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：在交流電路中，電壓與電流的乘積；通常表示用電/供電設備的容量，是一個標量，沒有符號。其基本表達式如下：

S=UI

有功功率：在交流電路中，電阻元器件上所消耗的功率；有功功率有正負之分，P為“+”表示設備（或系統(tǒng)）從外界吸收功率，P為“-”表示設備（或系統(tǒng)）向外界輸出功率。比如發(fā)電機、光伏逆變器、風電變流器等工作時的有功功率為“-”，表示其向外輸出功率；而幾乎所有的用電負荷的有功功率均為“+”，表示從外界吸收功率。其基本表達式如下：

P=UIcosφ=S*cosφ

無功功率：在交流電路中，電感或電容元件與電源之間只進行能量的交換，而不消耗能量。無功功率也有正負之分，Q為“+”表示感性無功，即電感性負載的電流波形（或相位）滯后電壓；Q為“-”表示容性無功，即電容性負載的電流波形（或相位）超前電壓。其基本表達式如下：

Q=UIsinφ=S*sinφ

有功功率、無功功率和視在功率之間的關系如下：

S=sqrt（P2+Q2）

2、功率因數(shù)cosφ

功率因數(shù)是指在交流電路中，有功功率對視在功率的比值。其基本表達式如下：

cosφ=P/S=P/sqrt（P2+Q2）=1/sqrt（1+（Q/P）2）

功率因數(shù)的正負號主要表示系統(tǒng)是吸收還是輸出無功功率。當系統(tǒng)輸出無功功率時，功率因數(shù)為正；當系統(tǒng)吸收無功功率時，功率因數(shù)為負。這種定義與有功功率的方向有關，通常在電力系統(tǒng)中，有功功率的方向決定了功率因數(shù)的正負。例如，發(fā)電機在向電網(wǎng)輸出無功功率時，其功率因數(shù)為正；而當發(fā)電機需要從電網(wǎng)中吸收無功功率時，其功率因數(shù)為負。

此外，功率因數(shù)的符號還可以表示負載的屬性，即負號用于表示容性負載，而正號表示感性負載。這通常是在特定的電力系統(tǒng)中，為了方便描述電路的特性而采用的約定。例如，變頻器、整流器、充電樁、開光電源等電力電子非線性負載無功為容性無功，功率因數(shù)可用負號“-”表示；傳統(tǒng)的電機或電動機負載為感性無功，功率因數(shù)可用正號“+”表示。

1. 現(xiàn)場功率說明
2. 現(xiàn)場接線示意圖

1. 拓撲分析

便于分析現(xiàn)場功率情況，將系統(tǒng)拓撲等效一下拓撲：

圖2-2系統(tǒng)等效圖

現(xiàn)場配電等效圖如圖2-2所示，屬于雙電源供電，電源1為市電電源，電源2為光伏供電。

計量點（即多功能表上數(shù)據(jù)）如圖中紅點所示，計量點有功功率P1、無功功率Q1、視在功率S1和功率因數(shù)的關系如下：

計量有功功率：P1=P2+P3

計量無功功率：Q1=Q2

計量視在功率：S1=sqrt（P12+Q12）

計量功率因數(shù)：Cosφ=P1/S1=P1/sqrt（P12+Q12）=1/sqrt（1+（Q1/P1）2）

從上面式子可以看出，計量點功率因數(shù)cosφ的符號功率P1相關，而P1的數(shù)值等于負載消耗的有功P2與光伏的發(fā)電P3之和相關。根據(jù)第一章的分析，負載是消耗有功，所以P1為正值；光伏電源是給負載提供能量，即輸出有功，所以P3為負值。光伏發(fā)電功率和負載消耗功率都是波動的，所以計量點有功功率P1也是在正負值之間波動，從而導致計量點的功率因數(shù)正負值之間波動。當發(fā)電功率P3＜負載消耗功率P2時，計量點有功功率為正，對應的功率因數(shù)為正；當發(fā)電功率P3＞負載消耗功率P2時，計量點有功功率為負，對應的功率因數(shù)為負。

1. 治理原理分析

根據(jù)計量點功率因數(shù)公式：cosφ=1/sqrt（1+（Q1/P1）2）可以看出，功率因數(shù)和（Q1/P1）的值反相關，即（Q1/P1）越大，cosφ越小；反之，（Q1/P1）越小，cosφ越大。（Q1/P1）的等效式如下：

Q1/P1=Q2/（P2+P3）

從式中可以看到，減少Q2或者增加（P2+P3）的值，可以提高瞬時功率因數(shù)。顯然，對于分子而言，SVG的主要作用就是調節(jié)Q2的值，使負載的無功盡可能的?。粚τ诜帜付?，P2是正值，P3是負值，要使分母變大，負載有功功率P2盡可能的大，同時發(fā)電功率P3盡可能的小。

SVG調節(jié)負載無功功率Q2的參數(shù)可通過開啟SVG裝置和關停SVG裝置直接作比較，或者觀察SVG的輸出容量，驗證SVG裝置對Q2的調節(jié)作用。

負載消耗功率P2和光伏發(fā)電功率P3的分析如下：

當P3為0（即光伏沒有發(fā)電）功率因數(shù)可以顯著提高，如圖2-3-1所示。

圖2-3-1天陰光伏為發(fā)電時記錄

當光伏發(fā)電功率P3大于負載消耗功率P2時，功率因數(shù)會適當減小，主要取決于P2和P3差值的大小，如圖2-3-2所示：

圖2-3-2天晴光伏發(fā)電功率大于負載損耗功率時

1. 經(jīng)濟性分析

如上分析了在光伏輸入的多電源供電系統(tǒng)，單點（市電變壓器計量點）功率因數(shù)的提高方法，總結有3個方面：

①通過SVG降低負載Q2的有效值；

②減小光伏輸出的有功功率P3的有效值；

③增大負載消耗的有功功率P2的有效值。

單從經(jīng)濟性角度分析，消耗負載的有功功率P2越大，產(chǎn)生的市電電費費用越高，涉及到生產(chǎn)正常運行，這部分電功率無法主動調節(jié)；另外，因為光伏電價小于市電電價，而且光伏倒送地方電力公司也有相應補貼，在條件允許的情況下盡可能的多發(fā)電，提高光伏發(fā)電功率P3，可以減小對市電的電費支出。所以從經(jīng)濟性的角度定性分析（定量分析可通過電費單自行核算），總結如下2點：

①負載消耗的有功P2越小，經(jīng)濟性越高；

②光伏發(fā)電功率P3越大，經(jīng)濟性越高。

1. 總結

通過以上電氣常識介紹、各種功率關系說明、功率因數(shù)及其影響因子的定性分析等，最終在經(jīng)濟性角度確立利益最大化（在含有光伏輸入的情況下，電費單中力率不低于0.9，力調電費為獎勵），末端瞬時功率因數(shù)（變壓器計量點的COSφ）數(shù)值影響因子較多，變化范圍較廣。建議關注點應該在電力公司每月的力率（0.9以上）和力調電費的獎罰比對。