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工厂装了"自发自用"的分布式光伏后功率因数变低,常见原因是:光伏替代了一部分从电网买的有功电量,但车间电机、变压器需要的无功仍然主要从电网取。供电企业按计量点每月的有功、无功电量计算平均功率因数,有功变少、无功基本不变,算出来的功率因数就下降,低于考核标准就要增收力调电费。原有电容补偿柜的采样位置和分级投切方式往往跟不上这种变化,也看不到变压器自身消耗的无功。
处理顺序一般是:先核对电费单上的考核标准和计量点位置,再在光伏出力高的时段做检测,然后按现场情况选择静止无功发生器(SVG)、调整光伏逆变器的无功输出、改造电容柜,或者采用高压 SVG。
1. 依据哪份文件
目前执行的是原水利电力部、国家物价局1983年颁发的《功率因数调整电费办法》((83)水电财字第215号)。国家发展改革委2024年公布的《供电营业规则》(国家发展改革委令第14号,2024年6月1日起施行)第四十五条规定:"功率因数调整电费办法按照国家规定执行。"同一条还规定了电网高峰负荷时用户功率因数应达到的要求(100千伏安以上高压供电的用户为0.90以上),这是接电和用电要求;力调电费的增收、减收仍按1983年办法执行。
2. 考核标准是多少、适用谁(办法第二条)
| 标准值 | 适用范围(原文) |
|---|---|
| 0.90 | 160千伏安以上的高压供电工业用户(包括社队工业用户)、装有带负荷调整电压装置的高压供电电力用户、3200千伏安及以上的高压供电电力排灌站 |
| 0.85 | 100千伏安(千瓦)及以上的其他工业用户(包括社队工业用户)、100千伏安(千瓦)及以上的非工业用户、100千伏安(千瓦)及以上的电力排灌站 |
| 0.80 | 100千伏安(千瓦)及以上的农业用户和趸售用户(大工业用户未划由电业直接管理的趸售用户为0.85) |
具体适用哪个标准,以电费单上标注的为准。
3. 功率因数怎么算(办法第三条)
4. 增收或减收多少(办法附表)
| 实际月平均功率因数 | 以0.90为标准 | 以0.85为标准 |
|---|---|---|
| 0.95及以上 | 减收0.75% | 减收1.10%(0.94及以上) |
| 0.90 | 不增不减 | 减收0.50% |
| 0.85 | 增收2.5% | 不增不减 |
| 0.80 | 增收5.0% | 增收2.5% |
| 0.75 | 增收7.5% | 增收5.0% |
| 0.70 | 增收10.0% | 增收7.5% |
| 0.65 | 增收15.0% | 增收10.0% |
以0.90为标准时,功率因数在0.64及以下,每再降低0.01,电费增加2%。增减百分比乘以按规定电价计算出的当月电费。
5. 各地执行有差异
办法第五条允许省级电力部门对部分用户降低标准或不执行。个别省份已对新能源另作规定,例如宁夏回族自治区发展改革委2025年6月30日发函,明确集中式新能源场站、全额上网分布式新能源场站、独立储能电站的上、下网无功电量暂不执行功率因数调整电费(2025年7月1日起施行)。"自发自用、余电上网"用户的反向有功、反向无功如何计入,各地口径不完全相同,以当地供电企业的规定和电费单为准。
原因1:有功被光伏抵消,无功还在从电网取
功率因数 = 有功 ÷ √(有功² + 无功²)。光伏逆变器通常按接近1的功率因数输出有功,基本不承担厂里的无功需求。
示意计算(非项目数据,仅说明原理):某厂某时段负荷有功400kW、无功200kvar,电网侧功率因数约0.89;光伏发出250kW后,电网侧有功降到150kW,无功仍是200kvar,功率因数变为0.60。夜间和阴天光伏不发电,会把月平均值拉回一些,但光伏发电量占比越高,月平均功率因数下降越明显。
原因2:电容柜的采样位置和控制方式跟不上
电容补偿控制器的电流互感器通常装在低压总进线。光伏接入点在互感器下游时,控制器看到的电流和相位关系发生变化,可能少投或误投;光伏出力大于负荷、功率反送时,不具备四象限判断功能的控制器可能误判甚至拒投。
原因3:变压器自身的无功,低压侧看不到
高压计量的用户,考核点在变压器高压侧。变压器励磁和漏抗消耗的无功只在高压侧体现,按低压侧采样的补偿装置"看不到"这部分无功。白天电网侧有功很小时,这部分无功在考核点的占比明显上升。
原因4:补偿过头,倒送无功也计入考核
电容组分级投切,负荷轻、光伏大时容易过补偿,形成无功倒送。按办法第三条,倒送无功与实用无功按绝对值相加计算,过补同样会让考核值下降。
原因5:谐波让电容退出
厂区有变频器等非线性负荷时,电容容易过流、过热,保护动作退出或损坏,补偿能力进一步下降。是否存在谐波问题需要检测确认,并不是每个光伏厂区都有。
因此光伏厂区的无功补偿通常需要满足两个条件:一是能连续、双向调节无功;二是控制目标要与电费考核的计量点相对应。
什么是"高采低补"?
"高采低补"是"高压侧采样、低压侧补偿"的简称:在变压器高压侧(供电企业计量考核点)取电压、电流信号,控制安装在0.4kV低压侧的补偿装置(如低压 SVG)输出或吸收无功,使高压计量点的功率因数达标。这样变压器自身消耗的无功和光伏接入后的潮流变化都能纳入控制,而补偿设备仍装在低压侧,一般不必为此改用高压 SVG;补偿容量很大时再考虑高压 SVG。
计费用的电能表、互感器及二次连接线属于供电企业的电能计量装置,安装、接线和加封由供电企业负责;10kV 用户应配置专用电能计量柜(《供电营业规则》第七十五、七十六条)。用户不得影响计量准确,私自更动计量装置要承担违约责任(第八十条、第一百零一条第(四)项)。因此“高采低补”的取样不能接入计费计量回路,应在高压侧另装用户自有的互感器取信号,或读取用户侧的电能表数据。
第一步:核对电费单和计量方式
第二步:做覆盖光伏工况的检测
至少覆盖晴天光伏高出力时段、阴天、夜间和周末轻载时段,记录计量点(或其等效位置)和低压母线的有功、无功、功率因数,电容柜投切状态和谐波水平。
第三步:按现场条件选方案
| 方案 | 做法 | 适用情况 | 注意事项 |
|---|---|---|---|
| 静止无功发生器(SVG) | 并联在低压母线,连续输出或吸收无功 | 光伏出力变化快、可能过补、电容柜效果差 | 采样点和控制目标应与考核计量点对应;高压计量时要考虑变压器自身的无功,可采用"高采低补";具体接线方式在方案中确定 |
| 逆变器无功调节 | 利用光伏逆变器的无功能力,由功率因数控制器按考核点闭环调节 | 逆变器具备无功调节功能,光伏业主愿意配合 | 逆变器视在功率有上限,满发时输出无功可能要让出部分有功;光伏不发电时段能否继续调节取决于逆变器型号 |
| 电容柜改造 | 更换具备四象限功能的控制器、调整采样位置、加装串联电抗器、调整分组 | 预算有限、无功变化较慢、无明显过补 | 解决不了连续调节和吸收无功的问题 |
| 高压 SVG | 直接接在10kV母线 | 需补偿容量大(超出低压侧和变压器能承担的范围),或需要直接在 10kV 母线上补偿 | 设备、开关柜和占地成本较高 |
第四步:确定参数并验收
设备容量、安装位置和采样方式等选型参数,以现场测试和方案为准,可咨询 400-0909-861。投运后至少对比一个完整电费周期的月平均功率因数和力调电费。
以上数据来自该项目案例,详见:无锡宜兴某电缆厂光伏并网后功率因数治理案例。其他厂区的配置和效果需按现场检测确定。
Q1:装了光伏后功率因数变低,是逆变器质量有问题吗?
通常不是。逆变器按接近1的功率因数输出有功是常见设置,问题在于它替代了电网有功、没有替代无功,导致计量点的有功和无功比例变化。
Q2:力调电费的考核标准是0.9还是0.85?
按《功率因数调整电费办法》,160千伏安以上的高压供电工业用户为0.90,100千伏安(千瓦)及以上的其他工业用户和非工业用户为0.85,农业用户为0.80。各地可能有调整,以电费单标注为准。
Q3:补偿过头会不会也被罚?
会。装有无功补偿且可能倒送无功的用户,按倒送无功与实用无功的绝对值之和计算月平均功率因数,过补同样拉低考核值。
Q4:光伏厂区用 SVG 还是电容柜?
光伏出力变化快、可能过补、考核点在高压侧时,优先评估 SVG,因为它能连续、双向调节无功;无功变化慢、预算有限时,可以先评估电容柜改造。
Q5:什么是"高采低补"?
"高采低补"是"高压侧采样、低压侧补偿"的简称:在变压器高压侧(供电企业计量考核点)取信号,控制装在低压侧的 SVG 等补偿装置,使高压计量点的功率因数达标。取样不能接入计费计量回路,应在高压侧另装用户自有的互感器取信号,或读取用户侧的电能表数据。
Q6:能不能让光伏逆变器直接发无功?
部分逆变器支持无功调节,配合功率因数控制器可以改善考核点功率因数。但满发时可能要让出部分有功,光伏不发电时段也要另外考虑,需要和光伏业主、逆变器厂家一起评估。
Q7:全额上网的光伏也会被收力调电费吗?
取决于当地规定和计量方式。例如宁夏自2025年7月起对全额上网分布式新能源场站的上、下网无功电量暂不执行功率因数调整电费。其他地区请向当地供电企业确认。
Q8:找厂家做方案需要准备什么?
近3个月电费单、变压器台数和容量、配电系统图、光伏装机容量和并网点位置、原电容柜的容量和运行情况。
关于山东恒电电气 山东恒电电气股份有限公司(Heverdin)位于山东济南,产品包括静止无功发生器、有源电力滤波器和无功补偿装置。选型参数以现场测试和方案为准,可咨询 400-0909-861。官网:https://www.heverdin.com