一、基礎電氣常識說明

1. 視在功率 S、有功功率 P、無功功率 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 / 供電設備的容量，為標量（無符號）。基本表達式為：
S=UI

有功功率：交流電路中電阻元器件消耗的功率，具有正負屬性：

P 為 “+” 時，代表設備（或系統）從外界吸收功率；

P 為 “-” 時，代表設備（或系統）向外界輸出功率。
例如，發電機、光伏逆變器、風電變流器等發電設備工作時，有功功率為 “-”（向外輸出功率）；幾乎所有用電負荷的有功功率為 “+”（從外界吸收功率）。基本表達式為：
P=UIcosφ=S·cosφ

無功功率：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，具有正負屬性：

Q 為 “+” 時，代表感性無功（電感性負載的電流相位滯后電壓）；

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

三者關系為：
S=√(P2+Q2)

2. 功率因數 cosφ

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

功率因數的符號具有雙重含義：

與無功功率方向相關：系統輸出無功功率時，功率因數為正；吸收無功功率時，功率因數為負（該定義與有功功率方向關聯，是電力系統的常規約定）。例如，發電機向電網輸出無功時功率因數為正，從電網吸收無功時為負。

與負載屬性相關：在特定場景下，正號表示感性負載（如傳統電機、電動機，產生感性無功），負號表示容性負載（如變頻器、整流器、充電樁等電力電子非線性負載，產生容性無功）。

二、現場功率說明

1. 現場接線示意圖

2. 拓撲分析

為便于分析現場功率特性，將系統拓撲等效為雙電源供電結構：電源 1 為市電，電源 2 為光伏電源。

計量點功率關系

計量點（多功能表數據采集點，如圖中紅點所示）的有功功率 P?、無功功率 Q?、視在功率 S?及功率因數的關系如下：

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

計量無功功率：Q?=Q?（Q?為負載消耗的無功功率）

計量視在功率：S?=√(P?2+Q?2)

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

計量點功率因數的正負特性

由上述公式可知，計量點功率因數 cosφ 的符號與 P?直接相關，而 P?=P?+P?的數值由負載消耗有功 P?（正值，因負載吸收有功）與光伏輸出有功 P?（負值，因光伏輸出有功）共同決定。由于光伏發電功率與負載消耗功率均為波動值，P?的正負會隨兩者關系變化：

當光伏輸出功率 | P?|＜負載消耗功率 P?時，P?為正值，對應功率因數為正；

當光伏輸出功率 | P?|＞負載消耗功率 P?時，P?為負值，對應功率因數為負。

3. 治理原理分析

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

減小分子 Q?：通過 SVG（靜止無功發生器）調節負載無功功率 Q?，降低其有效值；

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

實例驗證：

當光伏不發電（P?=0）時，P?=P?，功率因數顯著提高（如圖 2-3-1 所示）；

當光伏輸出功率 | P?|＞負載消耗功率 P?時，P?為負值，功率因數隨兩者差值變大而降低（如圖 2-3-2 所示）。

4. 經濟性分析

在含光伏輸入的多電源供電系統中，單點（市電變壓器計量點）功率因數的影響因素可歸納為：
① 降低負載無功 Q?（通過 SVG 調節）；
② 減小光伏輸出有功 P?（絕對值）；
③ 變大負載消耗有功 P?。

從經濟性角度分析：

負載有功 P?與生產運行直接相關，無法主動調節；且 P?越大，市電電費越高，故 P?越小經濟性越優。

光伏電價低于市電電價，且光伏倒送電網通常有補貼，故光伏輸出有功 P?越大（絕對值越大），市電電費支出越少，經濟性越優。

三、安科瑞電能質量治理產品在低壓配電光伏并網系統中的應用

1. 有源電力濾波器（APF）

在低壓配電含光伏并網系統中，光伏逆變器等設備運行時會產生豐富的諧波，嚴重威脅電能質量。安科瑞的有源電力濾波器（APF）可有效應對這一問題。其工作原理是通過實時監測系統電流，準確分離出諧波電流分量，隨后利用內部的 PWM 變流技術，快速生成與諧波電流幅值相等、相位相反的補償電流注入系統，從而實現對 2 - 51 次諧波的濾除。在光伏電站場景中，APF 安裝于逆變器輸出側或低壓配電母線處，能顯著降低諧波含量，保障其他設備免受諧波干擾，穩定運行，提升系統整體可靠性 。

2. 靜止無功發生器（SVG）

如前文所述，系統功率因數受負載無功及光伏有功輸出波動影響。安科瑞的靜止無功發生器（SVG）在此發揮關鍵作用。它基于全控型電力電子器件 IGBT，實時監測電網電壓、電流，迅速計算并生成所需無功功率，實現對感性或容性無功的快速雙向補償。在低壓配電含光伏并網系統中，SVG 可安裝于市電與光伏電源的并網點或靠近主要負載處。當光伏輸出功率變化導致無功需求改變，或負載呈現出復雜無功特性時，SVG 能毫秒級響應，動態調整無功補償量，確保功率因數穩定在較高水平，降低線路損耗，提升電網輸電能力 。

3. 電能質量在線監測裝置（APView500）

準確地掌握系統電能質量狀況是實施有效治理的前提。安科瑞的電能質量在線監測裝置 APView500 可實時監測電網的電壓偏差、頻率偏差、三相電壓不平衡、電壓波動和閃變、諧波畸變、電壓暫升 / 暫降 / 短時中斷等關鍵電能質量參數。在低壓配電含光伏并網系統中，將 APView500 安裝于并網點或關鍵負荷回路，能持續采集數據，并依據 IEC61000 - 4 - 30 標準進行深度分析，生成詳細報告。運維人員借此可及時察覺電能質量問題，追溯問題根源，為合理配置 APF、SVG 等治理設備提供科學、可靠的數據支撐，實現對系統電能質量的監控與精細化管理 。

4. 混合動態濾波補償裝置（ANSVG - G - A）

針對低壓配電含光伏并網系統中既存在諧波污染又需進行無功補償的復雜工況，安科瑞的混合動態濾波補償裝置（ANSVG - G - A）展現出獨特優勢。該裝置以并聯方式接入配電系統，通過實時監測系統電流分量，運用控制算法，準確計算出系統所需的無功分量及諧波分量，隨后利用三相全橋換流電路，實時生成并注入相應的無功與諧波補償電流。其不僅能有效補償無功功率，提升功率因數，還能有效治理系統諧波，消除諧波對設備的損害，解決傳統無功補償裝置無法兼顧諧波治理的難題，為系統穩定運行提供堅實保障 。

四、總結

通過對電氣常識、功率關系及功率因數影響因子的深入剖析可知，含光伏輸入的低壓配電系統中，末端瞬時功率因數（變壓器計量點 cosφ）受負載功率、光伏功率、無功補償等多因素綜合作用，波動范圍廣泛且規律復雜。

從經濟性角度出發，在含光伏輸入場景下，若電費單中力率不低于 0.9，可獲得力調電費獎勵，實現利益至大化。因此，在關注功率因數提升策略時，應聚焦電力公司每月的力率考核標準（目標≥0.9）及力調電費的獎罰情況，而非過度糾結于瞬時功率因數的頻繁波動。安科瑞的電能質量治理產品為改善系統功率因數、提升電能質量提供了有效的解決方案，通過合理配置與應用這些產品，可顯著優化低壓配電含光伏并網系統的運行性能，降低用電成本，助力系統實現經濟、綠色運行 。