今天上海的天氣格外晴朗，下午2點鐘，辦公室的商務經理接到一個客戶的電話，客戶來自信陽，其問題是：我們公司的功率因數明明是達標的，為什么還是被供電局罰款呢？商務經理問到：您這里是功率因數一直不達標導致被罰款，還是安裝了什么設備后導致的結果呢？

客戶思索了一下，回答到：以前功率因素還行，基本都保持在0.9以上，自從接入光伏發電系統以后，電網側計量點測量廠區功率因數較接入前相比明顯下降，特別是天氣晴朗、日照充足的情況下，光伏發電量比較大，功率因數基本在0.6左右，使得企業力調電費增加。

以上是來自于公司日常的客戶電話之一，下面我們把問題剖析一下：最近幾年，應社會節能環保的趨勢和要求，大力發展可再生能源來代替化石能源已經成為世界能源轉型的潮流。節能環保的發電方式越來越受到各國的歡迎。除了水力發電、風力發電、潮汐發電、垃圾焚燒發電、生物質能發電、地熱發電、海洋溫差發電等，太陽能發電無疑是最理想的能源之一。

海洋溫差發電的示意圖

地熱雙循環發電的示意圖

水力發電的示意圖

風力發電的示意圖

功率因數目前是電網公司考核電力用戶用電質量的一個重要性指標，一般要求達到0.9以上，不能達到上述標準的用戶將會受到電價的考核。正因為這個原因，大多數用電企業都會在配電房安裝功率因數補償裝置。這些年來，分布式光伏電站因為可以充分利用建筑物的頂部，不占用建設用地，且電能能夠就地轉換、直接上傳電網，一躍能為新能源中成長最快的一只主力軍。針對光伏電站多發的電能，一部分直接接入用電企業配電的裝置，讓企業主使用，另外多余的電能也能饋入電網，不足的當然就是由電網再次補充了。

全額上網電表接入方式圖、余電上網電表接入方式圖（左、右）

這種分布式光伏電站，安裝起來設備不是很多，線路也比較短，利用逆變器發出的無功功率和企業無功補償設備的調節功能，一般都可以滿足正常的功率因數要求。但是瀚爾爵售后工程人員在眾多現場會發現，分布式光伏電站并網運行后總是會干擾企業功率因數，并且光伏電站的發電功率如果接近企業用電的負荷時，對無功補償裝置的精度影響達到高點。嚴重時，可以引起無功補償裝置退出正常運行，導致功率因數低于0.85，從而被供電局因為力調電費而罰款。

接到電話的第二天，公司立刻安排相關售后人員第一時間趕往現場，做如下檢查：

1、打開開關柜門后發現，一些補償設備的可控硅投切開關都已經燒毀，相應的補償容量減弱；

2、風扇系統由于長期超負荷運行，未檢修到位，導致補償柜的風扇已經嚴重損壞；

3、當配電系統中一切設備工作時，電力儀表中顯示的有功功率會隨著光伏系統的功率增大而減小，從而使得整個系統中功率因數變小；

4、將光伏系統退出后，電力儀表顯示的有功功率增加，無功功率變化較小，功率因數在0.9左右徘徊。

通過以上檢查發現，該業主使用的PQC功率因數控制器采樣點在企業變壓器低壓側斷路器下進線側，計量CT之前，采樣的方式為：單相電壓、電流方向采樣，采樣點的采樣數據=電網側輸入功率P1+廠房用電負荷P2-光伏發電量P3。

在接入光伏發電系統前，當廠房用電負荷P2增加時，電網側輸入功率P1也增加，相應的控制器投運電容電抗器組，功率因數能達標。在接入光伏發電系統后，廠區內負荷基本由光伏發電量P3供應。在中午日照最充足時，基本還會有倒送電的情況。這樣一來，原功率因數控制器采樣點得到的數據變小，或者采樣到的數據在負方向倒送，無功補償設備無法及時投運，導致力調電費產生。

客戶新增光伏并網柜的排列圖

該企業主用戶位于該市的工業園區，考慮到光伏的經濟效益和社會效益，在工廠屋頂全部安裝了分布式光伏電站。以380V電壓等級接入用戶內部電網和公網，采用傳統的“自發自用、余電上網”的模式運行。屋頂鋪設容量為400kWp的光伏組件，通過逆變器、交流匯流箱后直接接入廠區低壓配電房380V的母線。廠區配電房380V電壓母線配置8*30kVar的電容器組。接線圖如下圖所示：

業主配電系統的主接線圖

售后工程師給該業主的電氣管理人員提供了三個改造方案：

第一、更換成瀚爾爵HDA-PQC/P系列的四象限功率因數控制器，通過測量雙向的有功功率、無功功率數據，從而計算出四個象限的有功、無功功率，實時計算出負載在光伏發電充足和不足時，需要從電網側吸收的功率因數的值，從而可以更加精準的投切補償電容器組。

四象限無功補償的原理圖

第二、在光伏接入側加裝采樣CT，通過改造二次回路，將電網側輸入功率和光伏輸入功率的采樣信號并聯后，一起接入無功補償控制器。大大提高了無功補償控制器運行的精準度和靈活性。有一點需要注意，加裝的CT要選擇合適的變比，以最大負荷電流乘以1.2-1.3的可靠系數作為CT一次電流來選擇。最后別忘記更新功率因數中CT變比的值，否則會影響功率因數采樣的精度。

功率因數控制器采樣原理圖

第三、對企業配電房的光伏接入側電纜進行整改，將光伏接入電纜接入點移至企業變壓器電壓側斷路器下進線側，無功補償裝置控制器采樣點位置不變。改造后的采樣點數據=電網側輸入功率P1+光伏發電量P3-廠房用電負荷P2。

改造后的配電系統接線圖

值得注意的是，將光伏接入點直接接入企業變壓器低壓側，該方案可以從本質上解決功率因數降低的問題。但是此改造需要企業停電，在大修或者日常停電運維時可以實行。

最終客戶還是選擇了最后一種改造方案，一勞永逸。由于光伏發電是動態變化的，加上用戶的負荷時長會產生變化。采樣線路不改造，會導致無功補償控制器無法采集到真實的數據。為了確保無功補償設備正常投運，保證總進線處的功率因數達到供電局要求，需要根據企業主的實際情況采取不同的解決方案。

線路改造后客戶電表顯示功率因數達標圖