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术语表 · 电网与市场

无功功率

交流功率中在电源和负载之间来回振荡、不做净功的分量,用于维持磁场和电场以及控制电压。

交流系统里,电流和电压不一定同相。无功功率(Q)以乏(var,伏安无功)为单位,是每个周期来回流动的那部分功率,来自电感(电机、变压器、架空线路)或电容(电缆、电容器组)。它不做净功,却是维持电机和变压器磁场、控制电网电压所必需的。

S² = P² + Q²,其中 P = V·I·cos φ,Q = V·I·sin φ

式中 S 是视在功率(VA),P 是有功功率(W),φ 是电压与电流之间的相位角。P/S 就是功率因数。

输电网的电压和无功平衡紧密相关:吸收无功会降低电压,注入无功会抬高电压。轻载的电缆和线路会发出无功,夜间造成电压偏高;重载线路消耗无功,可能引发电压崩溃,这是多次大停电的原因之一(1978 年法国、2003 年北美)。2025 年伊比利亚大停电调查中,过电压控制也是核心问题。

无功电源包括同步发电机和同步调相机、静止无功补偿器(SVC)、STATCOM、并联电抗器和电容器,以及现代风电、光伏和储能逆变器。欧洲电网规范(RfG)要求新发电机组能在规定的功率因数范围内运行,常见为滞后到超前约 0.90 到 0.95。无功功率常作为辅助服务采购,而且必须就地提供,因为它很难远距离输送。

相关术语

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  • 功率因数

    交流电路中有功功率与视在功率之比,介于 0 和 1 之间,表示电流做有用功的效率。

  • 辅助服务

    系统运营商在电能量之外采购的、用于保持电网稳定安全的服务,例如调频备用、电压控制和黑启动。

  • 输配电损耗

    从电厂到终端用户之间以热的形式和非技术原因损失的电量,通常以供电量的比例表示。

  • 电网频率

    电力系统中交流电改变方向的速率,为 50 Hz 或 60 Hz,反映供需的瞬时平衡。

  • HVDC(高压直流输电)

    以直流方式输送大功率电力的输电技术,远距离损耗更低,还能连接不同步的电网。

  • 构网型逆变器

    自行建立电压和频率基准的逆变器,表现为电压源,能稳定弱电网并提供虚拟惯量。