今天上海的天气格外晴朗，下午2点钟，办公室的商务经理接到一个客户的电话，客户来自信阳，其问题是：我们公司的功率因数明明是达标的，为什么还是被供电局罚款呢？商务经理问到：您这里是功率因数一直不达标导致被罚款，还是安装了什么设备后导致的结果呢？

客户思索了一下，回答到：以前功率因素还行，基本都保持在0.9以上，自从接入光伏发电系统以后，电网侧计量点测量厂区功率因数较接入前相比明显下降，特别是天气晴朗、日照充足的情况下，光伏发电量比较大，功率因数基本在0.6左右，使得企业力调电费增加。

以上是来自于公司日常的客户电话之一，下面我们把问题剖析一下：最近几年，应社会节能环保的趋势和要求，大力发展可再生能源来代替化石能源已经成为世界能源转型的潮流。节能环保的发电方式越来越受到各国的欢迎。除了水力发电、风力发电、潮汐发电、垃圾焚烧发电、生物质能发电、地热发电、海洋温差发电等，太阳能发电无疑是最理想的能源之一。

海洋温差发电的示意图

地热双循环发电的示意图

水力发电的示意图

风力发电的示意图

功率因数目前是电网公司考核电力用户用电质量的一个重要性指标，一般要求达到0.9以上，不能达到上述标准的用户将会受到电价的考核。正因为这个原因，大多数用电企业都会在配电房安装功率因数补偿装置。这些年来，分布式光伏电站因为可以充分利用建筑物的顶部，不占用建设用地，且电能能够就地转换、直接上传电网，一跃能为新能源中成长最快的一只主力军。针对光伏电站多发的电能，一部分直接接入用电企业配电的装置，让企业主使用，另外多余的电能也能馈入电网，不足的当然就是由电网再次补充了。

全额上网电表接入方式图、余电上网电表接入方式图（左、右）

这种分布式光伏电站，安装起来设备不是很多，线路也比较短，利用逆变器发出的无功功率和企业无功补偿设备的调节功能，一般都可以满足正常的功率因数要求。但是瀚尔爵售后工程人员在众多现场会发现，分布式光伏电站并网运行后总是会干扰企业功率因数，并且光伏电站的发电功率如果接近企业用电的负荷时，对无功补偿装置的精度影响达到高点。严重时，可以引起无功补偿装置退出正常运行，导致功率因数低于0.85，从而被供电局因为力调电费而罚款。

接到电话的第二天，公司立刻安排相关售后人员第一时间赶往现场，做如下检查：

1、打开开关柜门后发现，一些补偿设备的可控硅投切开关都已经烧毁，相应的补偿容量减弱；

2、风扇系统由于长期超负荷运行，未检修到位，导致补偿柜的风扇已经严重损坏；

3、当配电系统中一切设备工作时，电力仪表中显示的有功功率会随着光伏系统的功率增大而减小，从而使得整个系统中功率因数变小；

4、将光伏系统退出后，电力仪表显示的有功功率增加，无功功率变化较小，功率因数在0.9左右徘徊。

通过以上检查发现，该业主使用的PQC功率因数控制器采样点在企业变压器低压侧断路器下进线侧，计量CT之前，采样的方式为：单相电压、电流方向采样，采样点的采样数据=电网侧输入功率P1+厂房用电负荷P2-光伏发电量P3。

在接入光伏发电系统前，当厂房用电负荷P2增加时，电网侧输入功率P1也增加，相应的控制器投运电容电抗器组，功率因数能达标。在接入光伏发电系统后，厂区内负荷基本由光伏发电量P3供应。在中午日照最充足时，基本还会有倒送电的情况。这样一来，原功率因数控制器采样点得到的数据变小，或者采样到的数据在负方向倒送，无功补偿设备无法及时投运，导致力调电费产生。

客户新增光伏并网柜的排列图

该企业主用户位于该市的工业园区，考虑到光伏的经济效益和社会效益，在工厂屋顶全部安装了分布式光伏电站。以380V电压等级接入用户内部电网和公网，采用传统的“自发自用、余电上网”的模式运行。屋顶铺设容量为400kWp的光伏组件，通过逆变器、交流汇流箱后直接接入厂区低压配电房380V的母线。厂区配电房380V电压母线配置8*30kVar的电容器组。接线图如下图所示：

业主配电系统的主接线图

售后工程师给该业主的电气管理人员提供了三个改造方案：

第一、更换成瀚尔爵HDA-PQC/P系列的四象限功率因数控制器，通过测量双向的有功功率、无功功率数据，从而计算出四个象限的有功、无功功率，实时计算出负载在光伏发电充足和不足时，需要从电网侧吸收的功率因数的值，从而可以更加精准的投切补偿电容器组。

四象限无功补偿的原理图

第二、在光伏接入侧加装采样CT，通过改造二次回路，将电网侧输入功率和光伏输入功率的采样信号并联后，一起接入无功补偿控制器。大大提高了无功补偿控制器运行的精准度和灵活性。有一点需要注意，加装的CT要选择合适的变比，以最大负荷电流乘以1.2-1.3的可靠系数作为CT一次电流来选择。最后别忘记更新功率因数中CT变比的值，否则会影响功率因数采样的精度。

功率因数控制器采样原理图

第三、对企业配电房的光伏接入侧电缆进行整改，将光伏接入电缆接入点移至企业变压器电压侧断路器下进线侧，无功补偿装置控制器采样点位置不变。改造后的采样点数据=电网侧输入功率P1+光伏发电量P3-厂房用电负荷P2。

改造后的配电系统接线图

值得注意的是，将光伏接入点直接接入企业变压器低压侧，该方案可以从本质上解决功率因数降低的问题。但是此改造需要企业停电，在大修或者日常停电运维时可以实行。

最终客户还是选择了最后一种改造方案，一劳永逸。由于光伏发电是动态变化的，加上用户的负荷时长会产生变化。采样线路不改造，会导致无功补偿控制器无法采集到真实的数据。为了确保无功补偿设备正常投运，保证总进线处的功率因数达到供电局要求，需要根据企业主的实际情况采取不同的解决方案。

线路改造后客户电表显示功率因数达标图