
图1 接入光伏电站后企业配电装置的主接线接线方式
光伏电站投运后发现，随着光伏电站发电功率的提高，企业无功补偿装置补偿电容器组逐步
图3 改造后的无功补偿装置监测回路示意图企业配电变压器用电计量和
监测点K 1
380 V 配电母线
监测P 1、Q 1监测P 2、Q 2
企业无功补偿装置光伏电站企业用电负荷P f 、Q f P 1、Q 1
P 2、Q 2
监测点K 2
图2 无功补偿装置监测回路示意图企业配电变压器用电计量和
监测点K 1
380 V 配电母线监测P 1、Q 1企业无功补偿装置光伏电站企业用电负荷P f 、Q f P 1、Q 1P 2、Q 2监测点K 2
4 小结
本文针对分布式光伏电站接入配电网后功率。
自发自用光伏发电项目功率因数问题浅析
引言分布式光伏发电作为一种清洁无污染的绿色能源得到了国家政策大力支持，其中采用自发自用、余电上网的电能消纳方式，具有初期建设投资相对较少，就近消纳电能，线路损失小等优点，成为许多大用电用户分布式光伏发电项目消纳的首选[1]。
然而，部分用户在接入分布式光伏电能之后，其自身的功率因数显示降低，并由此受到电网企业的考核，此种情况使光伏电能利用的用户受到了不必要的经济损失，降低了用户使用分布式电能的积极性和经济性，不利用分布式光伏发电的推广应用。
本文结合具体光伏项目案例从功率因数的基本理论，及光伏发电引入后对其影响等方面阐述了此现象的成因，并提出了相应的解决方案。
1光伏电站投运前后功率因数变化情况及分析1.1功率因数考核指标本文中我们以某自发自用、余电上网光伏项目为例，项目所在地属天津市电力公司东丽供电分公司的供电范围。
本项目用户厂区内现状有1座35kV用户变电站，该站现状主变规模2×20MVA（1#、2#），电压等级35/10kV，双电源供电，35kV侧为内桥接线，10kV侧为1组单母线分段接线。
该站两回电源分别为35kV1#、2#线，来自上一级220kV变电站，按照属地供电公司的要求该用户用电类型属于大工业用电，其功率因数考核指标为不低于0.9。
1.2光伏项目投运前后用户的功率因数变化光伏项目投运前用户功率因数情况如下表：表1光伏项目投运前用户功率因数情况表从上表中来看该公司的功率因数受生产影响较大，3月份处于考核的临界状态。
部分时间受到过功率因数考核，但大多数时间能够满足电力公司功率因数不小于0.9的要求。
我们对光伏发电投入前后用户的功率因数变化做了对比记录如下表所示：表2光伏发电投入前后功率因数变化表1.3功率因数降低原因分析根据功率因数公式：cpsφ=P P2+Q2√式中P、Q为用户的瞬时有功功率和无功功率，cpsφ为该瞬时的功率因数[2]。
按照电力公司现行的考核计算方式其中P、Q为用户从公共电网获取的即时有功功率和无功功率。
分布式光伏发电中功率因数降低的处理措施
分布式光伏发电中功率因数降低的处理措施作者：郭书鹏逯焕保刘淑敏来源：《中国科技博览》2015年第14期[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：1009-914X（2015）14-0222-02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（1#变）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（2#变）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。
组件功率衰减原因及优化措施
多晶硅光伏组件功率衰减的原因分析以及优化措施一、多晶硅光伏组件衰减现象的分类近年来，在新能源理念的大力倡导下，太阳能发电装置逐渐在全世界范围得到推广。
多晶硅太阳能组件由于其价格合理、性能良好而在市场上占有一定的份额。
但是与单晶光伏组件、薄膜光伏组传类织，多晶硅组件在使用过程中同样会产生或多或少的功率衰减现象。
影响多晶硅组件功率衰减的主要因素是什么？又该如何降低这些影响因素呢？多晶硅光伏组件（如图一所示)是由玻璃、EVA、电池片、背板、铝边框、接线盒、硅胶等主材，按照一定的生产工艺进行封装，在一定的光照条件下达到一定输出功率和输出电压的光伏器件。
组件功率的衰减是指随着光照时间的增长，组件输出功率逐渐下降的现象。
其衰减现象可大致分为三类：第一类，由于破坏性因素导致的组件功率骤然衰减，破坏性因素主要指组件在焊接过程中焊接不良、封装工艺存在缺胶现象，或者由于组件在搬运、安装过程中操作不当，甚至组件在使用过程中受到冰雹的猛烈撞击而导致组件内部隐裂、电池片严重破碎等现象；第二类，组件初始的光致衰减，即光伏组件的输出功率在刚开始使用的最初几天内发生较大幅度的下降，但随后趋于稳定；第三类，组件的老化衰减，即在长期使用中出现的极缓慢的功率下降现象。
二、多晶硅组件功率衰减的原因分析及试验验证1、第二类衰减现象的研究分析第二类衰减的原因分析、试验对比以及优化措施导致这一现象发生的主要原因是P型(掺硼)晶体硅片中的硼氧复合体降低了少子寿命。
含有硼和氧的硅片经过光照后出现不同程度的衰减。
硅片中的硼、氧含量越大，在光照或电流注入条件下产生硼氧复合体越多，少子寿命降低的幅度就越大，引起电池转换效率下降。
(1)试验条件及试验步骤试验的条件：A组采用经过初始光照的电池片，B组采用未经初始光照的电池片，A组和B组使用同样的玻璃、EVA、背板和同样的封装工艺。
生产出的所有组件经红外隐形裂纹检测仅探测，并采用3A级脉冲模拟仪测试组件I-V曲线，确定组件完好无损，各选择5块进行试验，电池片经过初始光照的组件采用"A·x"进行编号，电池片未经始光照的组件采用"B-x"进行编号。
多晶硅光伏组件功率衰减的原因分析以及优化措施
新能源专题2009年第8期113多晶硅光伏组件功率衰减的 原因分析以及优化措施吴翠姑 于 波 韩 帅 何永红（英利绿色能源控股有限公司，河北 保定 071051）摘要 多晶硅光伏组件在使用过程中会出现不同程度的功率衰减现象。
组件功率的衰减可分为三类：由破坏性因素导致的组件功率骤然衰减、组件初始的光致衰减、组件的老化衰减。
本文主要研究分析了导致组件初始的光致衰减和组件的老化衰减原因，并通过试验结果得到验证，提出降低组件功率衰减的改进方案。
关键词：光伏组件；输出功率；初始衰减；老化衰减The Cause Analysis and Optimum Procedure of Power Degradation of Polysilicon PV ModuleWu Cuigu Yu Bo Han Shuai He Yonghong(Yingli Green Energy Holding Company Limited, Baoding, Heibei 071051)Abstract The output of the PV module will be degraded more or less when used out of doors. There are three kinds of power degradation:the devastating degradation, the initial degradation and the aging degradation. The second and the third degradation are analyzed and validated by contrastive experiments. Finally, the author put forward the optimum procedure for reducing the power degradation of the module.Key words ：PV module ；output power ；initial degradation ；aging degradation1 引言近年来，在新能源理念的大力倡导下，太阳能发电装置逐渐在全世界范围得到推广。
功率因数过低的原因
功率因数过低的原因在电力系统中，功率因数是电能的有效使用程度的衡量标准。
功率因数越高，表示电能的利用效率越高。
但是，在实际生产和生活中，我们经常会遇到功率因数过低的情况，这不仅会增加电力系统的负担，还会导致能源的浪费和成本的增加。
那么，功率因数过低的原因是什么呢？一、电力设备的特性电力设备的特性是导致功率因数过低的一个重要原因。
在电力系统中，电容器和电感器是两个重要的电力设备，它们的特性对功率因数有着直接的影响。
电容器是一种能够存储电荷的设备，它可以将电能转化为电场能，并且可以在电路中产生电容性反应。
电感器则是一种能够存储磁场能的设备，它可以将电能转化为磁场能，并且可以在电路中产生电感性反应。
当电容器和电感器同时存在于电路中时，它们会相互作用，从而导致电路的功率因数下降。
二、电力系统的负载特性电力系统的负载特性也是导致功率因数过低的一个重要原因。
在电力系统中，负载是指消耗电能的设备或者电路，比如灯具、电机、电炉等。
不同的负载具有不同的功率因数，其中一些负载的功率因数较低，会导致整个电力系统的功率因数下降。
此外，电力系统的负载也会随着时间和负荷的变化而发生变化，这也会对功率因数产生影响。
三、电力系统的运行状态电力系统的运行状态也是导致功率因数过低的一个重要原因。
在电力系统中，电压和电流是两个重要的参数，它们的相位差是功率因数的决定因素。
当电压和电流的相位差不一致时，会导致功率因数下降。
此外，电力系统的电压和电流也会随着时间和负荷的变化而发生变化，这也会对功率因数产生影响。
四、电力系统的管理和维护电力系统的管理和维护也是导致功率因数过低的一个重要原因。
在实际生产和生活中，很多电力系统的管理和维护工作并不到位，导致电路中存在一些故障和损耗，从而影响功率因数的稳定性和可靠性。
此外，一些电力系统的设计和安装也存在一些缺陷，比如电容器和电感器的选择、电路的布局和接线等方面，也会导致功率因数问题的出现。
综上所述，功率因数过低的原因是多方面的，既包括电力设备的特性、电力系统的负载特性和运行状态，也包括电力系统的管理和维护等方面。
光伏组件功率衰减原因分析
光伏组件衰减原因分析光伏组件是太阳能发电的关键元件，光伏组件功率衰减是指随着光照时间的增加，组件输出功率不断呈下降趋势的现象。
组件功率衰减直接关系到组件的发电效率。
国内组件的功率衰减与国外最好的组件相比，仍存在一定差距，因此研究组件功率衰减非常有必要。
组件功率衰减包括组件初始光致衰减、组件材料老化衰减及外界环境或破坏性因素导致的组件功率衰减。
外界环境导致功率衰减主要由光伏电站运营不当造成，可通过加强光伏电站的维护进行改善或避免；破坏性因素导致的组件功率衰减是由于组件明显的质量问题所致，在组件生产和电站安装过程对质量进行严格检验把控，可减少此类功率衰减的现象。
本文主要研究组件初始光致衰减及材料老化衰减。
1、组件初始光致衰减分析1.1、组件初始光致衰减原理分析组件初始光致衰减（LID）是指光伏组件在刚开始使用的几天其输出功率发生大幅下降，之后趋于稳定的现象。
普遍认为的衰减机理为硼氧复合导致，即由p型（掺硼）晶体硅片制作而成的光伏组件经过光照，其硅片中的硼、氧产生复合体，从而降低了其少子寿命。
在光照或注入电流条件下，硅片中掺入的硼、氧越多，则生成复合体越多，少子寿命越低，组件功率衰减幅度就越大。
1.2、组件初始光致衰减的实验分析本研究采用对比实验的办法，在背板、EVA、玻璃和封装工艺等条件完全一致情况下，采用两组电池片（一组经初始光照，另一组未经初始光照），分别将其编号为I和II。
同时，生产出的所有组件经质量全检及电致发光（EL）检测，确保质量完全正常。
实验过程条件确保完全一致，采用同一台太阳能模拟仪测量光伏组件I-V曲线。
分别取I和II光伏组件各3组进行试验，记录其在STC状态下的功率输出值。
随后，将I和II光伏组件放置于辐照总量为60kWh/m2（根据IEC61215的室外暴晒试验要求）的同一地点进行暴晒试验，分别记录其功率，结果见表1。
由表1可知，I组光伏组件整体功率衰减明显较II组低。
因此，可推测光伏组件的初始光致衰减主要取决于电池的初始光致衰减。
聚光光伏组件效率降低在生产侧的原因分析及解决方法
聚光光伏组件效率降低在生产侧的原因分析及解决方法1. 设计不合理聚光光伏组件的设计不合理是导致效率降低的主要原因之一。
在设计过程中如果未能充分考虑到光学、材料、结构等方面的综合性能，就会导致组件的光学特性、热管理、传热设计等方面存在问题，从而影响到组件的发电效率。
2. 材料选择不当聚光光伏组件中使用的材料对于其性能和效率有着至关重要的影响。
如果材料的选择不当，比如光学膜材料的透过率不够、电池片材料的光电转换效率较低等，都会直接影响到组件的效率表现。
3. 制造工艺不精湛制造工艺不精湛是导致聚光光伏组件效率降低的另一个重要原因。
如果在生产过程中存在工艺控制不善、技术水平不高、生产设备精度不够等问题，都会影响到组件的质量和性能。
4. 环境因素生产环境的温度、湿度和尘埃等因素也可能会直接影响到聚光光伏组件的效率。
特别是在一些恶劣的环境条件下，组件的散热不良、污染积聚等问题会加剧组件效率的降低。
5. 维护保养不当在生产侧，对于聚光光伏组件的维护保养情况也会对效率产生影响。
如果在使用过程中未能及时清洁、及时检查维护，就会导致组件的污染积聚、损坏等问题，从而影响到组件的正常发电效率。
二、聚光光伏组件效率降低的解决方法1. 加强设计与研发为了提高聚光光伏组件的效率，首先需要加强设计与研发工作。
在设计阶段就需要对光学特性、材料性能、结构特点等方面进行充分的考虑，确保组件在设计上就能够具备较高的效率表现。
还要持续开展研发工作，不断引入新的材料、新的工艺、新的技术，提高组件的性能。
材料选择关乎到组件的整体性能，在生产过程中需要对材料进行严格的筛选和测试，确保在光学特性、热传导特性、光电转换效率等方面都能够满足组件的需求。
还要积极引入新的材料，不断优化组件的性能。
制造工艺的水平直接关系到组件的质量和性能，在生产侧需要加强对制造工艺的把控，提高工艺的精湛程度。
要引进先进的生产设备，加强工艺上的创新，确保组件的质量和性能在制造过程中得到保障。
分布式光伏接入电网后对用户功率因数的影响分析
·技术与应用·分布式光伏接入电网后对用户功率因数的影响分析■曹蕾南京中核能源工程有限公司 江苏南京 210000摘 要：分布式光伏电站接入用户内部电网一方面能够提升用户的供电安全性、可靠性，另外一个方面却会对用户的功率因数计算造成影响。
但是从发展实际情况来看，用户功率因数考核没有考虑到分布式光伏等电源接入的影响。
为此，文章结合分布式光伏接入配电网后功率因数降低和无功补偿装置无法正常投切问题，着重分析光伏发电对电网功率因数变化的影响，并根据这种影响提出具体的解决方案。
关键词：分布式光伏发电；电网；功率因素；影响；解决对策引言分布式光伏发电在操作的时候需要遵循因地制宜、清洁高效、就近一致的使用原则，在高效率利用当地太阳能、光能等清洁能源的基础上来为电力系统稳定运行提供必要的支持。
从发展实际情况来看，分布式光伏发电操作实现了对企业现有建筑资源的有效利用，运行方式多以用户侧自发使用为主，多余的电量用来上网。
在分布式光伏系统的作用下能够将光伏电池光伏发出的电能转变为正弦电流，之后并入到电网中，最终实现电网传递功率和光伏列阵所发最大功率电能平衡。
1.用电客户功率因数的计算方法分析根据《功率因素调整电费办法》中对用电客户功率因数的计算要求，用电客户功率因数计算公式中，容性无功和感性无功的方向是相反的，关口表在计算功率因数的时候会使用正反方向无功绝对数值的相加。
在有功和无功之间，有功只取正向有功能电能，反向有功电能基本上不会参加功率因数的计算。
在用户分布式光伏向电网倒送有功的时候，整个关口表的功率因数会降低。
2.分布式光伏并网后对电网功率的影响分析分布式光伏发电系统不仅能够为电力企业发展提供清洁能源，而且在分布式光伏发电并网运行之后还会对供电企业网络无功补偿装置的运行造成不利影响。
在光伏电站发电功率接近企业用电负荷的时候，分布式光伏并网对无功补偿装置的影响就越大，甚至还会让无功补偿装置停止运行，最终使得整个电网的功率因数不符合要求。
光伏电站接入后功率因素分析
光伏电站接入后功率因素分析光伏电站是一种利用太阳能发电的设备，其接入后的功率因素对电网稳定运行和发电效率等方面都有着重要影响。
本文将对光伏电站接入后的功率因素进行分析。
一、光伏电站功率因素的概念和意义功率因素是指实际负载电流与电压之间的夹角余弦值，通常用来表示电路中有用功率和视在功率之间的关系。
光伏电站接入后的功率因素反映了系统的运行效率和负载状态。
良好的功率因素可以提高系统的整体能效和电网负荷的稳定性，减少系统的能耗和损耗。
二、光伏电站功率因素的影响因素1.光照条件：光伏电站的发电效率和输出功率与光照条件密切相关，光照条件好时，电站输出功率大，功率因素也相对较高。
2.负载情况：不同的负载情况会对功率因素产生影响，如负载容量大时，功率因素较低。
3.逆变器性能：逆变器是光伏电站中的核心设备，其性能直接影响系统的输出功率和功率因素。
4.运行状态：光伏电站的运行状态也会对功率因素产生直接影响，如阻抗不匹配、异常故障等都会降低功率因素。
5.网络电压：光伏电站接入电网后，系统的电压稳定性和电网负载状态也会对功率因素产生影响。
三、光伏电站功率因素的优化措施1.选用高效逆变器：逆变器是影响功率因素的重要因素之一，选用高效逆变器可以提高系统的输出功率和功率因素。
2.合理布置阵列：合理布置光伏电池阵列可以提高系统的整体效率，减少功率因素的波动。
3.控制系统运行：定期对光伏电站系统进行检查和维护，及时处理故障，保持系统的正常运行状态。
4.优化系统设计：在建设光伏电站时，对系统进行合理设计和规划，选择合适的设备和材料，确保系统的稳定性和效率。
5.调整电网负荷：根据实际情况和需求，对电网负荷进行调整，保持系统的功率因素在合理范围内。
四、光伏电站功率因素的监测和评估综上所述，光伏电站接入后的功率因素是影响系统运行效率和电网稳定性的重要因素，合理设计和管理系统，优化光伏电站的功率因素，对提高系统的发电效率、降低能耗和减少系统损耗具有重要意义。
光伏组件输出功率偏低原因分析
光伏组件输出功率偏低原因分析摘要：光伏组件输出功率偏低将直接影响光伏电站发电量。
引起光伏组件输出功率偏低的主要原因有热斑效应、光伏组件隐裂、光伏组件接线盒内元器件故障。
本文通过以上原因对光伏组件开路电压变化进行分析，进一步分析判断光伏组件功率输出下降的原因。
关键词：光伏组件；功率；隐裂；热斑效应；汇流条；接线盒若3块电池中仅有一块电池片对应的一条汇流条烧毁将本电池片断路，且组件内电流能通过旁路二极管从负极流入正极。
则可能出现的现象有：a、1#汇流条或4#汇流条烧毁。
b、1#汇流条和3#汇流条同时烧毁。
c、2#汇流条和4#汇流条同时烧毁。
1.2.3接线盒内部故障时，组件开路电压变为1/3额定开路电压。
若3块电池片中仅有2块电池板各自对应的一条汇流条烧毁将2块本电池片全部断路，且组件内电流能通过旁路二极管从负极流入正极。
则可能出现的现象有：a、1#汇流条和4#汇流条同时烧毁。
b、1#汇流条和2#汇流条同时烧毁。
c、3#汇流条和4#汇流条同时烧毁。
1.2.4接线盒内部故障时，组件开路电压变为0V。
接线盒故障后开路电压为0分两种情况；接线盒内烧毁三个汇流条以上，且二极管全部正常，组件正负极将通过三个二极管单向导通，及在接线盒内电流可以从组件负极流入正极。
本组件在组串中相当于一根导线。
则可能出现的现象有：a、1#汇流条、2#汇流条、3#汇流条全部烧毁。
b、4个汇流条全部烧毁。
结束语本文通过对光伏组件工作原理进行分析，简化出光伏组件电路模型，使读者对光伏组件发电原理有了直观的认识。
同时对光伏组件接线盒各种故障情况下输出功率进行了定量分析，明确了光伏组件正常和异常工作时的开路电压及功率变化情况，希望本文能能对处理光伏组件故障提供借鉴。
参考文献：[1]郭家宝.光伏电站设计关键技术[M].中国电力出版社，2014.3作者简介：郭仁宏（1988--），男，甘肃平凉人，助理工程师，从事光伏电站生产技术管理工作。
（E-mail：zdjm_grh@）。
光伏设备接入后功率因数下降的原因
光伏设备接入后功率因数下降的原因近几年，我国光伏并网发电项目发展迅速，根据国家能源局统计数据，我国2014年光伏并网发电总装机量10.5GW，其中分布式2.05GW，2015年上半年总装机量7.73GW，分布式1.04GW。
随着装机容量的快速增长，光伏并网发电与原有电网兼容性问题日益显现，特别是分布式光伏并网项目，一般电网容量较小，容易出现兼容性问题，其中发生较多的是光伏设备投入后，原配电网出口功率因数下降至0.9以下，造成不良影响。
这里就我公司光伏逆变器在不同现场接入后功率因数下降问题和相应解决方法做一简单总结，也简单谈一下对分布式光伏电站设计的一些理解和建议。
首先说明一下功率因数相关公式：η=P/S，其中P为有功功率，S为视在功率，S2=P2+Q2，Q为无功功率，由公式可知，功率因数大小与系统有功功率P和无功功率Q相关，当Q为零时，功率因数为1，当Q小于零时，系统吸收无功，η为负值，当Q大于零时，系统输出无功，η为正值。
下面以几个例子分析一下光伏设备接入后功率因数下降的原因。
1例子一示意图如图1所示，某工厂通过一条10KV线路供电，变压器容量2000kVA，光伏发电设备总容量400kW，并网点在总400V配电柜，工厂原来安装有400V三相共补型SVC，电流电压采样点均在10kV变400V变压器下口。
在光伏设备投运前，系统功率因数稳定在0.9~0.95之间，光伏设备投运后，功率因数在0.7~0.9之间跳变。
图1分析：该分布式项目电网结构简单，并且光伏并网点接近总变压器，只有一台SVC设备，问题排除可逐步确认，首先通过工厂并网点电表确认光伏设备接入前系统的有功功率和无功功率，P为700kW，Q为300kVA，光伏设备接入后，P为350kW~500kW，Q为310kVA。
根据数据可见，光伏设备接入后系统无功基本无变化，因为光伏逆变器大多以单位功率因数运行，输出基本为全有功，系统功率因数下降原因主要为系统消耗有功功率有一部分由光伏设备提供，从电网吸收有功功率减少，因此根据公式η=P/S，功率因数降低。
某厂房400V配电段接入光伏发电系统后功率因数下降原因的分析
某厂房400V配电段接入光伏发电系统后功率因数下降原因的分析1引言太阳能屋顶光伏发电系统由光伏组件、光伏汇流箱、直流汇流柜、逆变器、交流并网开关柜及电气保护、监控和数据传输系统等部分组成。
其中，光伏组件、光伏汇流箱布置在建筑屋顶上，直流汇流柜、逆变器、交流并网开关柜及电气二次设备一般布置在建筑一楼新建的电气设备室内。
光伏发电系统的构成如图1所示：光伏发电工程每兆瓦装机容量需占地1.5万平米左右。
在建筑物屋顶建设光伏电站，节约了大量地面土地，并且所发电能一般就近接入建筑配电系统，送出线路长度短，系统损耗小，近年来得到了迅速发展。
2某3MWp屋顶光伏发电工程概况该工程建立在某厂区内6栋厂房建筑屋顶上，每个厂房屋顶装设峰值功率为240Wp的光伏多晶硅组件2100块，装机容量为504kWp，全厂6栋厂房总装机容量为3024kWp。
每个厂房屋顶光伏组件所发直流电通过逆变器逆变成400V交流电，就近直接接到各厂房的400V配电母线上，通过用户内部电网连接公用电网。
由于光伏装机容量较小，所发电力可在用户内部就地消化。
考虑到光伏装机容量不大且逆变器输出的电能中无功分量较小，原有配电段装设的无功补偿装置能提供足够的无功，无功功率可在就地平衡，故没有另外再装设无功补偿装置。
每个厂房400V配电变压器的容量均为2500kVA，而光伏装机容量为504kWP，满足《光伏电站接入电网技术规定》（Q／GDW617-2011）中要求的：小型光伏电站总容量原则上不宜超过上一级变压器供电区域内的最大负荷的25％。
图2示出了其中一个厂房的光伏并网电气接线情况，其余5个厂房的电气接线情况与此类似。
图中，虚线框内的光伏发电系统为新建工程，其余为厂房原有配电系统。
谐波滤波、无功补偿取样电流取自变压器低压侧进线总开关柜内的电流互感器。
3功率因数下降情况在屋顶光伏发电项目投运后，每天上午九、十点钟，太阳光照强度达到多晶硅组件工作条件，逆变器交流侧输出开始有电流流过。
光伏电源接入功率因数降低问题思考
光伏电源接入功率因数降低问题思考
袁昕天;史倩文
【期刊名称】《农村电工》
【年(卷),期】2022(30)2
【摘要】实际工作中,执行功率因数考核调整电费的用户时常出现如下现象:原来功率因数符合《供电营业规则》规定的要求,但光伏电源并网运行后其功率因数降低,而切除光伏电源后,其功率因数立即升高。
笔者现针对该问题进行分析,供参考。
1调整电费考核用功率因数计算方法为公平公正,功率因数的考核点设置在电力设施产权分界点,且考核用功率因数值以月用电量进行计算。
【总页数】2页(P30-31)
【作者】袁昕天;史倩文
【作者单位】江苏电力检修分公司盐城运维站;江苏盐城三新供电服务有限公司张庄供电所
【正文语种】中文
【中图分类】TM7
【相关文献】
1.分布式光伏电站接入配电网后r功率因数降低的解决方案
2.分布式光伏电源接入电网相关问题探讨
3.分布式光伏接入电网后对用户功率因数的影响分析
4.分布式光伏电源接入配电网过程中若干问题的探讨
5.分布式光伏接入电网后对用户功率因数的影响分析
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光伏发电并网对用户功率因数的影响研究
光伏发电并网对用户功率因数的影响研究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：功率因数；无功补偿；光伏发电；力调电费近年来，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.。
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，比对并网前后功率因数，发现用户反映情况确实存在.。
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.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.。
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光伏设备接入后功率因数下降的原因近几年，我国光伏并网发电项目发展迅速，根据国家能源局统计数据，我国2014年光伏并网发电总装机量10.5GW，其中分布式2.05GW，2015年上半年总装机量7.73GW，分布式1.04GW。
随着装机容量的快速增长，光伏并网发电与原有电网兼容性问题日益显现，特别是分布式光伏并网项目，一般电网容量较小，容易出现兼容性问题，其中发生较多的是光伏设备投入后，原配电网出口功率因数下降至0.9以下，造成不良影响。
这里就我公司光伏逆变器在不同现场接入后功率因数下降问题和相应解决方法做一简单总结，也简单谈一下对分布式光伏电站设计的一些理解和建议。
首先说明一下功率因数相关公式：
cosΦ= P/S，其中P为有功功率，S为视在功率，
S^2=P^2+Q^2，Q为无功功率，
由公式可知，功率因数大小与系统有功功率P和无功功率Q相关，当Q为零时，功率因数为1，当Q小于零时，系统吸收无功，cosΦ为负值，当Q大于零时，系统输出无功，cosΦ为正值。
下面以几个例子分析一下光伏设备接入后功率因数下降的原因。
1 例子一
示意图如图1所示，某工厂通过一条10kV线路供电，变压器容量2000kVA，光伏发电设备总容量400kW，并网点在总400V配电柜，工厂原来安装有400V三相共补型SVC，
电流电压采样点均在10kV变400V变压器下口。
在光伏设备投运前，系统功率因数稳定在0.9~0.95之间，光伏设备投运后，功率因数在0.7~0.9之间跳变。
分析：该分布式项目电网结构简单，并且光伏并网点接近总变压器，只有一台SVC设备，问题排除可逐步确认，首先通过工厂并网点电表确认光伏设备接入前系统的有功功率和无功功率，P为700kW，Q为300kVA，光伏设备接入后，P为350kW~500kW，Q为310kVA。
根据数据可见，光伏设备接入后系统无功基本无变化，因为光伏逆变器大多以单位功率因数运行，输出基本为全有功，系统功率因数下降原因主要为系统消耗有功功率有一部分由光伏设备提供，从电网吸收有功功率减少，因此根据公式cosΦ= P/S，功率因数降低。
从数据中同样可以看出，在光伏设备未接入前，系统无功Q为300kVA，其值偏大，一般SVC设备设定补偿起始功率因数为0.95左右，而现场功率因数低于该值，怀疑现场
SVC设备运行不正常，经现场检查，SVC设备所有电容全部投入，怀疑SVC设备容量不足，因SVC设备为工厂方面原有设备，而且使用时间较长，检查和维修均不方便，因此放弃通过调整SVC提高功率因数的方案。
现场将光伏逆变器输出更改为无功给定模式，调整逆变器使总无功输出为200kVA，再次投入使用后，观察并网点数据。
P为350kW~500kW。
Q为100kVA，功率因数保持在0.95以上，至此问题解决。
2 例子二
某工厂通过一台1000kVA容量变压器供电，光伏设备总容量200kW，同样配有SVC 设备，光伏设备接入前系统功率因数0.95~0.97之间，光伏设备接入后，功率因数0.3~0.7之间。
分析：同样先通过工厂总并网点电表观察光伏设备接入前后有功无功变化，接入前P 为200~300kW，Q为30kVA，接入后P为50~150kW，Q为70~110kVA。
通过数据可以看出光伏设备接入后系统总无功上升较多，检查SVC设备后发现，电容组投切不正常，有时会出现报警，全部电容同时切出状况，查询无功补偿控制器手册，报警原因为系统电流谐波超标，为保护电容器，因此将其切出。
通过在网上查找相关资料，具体的原因是因为在光伏设备接入后，由于逆变器以单位功率因数输出，而且电流谐波含量较少，可以认为其提供了部分基波电流，流经变压器的基波电流因而减小。
而系统中的谐波电流没有变化，这样在谐波滤波、无功补偿的取样点，即变压器低压侧，电流谐波相对含量就变大了，也就是无功补偿控制器计算出的THD值变大了，当这个值超过报警值时，SVC设备就无法正常进行无功补偿了。
现场处理方法为修改无功补偿控制器THD保护值，保证在THD相对较大情况下也可以正常运行，但这种方案存在一定风险，有可能导致SVC的电容组损坏。
如果想要从根本上解决，最好的方法是将SVC更换为APF设备，在补偿无功的同时也可以补偿谐
波，就不会出现谐波超标问题。
通过这个项目我们可以看出，虽然光伏接入容量满足了小于其上级变压器容量25%的限制，但实际运行时仍可能出现问题，在设计中应当充分考虑用户实际用电功率，光伏设备总功率可以配置为实际用电功率的一半，这样对电网的影响一般较小，各配电设备基本都可不受影响正常运行。
3 例子三
示意图如图2所示，某工厂通过一条10kV线路供电，变压器容量2000kVA，400V 线路共分为5个车间，每个车间400kVA，均配有SVC设备，光伏设备总量400kW，接入点为焊接车间400V配电柜下口，该车间SVC设备采样点也为该配电柜。
光伏设备接入前，10kV并网点功率因数0.95左右，光伏设备接入后，功率因数下降到0.8左右。
分析：首先可以很明显的看出该项目设计的不合理，光伏设备并网点选在一个车间母线上，与该车间用电功率几乎相等，线路很容易出现逆流情况，对补偿设备和采集设备都有较大影响。
因为光伏接入在焊接车间支路母线，因此从焊接车间接入上级母线接入点电表读数开始
分析，在光伏接入之前，P为190~260kW，Q为30kVA，光伏设备接入后，P为
-50~-100kW，Q为-250kVA。
在光伏设备接入后，焊接车间SVC设备所有电容全部切出，功率因数显示-0.1~-0.3，很明显SVC检测到的有功功率和无功功率不正确，导致其工作异常。
将光伏设备从系统断开，将SVC电容手动全部切出，观察电表显示P为190~260kW，Q为250kVA，逐台并入光伏设备，观察到电表有功功率P逐渐减小，Q基本不变，当P 减小到负值后，Q由250kVA变为-250kVA，至此问题原因找到，是因为无功补偿控制器不兼容逆向功率，导致测量结果错误，从而错误的控制电容器切出，最终导致总并网点功率因数下降。
具体解决方法为更换新型号无功补偿控制器，禁用控制器的自动检测接线功能，重新接入光伏设备，观察焊接车间电表显示P为-50~-100kW，Q为30kVA，总并网点功率因数恢复正常。
4 总结
通过以上三个实际例子，基本上可以总结出解决这类问题的方法，首先确定光伏设备接入母线，其次确认该母线上无功补偿设备采样点，最后根据母线总出口电表数据分析问题原因。
有的时候原因很容易找到，但是解决起来很困难，在项目整体施工都完成的情况下更换并网点，或者原本不会出现逆流的支路现在会出现逆流，这些问题有时只能采取临时方案或者妥协放任低功率因数，再者只能多花钱采购功能更强大的无功补偿设备，无论对用户还是对设备厂商都是不愿看到的，因此在项目初期就做好设计才能从根本上避免问题的出现。
项目设计首先需要确定的是容量，根据客户需求容量分析现有线路、变压器、并网点是否满足要求，小型光伏电站总容量原则上不宜超过上一级变压器供电区域内的最大负荷的25％。
这里不超过最大负荷的25%对所有支路都要分别考虑，特别是每个支路都有独立无
功补偿设备的时候，比较好的设计是把光伏设备分散在不同支路并网，这样对单个支路的影响可以减到最小。
其次设计中需要考虑的是总体母线或者支路中的负载情况，对于负载变化频繁而且功率波动较大的支路不宜选为光伏接入点，光伏设备的加入可能加大该支路功率的波动，造成支路电压和频率变化，严重时会导致逆变器脱网，负载损坏等，同时线路电压、电流谐波也有可能受到影响，导致对谐波敏感设备不能正常工作。
设计中最好提前了解用户配电网中已有的无功补偿或者APF等设备，对光伏设备接入相应支路可能造成的影响提前做好预案，一旦出现情况可以有方案进行补救。
最好能够提前了解相关设备的功能和参数，有条件的可以提前测试性能和保护值。
以上几点就是对分布式电站设计中功率因数相关问题的一些小建议，希望能给大家在电站设计中做个参考，其中例子只是对特定项目的一些总结，难免有所疏漏，其他现场的实际情况可能存在不同，具体问题还要具体分析，如果大家在电站设计中有什么好的想法欢迎来电交流。