摘要：近年来，光伏相关行业的发展越来越快，而由于投运的光伏电站数量过多，在运行期间，发现电站的无功补偿容量配置上存在相对较大的问题，会直接影响到初期的投资，会导致后期维修以及维护费用增加，以及会出现光伏电站无功补偿运行不经济的现象。本文对光伏发电项目容性无功补偿容量进行了研究分析
关键词：光伏发电项目；无功补偿容量
一 关于光伏发电
在目前，国家大力的推广分布式的光伏发电，允许个体建设光伏发电设备设施来进行发电，并且会将其并入我国的电网输电线路中。所谓分布式光伏发电就是指运用光伏组件，能将太阳能直接的转化为电能的分布式的发电系统。这是一种新型的，并具有广阔的发展前景的发电以及对能源综合利用的方式，其提倡就近原则进行发电，以及就近的进行并网，就近的进行能量的转换，同时满足就近的使用原则。该技术不仅能够有效的提高等规模的光伏电站的发电量，还可以有效的解决电压在升压以及长距离输送中电能损耗问题。
二 光伏发电的优势
光伏发电的主要优点体现在以下几个方面：
（1）太阳光普照大地，无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用勿须开采和运输。
（2）开发利用太阳能不会污染环境，因为它是最清洁的能源之一，这在环境污染越来越严重的今天是极其宝贵的。
（3）根据计算每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨标煤，是现今世界上可以开发的能源中储量最大的。根据目前太阳产生核能的速率进行估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命约为几十亿年，因此从理论上讲太阳的能量是取之不尽用之不竭的。
（4）其建设周期短，获取能源花费的时间短。
在当今世界，太阳能的资源是非常丰富的，且分布相当广泛，是一种可再生的新型能源。而在现今，全世界的环境污染以及资源的短缺问题已非常严重，是世界的关注焦点，而太阳能的光伏发电的安全以及便利和清洁的特点是其成为全世界非常关注的发展趋向。太阳能光伏的应用非常广泛，且产品多样适应也多种需求，并且，改变了过去只能在电厂发电的局限，是非常值得去研究和探讨的一种技术。
三 无功补偿的概念及原理
电网中的电力负荷如电动机以及变压器等，大部分属于感性负荷，在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，这就是无功补偿。无功补偿的基本原理：电网输出的功率包括两部分，（1）有功功率，直接消耗电能，把电能转变为机械能、热能、化学能或声能，利用这些能作功。（2）无功功率。不消耗电能，只是把电能转换为另一种形式的能，这种能作为电气设备能够作功的必备条件，且这种能是在电网中与电能进行周期性转换，这部分功率称为无功功率。无功补偿的具体实现方式：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。
四 影响光伏发电电源能耗系数的因素
光伏发电在将太阳能转化成电能，并输送到电网的过程中，不可避免的会有能量的损耗，从而影响着光伏发电的效率，最终影响着光伏发电的经济效益。影响光伏发电能源系数的因素有一下几点。
4.1光伏阵列的能量损耗
4.1.1倾斜角。光伏发电中的光伏列阵的倾斜角能在0°至90°之间任意设定，一般是根据当地的纬度进行设置，用以获得最低的能量损耗。但是由于小于10°的倾斜角起不到降雨自动清洗的功能，长期使用就会造成污渍。必须要经过人工清洗，因此，应尽量将倾角大于10°。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同时，对于降雪较多的区域，超过45°的倾斜角就可以使光伏阵列的积雪自动落下，所以，这些地区通常都是将倾角大于45°。因为受到地理环境的影响限制，光伏阵列的倾角并不是所在纬度在最适宜倾斜角，从而造成了能量的损耗。
4.1.2遮蔽。由于光伏发电的周围通常是树木或者是电线杆等障碍物，所以随着时间的推移，这些障碍物的阴影就可能会覆盖在光伏阵列上，从而产生遮蔽效应。而光伏阵列中被遮蔽的电池就会失去电压，在阵列中表现为负载，从而造成局部的损耗。然而其他的电池则需要提供更高的电压，以此来补偿遮蔽电池所失去的电压，从而降低了电流，造成更高的功率损耗。
4.1.3温度。温度的高低也会对光伏发电的能量损耗造成较大的影响。太阳能电池具有温度越高自身光电压越低的特性，其工作温度与参考温度相比每升高1摄氏度，太阳能电池的输出电压将降低0.5%，而电流的增加远没有电压的降低多，因此会增加光伏阵列的能量损耗。
4.1.4失谐。由于光伏阵列的组件电流具有恒流的特性，组件串联后表现为木桶效应，电流表现为最小电流值，因此应当选择输出电流一致的组件进行串联，避免1+1<2造成的能量损耗。
4.2直流线路的能量损耗
光伏发电直接发出的直流电的电流值相对较大，在流经直流线路时就会出现不可避免的能量损耗，一般会采用增大直流线路导体截面的面积来降低电阻，以此来减小直流线路能量损耗，同时，也可以采用增加串联电池数量的方式，提高直流电压，致使电流减小，以此来降低直流线路的能量损耗。
4.3变压器的能量损耗
光伏发电需要经过变压器作升压变换至电网电压才可以与电网相连接，由于长期工作于运行状态，变压器的能量损耗也不容忽视，变压器的效率每降低1%对整个光伏发电来说造成的能量损耗都是十分巨大的。
4.4逆变器的能量损耗
在光伏发电中，必须要通过逆变器将直流电转化成交流电，在这个过程中就会产生一定的能量损失，通常可以分为待机损耗或者是半导体损耗。而由于光伏发电长期保持运行，所以逆变器的效率是非常重要的，直接影响着整个光伏发电的电能源的能耗系数，而我国国内的逆变器效率普遍是在93%至97%之间，而国外的则可以达到98%。
五 容量设置过大的负面影响
太大的容量配置要求使得对设备的购置以及维护和安装费用增加。使得初期的投资过大，后期的维护量增加。单组电容器组容量过大时，会造成过补偿现象，同时，也会引起电站侧电压抬升过大，引起过电压的可能性增加。由于存在着容量越大基础损耗增加越大的情况，会造成补偿变压器的空载损耗以装置的冷却损耗等损耗的增加。总之，会造成成本过高和费用增多，并会降低使用效率和经济效益。
六 结束语
当前，光伏发电是国家所扶持的一种新型的能源行业，虽然光伏发电站中的逆变器已实现了无功调节的功能，但是，光伏发电自身仍需具备一定的无功备用的容量来用在电网出现故障及异常的时候，并能向电网提供无功的支持，防治电压崩溃。通过合理科学的计算光伏电站的无功消耗，得出合理的无功补偿容量配置，避免依靠传统算法配置过大容量的无功补偿装置，从而加强光伏电站的投资效益。
参考文献
[1] 霍沫霖 中国光伏发电成本下降潜力分析, 2012.
[2] 李英来, 赵沛虎.光伏发电接入电网在我国的适用性及存在问题的探讨,2010.
[3]姚天亮,郑昕,杨德洲,等.打捆并网方式下光伏电站无功补偿及谐波问题[J].电力建设，2011,32（8）：24-28
[4]GB/T29321-2012,光伏发电站无功补偿技术规范[S],2011（20）.
作者简介
王利刚，男，身份证号：65230119861127xxxx。
论文作者:王利刚
论文发表刊物:《电力设备》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/22
标签：光伏论文; 能量论文; 电网论文; 功率论文; 电能论文; 电压论文; 阵列论文; 《电力设备》2017年第24期论文;