最近，光伏系統與原有配電系統的兼容問題得到了大家的關注，因為電網的功率因數達不到電網公司的要求而受到罰款的情況也時有發生，小固將從功率因數概念入手，分析事例，最后給出建議和問題處理辦法。

功率因素的概念

在交流電力系統中，有三種常用的功率表征量：有功功率P、無功功率Q和視在功率S，他們之間的三角關系如下圖：

而功率因數就是：

cosφ=P/S=P/(P2+Q2)1/2

有功功率可以看做交流電路中阻性負載消耗的功率，而無功功率主要由電路中感性負載決定。

在國內分布式光伏商業項目中，安裝光伏系統后，原有配電網功率因數下降主要原因：

原有補償設備實際可用補償容量不足；

補償設備檢測點選擇不正確；

電網中負載帶來的諧波較大，補償電容器無法正常投切。

而補償設備實際可用容量不足和檢測點位置選擇不正確，是問題的主要原因。

事例分析

項目現場電網、負載、無功補償設備和光伏系統接線示意如下：

項目現場檢查

檢查無功補償裝置，發現由于使用時間過長，有一些交流接觸器損壞，同時補償電容的容量也有所衰減；

在配電網中所有設備工作時，電表顯示的有功功率會隨著光伏系統功率增大而減小，從而功率因數減小；

暫時關閉‘其他感性負載’，電表顯示有功功率和無功功率同時降低，計算得出的功率因數較小；

暫時關閉光伏系統，電表顯示的有功功率增加，無功功率變化較小，計算得到的功率因數在0.91附近波動，也會有低于0.9的情況；

功率因數下降的原因如下：

配電網中，無功補償裝置可用容量較小；

沒有安裝光伏系統之前，配電網的功率因數在臨界狀態，“其他感性負載”和“照明等阻性負載”決定了配電網功率因數；當安裝光伏系統后，由于光伏系統的功率因數接近1，即輸出功率基本為有功功率，照明等阻性負載直接從光伏系統取得功率，而“其他感性負載”的無功功率還是來自電網，因此導致配電網功率因數降低；

無功補償裝置的檢測點選擇錯誤，現場的無功補償裝置只能補償“空壓機等感性負載”，而不能補償配電網中的“其他感性負載”，導致并網點的功率因數降低。

項目整改

將無功補償裝置的檢測點后移至變壓器的出線側，即如下圖：

評估配電網中感性負載、阻性負載和光伏系統之間關系，按照功率因數三角形得出需要補增的無功補償容量。

施工完成后，觀察一個月，項目功率因數正常。

建議和處理辦法

項目開始之前，明確：

自發自用、余電上網的分布式光伏系統的容量盡量不要超過上級變壓器容量的30%-40%；

補償裝置的檢測點要放在配電網檢測那一級；

分布式商業電站在項目設計之初就要考慮到原有變壓器、無功補償裝置、傳輸線纜、負載類型和功率以及光伏系統的兼容問題；

光伏系統的并網點最好選擇功率穩定的并網點，頻繁的功率波動，可能會出現無功補償裝置無法正常投切的事件。

項目運行過程中遇到問題，可以：

暫時將逆變器的輸出功率因數調低（不要低于0.9），讓光伏系統暫時輸出一定的無功功率；

檢查無功補償裝置檢測點的位置；

檢查無功補償裝置實際可用容量能不能滿足功率因數的要求，不滿足的情況下，可以增加或者更換補償柜。