在电力生产、输送和使用环节中,有个关键的指标叫功率因数(cosφ),它是有功功率与视在功率(轴功率)的比值,这个比值越高,说明系统的运行效率越高。玺丰新能源各发电站接入系统批复的发电功率因数为0.8,这个指标实际上是压着发电企业要具备向电网提供足够的无功电量、以稳定电网的安全运行;至于实际上要输送多少无功电量上网,则由用电户的负载性质决定的,这个指标的量化含义是:每发100千瓦的有功电量,就要向电网提供73千乏的无功电量,这个无功电量是没有电费收益的,相反它需要占用发电机组的有效轴功率,分析电网考核用电户功率因数的实质目的,就是要通过“无功电量就地平衡”,使电力输送和变、配电设备达到高效运行,将无功电量导致的能量损耗降到最低状态。其最理想的工况是:既不从电网下载无功电量,也不向电网反送无功电量(过补)。
结合煤矿的用电情况和发电设备运行的特性进行分析,结论是实现“无功电量就地平衡”的途径有两个:一是煤矿需要多少无功电量、电站就发多少无功电量;二是通过无功补偿设备满足煤矿缺多少无功电量、就补偿多少无功电量。前者受限于发电机组是采用定比功率因数控制模式,没有自动跟踪功能;后者受限于传统的无功补偿设备是采用分级投切方式,效果不是“欠补”就是“过补”,而且当存在富余反向上网电量时,因电流、电压的相位出现逆转,使传统无功补偿设备的控制程序无法作出正确的判别,陷入形同虚设的状态,以致于2017年度兴隆和岩脚煤矿频频出现高额无功力调罚款。
通过与发电设备厂家勾通探讨,设想实现发电机组自动跟踪无功需求量的控制模式,结果是技术配套太复杂,存在是否能成功的风险,而且造价高;只能从无功补偿这方面想办法了,针对传统无功补偿设备分级投切方式的短肋,只要实现细分接近于无级,就能克服非“欠补”即“过补”的问题,借鉴变频IGBT和PWM技术的原理,再多方联系涉行厂家,最后推荐了能实现无级细分补偿的“SVG”产品,目前已安装“SVG”无级补偿产品的兴隆、岩脚和苍海煤矿,下网用电功率因数均在0.90以上,实现了需要多少补多少、过剩多少减多少的无级跟踪补偿,只要辅以恰当的维护和投运管理,扎实做到“无功电量就地平衡”,稳住拿“无功力调奖励”的角色,就可以豪迈地跟“无功力调罚款”说Bye Bye!
功率因数指标实际上是一个“技术杠杆”,对电力源端来说,它是无功与有功相互转换的函数值,数值越高、代表有功电量成分越高,数值越低、代表无功成分越高,理解透它、掌控和利用好它,能为企业获取更好的效益;作为发电企业的玺丰新能源,自然是力求功率因数越高越好了,下属发电站的机组功率因数,从0.85~0.88经几次调整,现设定为0.95~0.96,实际平均运行功率因数在0.93以上,这个指标变化的含义是:相同机组容量和瓦斯气源条件下(恒定轴功率),每升高0.01就代表多发有功电量1%,如功率因数为0.88时的年度发电量为9000万度,则功率因数升至0.93时对应的年度发电量则为9450万度,而且电力输送的能量损耗也会有所下降。