从事新能源业务的人经常会与变压器打交道。例如,户用光伏业务人员会说,这个村的屋顶面积和质量都不错,就是村里的变压器容量不够。再比如,综合能源业务人员会说,这个拟扩建工厂的变压器增容投资,可以通过分布式光伏+储能进行替代,从而达到绿色+节约投资费用的目的。
那变压器容量到底是什么概念呢?
变压器容量的单位是kVA(千伏安)。我们知道电压乘以电流等于功率,那kVA(千伏安)与kW(千瓦)是不是一个概念呢?
kVA(千伏安)是视在功率,是指电源提供的总功率。
变压器除了要给用电设备提供有功功率以外,还需要提供无功功率。之所以要提供无功功率,是因为用电设备里面的电容一直在充电放电,需要占用电变压器一部分容量。
kW(千瓦)是有功功率,是指用设备实际消耗的功率。
有功功率,会将电能转换为其他形式能量,比如空调制冷、热得快加热、新能源车行驶等。
kVar(千乏)是无功功率,是指没有真正消耗、只是暂存的那部分功率。
用电设备里面有电容/线圈,设备用电时电容/线圈就会一直处于充放电状态,并未实际消耗电能,所以这一部分功率叫无功功率。无功功率比较抽象,举例来讲,40瓦的日光灯,除需40瓦有功功率来发光外,还需80乏左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场。
三者的关系比较清晰,就像我们熟悉的直角三角函数:
(视在功率)2=(有功功率)2+(无功功率)2
所以kVA(千伏安)与kW(千瓦)不是同一个概念,但关系非常密切。事实上,功率因数将两者串联起来。功率因数=有功功率/视在功率,功率因数一般用cosφ表示。但生活中,我们一般说有功功率=视在功率*功率因数。
变压器容量一般要做冗余设计,冗余量一般为10%,即实际可用容量为90%。与此同时,电力公司一般要求功率因数不低于90%。经此折算,电压器标注的容量kVA(千伏安)乘以两个90%即约0.8之后,可以得出各用电设备的总功率上限。
例如,回到本文开头的场景,村里的变压器标准容量是1000kVA,现有用电设备500kW,可以装多少户用光伏呢?1000kVA*0.8等于800 kW,所以新增户用光伏不得超过300kW。