從事新能源業務的人經常會與變壓器打交道。例如,戶用光伏業務人員會說,這個村的屋頂面積和質量都不錯,就是村里的變壓器容量不夠。再比如,綜合能源業務人員會說,這個擬擴建工廠的變壓器增容投資,可以通過分布式光伏+儲能進行替代,從而達到綠色+節約投資費用的目的。
那變壓器容量到底是什么概念呢?
變壓器容量的單位是kVA(千伏安)。我們知道電壓乘以電流等于功率,那kVA(千伏安)與kW(千瓦)是不是一個概念呢?
kVA(千伏安)是視在功率,是指電源提供的總功率。
變壓器除了要給用電設備提供有功功率以外,還需要提供無功功率。之所以要提供無功功率,是因為用電設備里面的電容一直在充電放電,需要占用電變壓器一部分容量。
kW(千瓦)是有功功率,是指用設備實際消耗的功率。
有功功率,會將電能轉換為其他形式能量,比如空調制冷、熱得快加熱、新能源車行駛等。
kVar(千乏)是無功功率,是指沒有真正消耗、只是暫存的那部分功率。
用電設備里面有電容/線圈,設備用電時電容/線圈就會一直處于充放電狀態,并未實際消耗電能,所以這一部分功率叫無功功率。無功功率比較抽象,舉例來講,40瓦的日光燈,除需40瓦有功功率來發光外,還需80乏左右的無功功率供鎮流器的線圈建立交變磁場。
三者的關系比較清晰,就像我們熟悉的直角三角函數:
(視在功率)2=(有功功率)2+(無功功率)2
所以kVA(千伏安)與kW(千瓦)不是同一個概念,但關系非常密切。事實上,功率因數將兩者串聯起來。功率因數=有功功率/視在功率,功率因數一般用cosφ表示。但生活中,我們一般說有功功率=視在功率*功率因數。
變壓器容量一般要做冗余設計,冗余量一般為10%,即實際可用容量為90%。與此同時,電力公司一般要求功率因數不低于90%。經此折算,電壓器標注的容量kVA(千伏安)乘以兩個90%即約0.8之后,可以得出各用電設備的總功率上限。
例如,回到本文開頭的場景,村里的變壓器標準容量是1000kVA,現有用電設備500kW,可以裝多少戶用光伏呢?1000kVA*0.8等于800 kW,所以新增戶用光伏不得超過300kW。