一文了解行话“无功补偿”！未来或成光伏电站标配

随着新能源成为全球能源可持续发展的主流趋势席卷，太阳能作为主要的清洁能源，被广泛应用于光伏电站中。但由于光伏发电系统的输出功率受到气象等因素影响而具有随机性，导致并网点输出的有功功率出现变动，“无功补偿”技术便应运而出。

官方定义：无功功率补偿，是一种在电力供电系统中起提高电网的功率因数的作用，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境的技术。

在电力系统中，功率分为有功功率和无功功率，和这两个词密切相关的还有“功率因数”。有功功率就是日常各种用电设备正常运行时所需要的电功率，当电力系统负载中存在感性负载（如电感器、电动机），会导致功率因数低下，即系统中存在较多的无功功率。功率因数作为电力系统的重要技术数据，功率因数越低说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，这也就意味着设备的利用率在降低。

但在电气设备中，无功功率并不是无用功率，其用于建立和维持磁场，为设备的正常运行提供必要的环境。虽然它不对外做功，但其作用却不可或缺。有功功率是电路中的“实干家”，无功功率则扮演着另一种重要的角色。它不直接参与能量的转换，而用于电路内电场与磁场的交换。可以说，没有无功功率，电动机无法转动，变压器也无法变压，整个电路系统将陷入瘫痪。简言之，为了提高功率因数并减少无功功率的影响，需要进行“无功补偿”。

随着电力需求的不断增加，电力系统面临着更高的负荷和不稳定的电能使用情况。系统中众多的无功负载，尤其是感性无功负载，其所吸收的无功功率是由发电厂提供的，也就是说发电机在工作时就会向系统释放有功电能，同时对感性负载提供相应的无功电能。发电机运行时，如果没有无功输出就会对发电系统造成破坏性的影响。

当系统中无功功率需求增大时，如果不人为地安装无功补偿装置，发电厂要通过调相的方式来加大无功功率输出，由于发电机的容量是有限的，那么就势必要减少有功功率的输出量，这样不仅增加供电投资、降低设备利用率，也将增加线路损耗。

在交流供电系统中，无功的存在对能量的传输和交换有着巨大意义，无功补偿可保证无功功率的供给，以满足用户对无功功率的需要，使得用电设备在额定电压下高效、安全、稳定工作。

一般在系统中所说的无功负载大部分是感性无功负载，把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，当感性无功负载吸收能量时，容性负载释放能量，而感性负载释放能量时，容性负荷却在吸收能量，能量在容性负载和感性负载之间交换，这样容性负载所吸收的无功功率可以从容性负荷装置输出的无功功率中得到补偿，无功功率就地平衡掉，以降低线路损失，提高带载能力，降低电压损失及缓解发电厂的供电压力，这就是无功补偿的基本原理。

那么，光伏电站为什么要进行“无功补偿”呢？国家电力部门规定：凡是安装有低压变压器地方及大型用电设备旁边都应该配备无功补偿装置，特别是那些功率因数较低的工矿、企业、居民区必须安装。例如大型异步电机、变压器、电焊机、冲床、车床群、空压机、压力机、吊车、冶炼、轧钢、轧铝、大型交换机、电灌设备、电气机车等尤其需要。

无功补偿装置在光伏电站中发挥着极其重要的作用。众所周知，光伏电站使用太阳能电池板将太阳能转化为电能。当这些电站与电网连接时，它们会产生一些电力质量问题，其中之一就是无功功率的问题，无功补偿装置便起了作用。

电网稳定性：在电网中，有功功率和无功功率共同作用，以维持电压和频率的稳定。无功功率可以看作是电网的“支撑力”，用于维持电压水平。

电压调节：光伏电站在某些情况下可能会引起电网电压的波动。通过提供无功补偿，可以帮助稳定电网电压，防止因光伏电站接入造成的电压不稳定问题。

增加输电能力：无功功率补偿可以有效地减少电网损耗，提高输电线路的利用率，从而增加电网的输电能力。

减少损耗：通过优化电网的功率因数，可以降低电网的传输损耗。无功补偿可以改善功率因数，从而减少电网损耗。

近年来，在国家的多重政策支持下，光伏发电装机容量迅速增长，然而，光伏电站接入电网系统时造成的系统电压波动、谐波增大等系列问题也亟待解决。为满足系统对光伏电站接入的要求，合理配置无功补偿装置必不可少，目前大多数光伏电站应用的有SVC、SVG无功补偿装置。

但是，分布式光伏电站接入用户配电网后引起功率因数异常的原因有很多，需要考虑技术、经济等多方面因素进行分析，尝试找到最合适的无功补偿方案。

无论对供电部门还是用电部门，对无功功率进行自动补偿以提高功率因数，防止无功倒送，对节约电能、提高运行质量都具有非常重要的意义。未来，无功补偿将成为光伏电站的“标配”。