力调电费（七）：分布式光伏来了功率因数低了-北极星售电网

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多数“自发自用、余量上网”的分布式光伏接入用户配电系统后，降低了用户计量点的功率因数，更有甚者带来了不小的罚款比例。

本来自发自用的电费节降却被力调电费的罚款搅了兴致，而且很多以合同能源管理方式签订的光伏合同或是因为电费单上增多的力调罚款，或是被抬高的平均电价，造成用户不买账.

不处理好力调问题，电站投资方也很难拿到相应的自用电费收益。

比如上面这个用户，光伏投运以后的第一个月份电费账单，产生了反向无功并使得功率因数降低。

彼时是2014年，黄师傅刚参加工作两年，站在自己第一个分布式光伏项目监控屏幕前望着系统图。

负荷支路的功率因数依然良好，维持在0.95，可为何高压计量点处的功率因数只有0.34？

而且，当我关掉所有光伏出力的时候，计量点功率因数也恢复正常。

我知道这肯定都是光伏惹的祸，但当时确实不知它如何惹的祸。

这个不太正常的现象一直萦绕在自己的脑海中，直到某日冲凉时，我也迎来了自己的“阿基米德时刻”。

常规思维

如果你说一个用户的功率因数低，都造成罚款了，那第一反应一定是它用电负荷的无功需求大，而且没有被就地的无功补偿设备所满足。

解决之道就是更换无功补偿设备，来提供负荷正常运行所需的无功功率。

这种想法背后有一个未说明的假设，那就是负荷有功功率一定，因为根据功率因数的计算公式，当有功功率P一定，而无功功率Q越大，那么功率因数就越低。

我们把这个针对负荷的说法换到任意电气节点上，可以说任何通电的电气节点，都有当下的功率因数，用流过此点的有功和无功功率数值即可得出。

常规思想告诉我们，有功功率不变，无功功率变大才造成了功率因数的降低。

但跳出思想的盒子，理论上有没有另一种可能是，有功功率变小，而无功功率不变才造成了功率因数的降低？

潮流的改变

添加了分布式光伏的用户侧计量点，其功率因数降低的原因就在于系统潮流的改变。

而系统潮流的改变也就带来了常规思维下对功率因数过低的判断不再适用。

通常情况下，用户只有消耗电能的用电负荷，其所需的有功和无功功率均由系统来提供。

无功功率虽然被本地的无功补偿部分会提供一部分，但绝大多数的无功功率都不可能补偿为0，也就是功率因数没必要补偿为1，所以依然还有些剩余需要系统来提供。

这种情况下，用户计量点和全体负荷回路就相差个变压器的损耗，忽略之后可是看做是同一个点。

但是，当光伏这种“逆功率”负荷加入后，这两个点不再是同一个支路上的两个点，反而成了三岔路口。

负荷所需的有功会被光伏占据一部分，甚至全部占据，而剩余的无功需求还要靠系统来维持。

当然，这里有一个默认的出厂设置，就是光伏系统单位功率因数运行，即只发出有功功率，不提供无功功率。

那么对于负荷支路来说，一切照旧，但是对于计量点来说，流过此处的有功功率降低，无功功率不变。

这也就功率因数降低的另一种原因，在这个情景下被应验。

功率因数的降低不再仅仅是无功功率补偿不利，而有可能是有功需求的突然降低。

矢量图的改变

从公式上看，我们得出了功率因数为何会降低的原因，我们再用个理论工具，用矢量图再还原下这种情况。

我们以大部分用户负荷所呈感性为例，没有光伏接入时，因为负荷呈感性，所以计量点电网支路和负荷支路的电流（红色）同步，是滞后电压的，二者有一个相位差θ，其余弦值就是此时的功率因数。

负荷支路电流矢量在电压矢量上的投影就是有功电流分量，而在与之垂直方向上的投影就是无功电流分量。

当有光伏接入时，光伏支路的电流（绿色）只有有功分量，而没有无功分量，因为其默认输出功率因数为1。

而计量点处也就是网侧支路的电流为光伏支路和负荷支路的矢量和，二者反向，所以流经计量点处的电流降低（假设自发不足，余量系统补充状态，即光伏支路有功分量的绝对值小于负荷支路），也就是有功电流分量减少。

但是无功电流分量依旧，所以结合成的电流矢量（蓝色）相较于光伏接入之前有一个明显的滞后位移，相当于拉大了电压和电流矢量之间的相角，带来的结果就是功率因数的降低。

而如果自发有余，即光伏出力大于负荷所需时，用户整体运行状态将由第I象限转为第II象限，向系统发出有功，但同时向系统吸收无功。

此时的功率因数大小由光伏出力决定，其超过负荷所需越大，功率因数越高，只不过此时的功率因数为负值，因为整个用户负荷在逆功率反向送电。

至此，我们分析了为何当分布式光伏接入后对用户计量点的功率因数带来的不好的影响，并用理论公式和矢量图两种方式从理论上验证了这个现象产生的原因，那就是因为用户侧配网系统内的系统潮流被更改。

而当一些投资方或者运营方发现这个现象时，也可以通过数据来进行还原，就是把当月用户从网侧获取的用电量叠加上光伏自用电量，视之为用户负荷的实际用电量。

再结合无功电量计算得出用户负荷真实功率因数，看看到底光伏带来了多少影响。

当然有些项目上并没有类似的情况，没有产生力调罚款，原因可能是因为用户本身功率因数就很高，比如接近0.98甚至更高。而其无功需量很低，光伏虽然降低功率因数但远没有触达至0.95或者产生罚款，所以影响虽然存在但并不影响力调电费。

也有可能在于用户无功的计量方式，像辽宁地区四象限无功都被计量，所以不论光伏上网或者不上网时的无功电量都被计量，而浙江地区只计量起其中的两个象限，相当于光伏反向上网时的无功电量不参与到功率因数的计算中。

所以，同样光伏和负荷情况的两地用户明显前者会比后者功率因数要低。

那么，计量点的功率低了，用户原有的无功补偿设备在做什么，下一篇我们结合这个情景再具体分析。

划重点

分布式光伏的接入改变了用户内部供配电网络的潮流。
用户计量点功率因数降低的原因不是因为无功需量增大，补偿不利，而是有功需求减少。
一些项目因为负荷无功和计量的不同导致功率因数骤降，产生高比例的力调罚款。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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