光伏并网下的功率因数保卫战：安科瑞电能质量治理方案，助力规避力调罚款的四大策略

安科瑞戴婷 Acrel-Fanny

光伏并网后电费不降反升？四大现状揭示功率因数低的元凶

在“双碳”目标的驱动下，工商业分布式光伏电站如雨后春笋般涌现，为企业注入绿色动能。然而，伴随光伏并网而来的一个隐形挑战日益凸显——功率因数下降。

这不仅影响电网质量，更可能因“力调电费”（注：供电公司根据用户平均功率因数高低收取的调整电费，功率因数低于标准会被罚款）导致企业用电成本不降反升！究其根本，在于光伏主要输出有功功率，几乎不提供电网所需的无功功率。

核心目标：提升功率因数 = 减少电网无功用量

解决方法主要有二：

1. 设置逆变器发无功： 通过参数调整，让光伏逆变器在发电的同时输出部分无功功率（但会占用部分逆变器容量）。
2. 增加无功补偿容量： 提升现有补偿柜利用率或增容，补充电网所需的无功。

电网期望用户按比例使用有功和无功以维持整体平衡，“力调电费”机制由此而生。光伏并网后，计量点的功率因数管理变得复杂，常出现以下四大典型现状及应对策略：

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现状一：无功补偿“看不见”光伏发电（多发少用/全部自用）

• 问题表现： 高压并网或低压并网但光伏发电量远小于用电量（全部自用），无功补偿柜安装容量和精度达标，但控制器未采集光伏电流信号。
• 核心原因： 补偿控制器监测点无法感知光伏发电的影响，仅根据负载需求补偿，导致整体功率因数偏低。
• 解决方案： 一个简单有效的方法是将无功补偿控制器的目标功率因数设置为“1”。这样控制器会尽可能多地投入补偿回路，力求将功率因数实时补偿到接近1，最大限度抵消光伏并网导致的无功缺口。

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现状二：余电上网时，补偿控制器“罢工”（发电>用电）

• 问题表现： 光伏发电量大于负载用电量（余电上网），无功补偿柜容量精度达标，但补偿装置实际投入不足甚至全部退出。
• 核心原因： 当余电上网时，计量点流向电网的有功功率为负值。传统补偿控制器底层逻辑基于“有功为正”设计，无法识别负有功。它可能误判接线错误或相序问题，从而停止补偿功能。
• 解决方案： 必须更换为光伏专用“四象限控制器”。此类控制器能准确测量和处理正、负有功功率（即四象限运行状态）。同时，无功补偿的采样信号应同时采集负载侧和光伏发电侧的电流/电压，确保控制器能基于计量点的真实工况（包括有功为负的情况）进行精准补偿。

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现状三：余电上网且补偿容量不足（发电>用电）

• 问题表现： 光伏发电量大于负载用电量（余电上网），且现有无功补偿柜容量本身就不够用。同时，传统控制器无法工作。
• 核心原因： 这是现状二的升级版，叠加了补偿容量不足的问题。负有功导致传统控制器失效，同时补偿能力也无法满足需求。
• 解决方案： 需要双管齐下：

1. 更换控制器： 安装光伏专用“四象限控制器”。
2. 增补容量： 评估所需的无功补偿总量，增加无功补偿装置（如电容柜）的容量，以满足系统需求。

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现状四：净用电量极小，补偿精度不足（发电≈用电）

• 问题表现： 光伏总发电量与负载总用电量非常接近，导致从电网输入或输出的净有功电量极小。此时，无功补偿装置的精度不够（分组太粗）或容量不足。
• 核心原因： 当电网有功非常小时，即使很小的无功波动也会导致功率因数剧烈变化。常规补偿柜的分组容量可能过大，无法进行精细调节，造成补偿不足或过补，功率因数波动大、难以达标。
• 解决方案： 提升补偿的精度和响应速度：

1. 提高补偿精度： 细分补偿分组容量，采用更小容量的补偿支路，实现精细调节。
2. 采用动态补偿装置： 增加或替换为SVG（静止无功发生器）。SVG能瞬时、无级地调整输出无功电流，精准补偿电压与电流之间的相位差，特别适合净用电量小、功率因数波动大的场景，有效提升并网点的功率因数与整体能效。

硬件支持

变压器低压出线柜处（系统侧并网点）安装四象限控制器

ARC 四象限补偿控制器采用高性能 MCU 为核心，配以高精度的电量专用芯片，是以无功功率为取样物理量的补偿器。该控制器能可靠地运行在大谐波、非正弦电流、强干扰等任何恶劣电网环境下。独特的自适应功能保证了电力电容的使用安全，实现了电容补偿柜的自动稳定投切，有效改善电网的功率因素。

ARC 四象限补偿控制器可检测电网的电压、电流、频率、有功功率、无功功率、功率因数、电压谐波、电流谐波，能通过手动、自动模式实现电容器投切。保护功能：过压保护、欠压保护、欠流保护、过谐保护、轻载保护、电容投切过流保护等功能。

ARC-18N/J-S

技术参数：

技术特点：

四象限功能：可用于光伏并网用户配电系统，主动补偿无功功率，提高功率因数；

电容器电流检测：对各回路的电容器电流实时检测，用户可实时掌握电容器运行状态；

谐振频点检测：可监测当前工作回路的谐振频率，与系统谐振频率相近时发出报警；

电容运行时间检测：统计各回路的电容运行时间，便于用户管理；

事件记录：对报警、投切等进行记录，方便用户查看事件历史记录；

组网并机：可支持 3 个控制器主从组网并机使用，由主机统一控制，至多路数可达 54 路；

电容投切过流保护功能：当电容投切电流超限时，立即切除当前回路；

电流相序可调：电流采样接线方向可通过界面设置，现场接错线后无需修改接线。

在负载侧并网点安装ANSVG静止无功补偿控制器

静止无功补偿控制器是一种用于补偿无功、谐波治理以及不平衡调节的新型电力电子装置。其基本原理为：检测补偿对象的电压、电流信号，计算提取无功分量或谐波分量，并生成相应的指令信号，通过驱动变流器模块的输出，产生一个与系统无功、谐波电流幅值相等、相位相反的补偿电流，从而抵消线路中的无功分量或谐波分量，达到无功补偿或谐波治理的目的。其应用可克服 LC 补偿器等传统的无功补偿器响应速度慢、补偿效果不能准确控制等缺点。

ANSVG静止无功补偿控制器

技术参数：

在新能源高比例接入的电网环境下，安科瑞 ARC四象限补偿控制器与ANSVG静止无功补偿控制器的协同治理方案，为0.4kV光伏并网系统提供了“监测-决策-执行”全闭环电能质量保障。通过毫秒级响应光伏功率波动、主动支撑并网点电压稳定，该方案不仅解决了 “无功倒送罚款” 的核心痛点，更将光伏系统从 “电网干扰源” 转化为 “清洁电源” 。