分布式光伏对实际功率因数和力调电费的影响-电力设计

一、背景资料

《功率因数调整电费办法》的规定（以下简称《办法》）

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即Cosφ=P/S=P/ (√ (P²+(Q正+Q反)²) (功率因数计算式)

通俗来讲，供电公司考核的是电网提供的正向有功、正向+反向无功

二、模拟情景

用户用电：高供高计或高供低计，考核功率因数0.85

接入点在考核点前，对原系统不影响，可看做两个独立系统，不再分析

以下分析均为考核点在接入点前的情况，

假设企业表显负荷1000kVA，补偿控制器设定功率因数0.95且稳定保持，此时用户整体负荷数据如下表

S（kVA）	P（kW）	Q（kvar）	COS
1000	950	312.25	0.95

随着光伏发电系统的接入，接入点在补偿取样互感器之前，对于变压器低压侧实际功率因数的影响分为两种情况来分析

光伏发电＜企业用电

此时补偿柜仍正常投运并保持功率因数0.95，但由于从电网获取的有功变少，使得按《办法》考核的功率因数随着发电量的增加而不断降低，见下表

企业用电有功P（kW）	光伏发电P1（kW）	电网有功P2（kW）	电网无功Q2（kvar）	电网考核功率因数
950	100	850	312.25	0.94
950	200	750	312.25	0.92
950	300	650	312.25	0.90
950	400	550	312.25	0.87
950	500	450	312.25	0.82
950	600	350	312.25	0.75
950	700	250	312.25	0.62
950	800	150	312.25	0.43
950	900	50	312.25	0.16

光伏发电≥企业用电

此时补偿柜还是正常投运并保持功率因数0.95，但由于不从电网获取正向有功，导致按《办法》考核的功率因数直接为0，所以装机时应控制容量不宜大于企业负荷，供电公司要求的0.8系数大概也有一部分是因为这个原因。

三、情况分析

综上信息，对于实际项目而言，理想情况是让用户的无功补偿柜能保持功率因数为1，以上述数据为例，假设原来负载功率因数为0.8，经计算，原来需要400kvar的电容器即可达到0.95的功率因数，如果现在要再提高到1，需要再投入312.25kvar。

结论1：补充足量的SVG实现补偿效果的平滑稳定=1是最为理想的效果。

结论2：如果想控制投资则需要现场收资来计算要增加的补偿容量，取用户无功负荷需求最大时间投入全部电容器时的视在功率、功率因数结合光伏装机容量来计算。条件允许时可再取切除全部电容器时的数据结合现有电容器容量来校验。

设用户视在功率S，有功功率P，功率因数Cosφ1

光伏发电有功功率P1，目标功率因数Cosφ2

需要增加的补偿

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仍以上述案例为模型，设目标功率因数为0.9，随光伏容量的增加而需要增加的补偿及补偿控制器要设置的功率因数值如下表

负载有功P	光伏发电P1	电网有功P2	电网无功Q2	考核点功率因数	目标功率因数	需增加补偿容量	控制器要设置的最小功率因数
950	100	850	312.25	0.94	0.9
950	200	750	312.25	0.92	0.9
950	300	650	312.25	0.90	0.9
950	400	550	312.25	0.87	0.9	45.87	0.96
950	500	450	312.25	0.82	0.9	94.30	0.97
950	600	350	312.25	0.75	0.9	142.74	0.98
950	700	250	312.25	0.63	0.9	191.17	0.99
950	800	150	312.25	0.43	0.9	239.60	1.00
950	900	50	312.25	0.16	0.9	288.03	1.00

结论3：极端情况下如果用户就是一直发电＞用电，那么无论低压怎么自动补偿，总是会出现力调电费，因为补偿点上边还有个功率因数极低的变压器（针对高供高计，高供低计无影响）。这种情况一般不需要考虑。

结论4：如果不增加电容器，那么根据现场无功补偿能保持的最大功率因数来估算光伏容量的最大值，大约如下表

能够稳定的最大功率因数	考核功率因数	装机容量/用户负荷最大值
1	0.85	随便装
0.99	0.85	0.7
0.98	0.85	0.6
0.97	0.85	0.5
0.95-0.96	0.85	0.4
0.93-0.94	0.85	0.3
0.90-0.92	0.85	0.2

四、光伏接入点

以上模拟的前提是补偿装置能够正常运行并保证负载实际功率因数（并非供电公司考核值）达到控制值，那么实际设计时应如何来做。

首选方案是将光伏接入点设置在补偿取样互感器前端，对于负载和补偿而言只是电能的提供由电网和光伏一起提供，并不影响其用电和补偿采样数据的准确性。

次选方案是将光伏接入点设置在补偿取样互感器之后，在光伏接入点另外加一组和进线柜取样互感器同参数的互感器，将原来补偿采样的电流信号变为进线柜+光伏电流合。

方案一就是从一次上合并两处电源，方案二就是从二次上合并两处电源。

这样做能控制负载的功率因数达标，但要实现考核的功率因数时刻达标则需要足够的补偿容量和设置补偿控制器更高的目标功率因数。

五、需不需要更换为四象限补偿控制器？

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THE END