一、基礎(chǔ)電氣常識(shí)說(shuō)明

1. 視在功率 S、有功功率 P、無(wú)功功率 Q

視在功率：交流電路中電壓與電流的乘積，通常用于表示用電 / 供電設(shè)備的容量，為標(biāo)量（無(wú)符號(hào)）。基本表達(dá)式為：
S=UI

有功功率：交流電路中電阻元器件消耗的功率，具有正負(fù)屬性：

P 為 “+” 時(shí)，代表設(shè)備（或系統(tǒng)）從外界吸收功率；

P 為 “-” 時(shí)，代表設(shè)備（或系統(tǒng)）向外界輸出功率。
例如，發(fā)電機(jī)、光伏逆變器、風(fēng)電變流器等發(fā)電設(shè)備工作時(shí)，有功功率為 “-”（向外輸出功率）；幾乎所有用電負(fù)荷的有功功率為 “+”（從外界吸收功率）?；颈磉_(dá)式為：
P=UIcosφ=S·cosφ

無(wú)功功率：交流電路中電感或電容元件與電源之間的能量交換功率，不消耗能量，具有正負(fù)屬性：

Q 為 “+” 時(shí)，代表感性無(wú)功（電感性負(fù)載的電流相位滯后電壓）；

Q 為 “-” 時(shí)，代表容性無(wú)功（電容性負(fù)載的電流相位超前電壓）。
基本表達(dá)式為：
Q=UIsinφ=S·sinφ

三者關(guān)系為：
S=√(P2+Q2)

2. 功率因數(shù) cosφ

功率因數(shù)是交流電路中有功功率與視在功率的比值，基本表達(dá)式為：
cosφ=P/S=P/√(P2+Q2)=1/√[1+(Q/P)2]

功率因數(shù)的符號(hào)具有雙重含義：

與無(wú)功功率方向相關(guān)：系統(tǒng)輸出無(wú)功功率時(shí)，功率因數(shù)為正；吸收無(wú)功功率時(shí)，功率因數(shù)為負(fù)（該定義與有功功率方向關(guān)聯(lián)，是電力系統(tǒng)的常規(guī)約定）。例如，發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)輸出無(wú)功時(shí)功率因數(shù)為正，從電網(wǎng)吸收無(wú)功時(shí)為負(fù)。

與負(fù)載屬性相關(guān)：在特定場(chǎng)景下，正號(hào)表示感性負(fù)載（如傳統(tǒng)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)，產(chǎn)生感性無(wú)功），負(fù)號(hào)表示容性負(fù)載（如變頻器、整流器、充電樁等電力電子非線性負(fù)載，產(chǎn)生容性無(wú)功）。

二、現(xiàn)場(chǎng)功率說(shuō)明

1. 現(xiàn)場(chǎng)接線示意圖

2. 拓?fù)浞治?/p>

為便于分析現(xiàn)場(chǎng)功率特性，將系統(tǒng)拓?fù)涞刃殡p電源供電結(jié)構(gòu)：電源 1 為市電，電源 2 為光伏電源。

計(jì)量點(diǎn)功率關(guān)系

計(jì)量點(diǎn)（多功能表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，如圖中紅點(diǎn)所示）的有功功率 P?、無(wú)功功率 Q?、視在功率 S?及功率因數(shù)的關(guān)系如下：

計(jì)量有功功率：P?=P?+P?（P?為負(fù)載消耗的有功功率，P?為光伏輸出的有功功率）

計(jì)量無(wú)功功率：Q?=Q?（Q?為負(fù)載消耗的無(wú)功功率）

計(jì)量視在功率：S?=√(P?2+Q?2)

計(jì)量功率因數(shù)：cosφ=P?/S?=P?/√(P?2+Q?2)=1/√[1+(Q?/P?)2]

計(jì)量點(diǎn)功率因數(shù)的正負(fù)特性

由上述公式可知，計(jì)量點(diǎn)功率因數(shù) cosφ 的符號(hào)與 P?直接相關(guān)，而 P?=P?+P?的數(shù)值由負(fù)載消耗有功 P?（正值，因負(fù)載吸收有功）與光伏輸出有功 P?（負(fù)值，因光伏輸出有功）共同決定。由于光伏發(fā)電功率與負(fù)載消耗功率均為波動(dòng)值，P?的正負(fù)會(huì)隨兩者關(guān)系變化：

當(dāng)光伏輸出功率 | P?|＜負(fù)載消耗功率 P?時(shí)，P?為正值，對(duì)應(yīng)功率因數(shù)為正；

當(dāng)光伏輸出功率 | P?|＞負(fù)載消耗功率 P?時(shí)，P?為負(fù)值，對(duì)應(yīng)功率因數(shù)為負(fù)。

3. 治理原理分析

由功率因數(shù)公式 cosφ=1/√[1+(Q?/P?)2] 可知，cosφ 與（Q?/P?）呈反相關(guān)：（Q?/P?）越小，cosφ 越大；反之則越小。結(jié)合 Q?/P?=Q?/（P?+P?），提高功率因數(shù)的途徑包括：

減小分子 Q?：通過(guò) SVG（靜止無(wú)功發(fā)生器）調(diào)節(jié)負(fù)載無(wú)功功率 Q?，降低其有效值；

變大分母（P?+P?）：因 P?為正值、P?為負(fù)值，需變大負(fù)載消耗有功 P?或減小光伏輸出有功 | P?|（但受實(shí)際工況限制）。

實(shí)例驗(yàn)證：

當(dāng)光伏不發(fā)電（P?=0）時(shí)，P?=P?，功率因數(shù)顯著提高（如圖 2-3-1 所示）；

當(dāng)光伏輸出功率 | P?|＞負(fù)載消耗功率 P?時(shí)，P?為負(fù)值，功率因數(shù)隨兩者差值變大而降低（如圖 2-3-2 所示）。

4. 經(jīng)濟(jì)性分析

在含光伏輸入的多電源供電系統(tǒng)中，單點(diǎn)（市電變壓器計(jì)量點(diǎn)）功率因數(shù)的影響因素可歸納為：
① 降低負(fù)載無(wú)功 Q?（通過(guò) SVG 調(diào)節(jié)）；
② 減小光伏輸出有功 P?（絕對(duì)值）；
③ 變大負(fù)載消耗有功 P?。

從經(jīng)濟(jì)性角度分析：

負(fù)載有功 P?與生產(chǎn)運(yùn)行直接相關(guān)，無(wú)法主動(dòng)調(diào)節(jié)；且 P?越大，市電電費(fèi)越高，故 P?越小經(jīng)濟(jì)性越優(yōu)。

光伏電價(jià)低于市電電價(jià)，且光伏倒送電網(wǎng)通常有補(bǔ)貼，故光伏輸出有功 P?越大（絕對(duì)值越大），市電電費(fèi)支出越少，經(jīng)濟(jì)性越優(yōu)。

三、安科瑞電能質(zhì)量治理產(chǎn)品在低壓配電光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

1. 有源電力濾波器（APF）

在低壓配電含光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中，光伏逆變器等設(shè)備運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生豐富的諧波，嚴(yán)重威脅電能質(zhì)量。安科瑞的有源電力濾波器（APF）可有效應(yīng)對(duì)這一問(wèn)題。其工作原理是通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電流，準(zhǔn)確分離出諧波電流分量，隨后利用內(nèi)部的 PWM 變流技術(shù)，快速生成與諧波電流幅值相等、相位相反的補(bǔ)償電流注入系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì) 2 - 51 次諧波的濾除。在光伏電站場(chǎng)景中，APF 安裝于逆變器輸出側(cè)或低壓配電母線處，能顯著降低諧波含量，保障其他設(shè)備免受諧波干擾，穩(wěn)定運(yùn)行，提升系統(tǒng)整體可靠性 。

2. 靜止無(wú)功發(fā)生器（SVG）

如前文所述，系統(tǒng)功率因數(shù)受負(fù)載無(wú)功及光伏有功輸出波動(dòng)影響。安科瑞的靜止無(wú)功發(fā)生器（SVG）在此發(fā)揮關(guān)鍵作用。它基于全控型電力電子器件 IGBT，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)電壓、電流，迅速計(jì)算并生成所需無(wú)功功率，實(shí)現(xiàn)對(duì)感性或容性無(wú)功的快速雙向補(bǔ)償。在低壓配電含光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中，SVG 可安裝于市電與光伏電源的并網(wǎng)點(diǎn)或靠近主要負(fù)載處。當(dāng)光伏輸出功率變化導(dǎo)致無(wú)功需求改變，或負(fù)載呈現(xiàn)出復(fù)雜無(wú)功特性時(shí)，SVG 能毫秒級(jí)響應(yīng)，動(dòng)態(tài)調(diào)整無(wú)功補(bǔ)償量，確保功率因數(shù)穩(wěn)定在較高水平，降低線路損耗，提升電網(wǎng)輸電能力 。

3. 電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置（APView500）

準(zhǔn)確地掌握系統(tǒng)電能質(zhì)量狀況是實(shí)施有效治理的前提。安科瑞的電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置 APView500 可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)的電壓偏差、頻率偏差、三相電壓不平衡、電壓波動(dòng)和閃變、諧波畸變、電壓暫升 / 暫降 / 短時(shí)中斷等關(guān)鍵電能質(zhì)量參數(shù)。在低壓配電含光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中，將 APView500 安裝于并網(wǎng)點(diǎn)或關(guān)鍵負(fù)荷回路，能持續(xù)采集數(shù)據(jù)，并依據(jù) IEC61000 - 4 - 30 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行深度分析，生成詳細(xì)報(bào)告。運(yùn)維人員借此可及時(shí)察覺(jué)電能質(zhì)量問(wèn)題，追溯問(wèn)題根源，為合理配置 APF、SVG 等治理設(shè)備提供科學(xué)、可靠的數(shù)據(jù)支撐，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)電能質(zhì)量的監(jiān)控與精細(xì)化管理 。

4. 混合動(dòng)態(tài)濾波補(bǔ)償裝置（ANSVG - G - A）

針對(duì)低壓配電含光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中既存在諧波污染又需進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)膹?fù)雜工況，安科瑞的混合動(dòng)態(tài)濾波補(bǔ)償裝置（ANSVG - G - A）展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。該裝置以并聯(lián)方式接入配電系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電流分量，運(yùn)用控制算法，準(zhǔn)確計(jì)算出系統(tǒng)所需的無(wú)功分量及諧波分量，隨后利用三相全橋換流電路，實(shí)時(shí)生成并注入相應(yīng)的無(wú)功與諧波補(bǔ)償電流。其不僅能有效補(bǔ)償無(wú)功功率，提升功率因數(shù)，還能有效治理系統(tǒng)諧波，消除諧波對(duì)設(shè)備的損害，解決傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償裝置無(wú)法兼顧諧波治理的難題，為系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行提供堅(jiān)實(shí)保障 。

四、總結(jié)

通過(guò)對(duì)電氣常識(shí)、功率關(guān)系及功率因數(shù)影響因子的深入剖析可知，含光伏輸入的低壓配電系統(tǒng)中，末端瞬時(shí)功率因數(shù)（變壓器計(jì)量點(diǎn) cosφ）受負(fù)載功率、光伏功率、無(wú)功補(bǔ)償?shù)榷嘁蛩鼐C合作用，波動(dòng)范圍廣泛且規(guī)律復(fù)雜。

從經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)，在含光伏輸入場(chǎng)景下，若電費(fèi)單中力率不低于 0.9，可獲得力調(diào)電費(fèi)獎(jiǎng)勵(lì)，實(shí)現(xiàn)利益至大化。因此，在關(guān)注功率因數(shù)提升策略時(shí)，應(yīng)聚焦電力公司每月的力率考核標(biāo)準(zhǔn)（目標(biāo)≥0.9）及力調(diào)電費(fèi)的獎(jiǎng)罰情況，而非過(guò)度糾結(jié)于瞬時(shí)功率因數(shù)的頻繁波動(dòng)。安科瑞的電能質(zhì)量治理產(chǎn)品為改善系統(tǒng)功率因數(shù)、提升電能質(zhì)量提供了有效的解決方案，通過(guò)合理配置與應(yīng)用這些產(chǎn)品，可顯著優(yōu)化低壓配電含光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行性能，降低用電成本，助力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、綠色運(yùn)行 。