在配電系統中，電力的傳輸與使用並不僅止於驅動機械設備或提供照明所需的實功率（Active Power）。實際上，電力系統中還存在另一項關鍵成分──虛功率（Reactive Power）。虛功率雖不直接轉換成可利用之機械或熱能，卻在交流電路中扮演不可或缺的角色：它是維持系統電壓、支撐磁場與電場能量，以及確保電力設備能正常運作的必要條件。然而，過高的虛功需求會增加電流流通、提升線路與變壓器負載，導致能源使用效率降低。因此，如何有效補償虛功、提升功率因數（Power Factor）便成為電力工程中的重要課題。功因改善這一技術被統稱為功因補償 (Power Factor Compensation) 或虛功率補償 (Reactive Power Compensation) ，是電力系統、配電設計與節能策略中不可或缺的工程環節。

什麼是功因改善？

功因改善的核心概念，是「讓虛功在負載端就地平衡」。也就是說，不讓大量虛功從上游電網輸送，而是在用電端利用補償設備自行產生所需的虛功。常見設備包括：

電容器組（Capacitor Bank）
並聯電抗器（Shunt Reactor）
自動功率因數調整器（Automatic Power Factor Regulator, APFR）
主動式濾波器（Active Harmonic Filter, AHF）
靜態同步補償器 (Static Asynchronous Compensator, STATCOM)
靜態無功補償器（Static Var Compensator, SVC）
靜態無功產生器（Static Var Generator, SVG）

這些設備透過提供容性或感性虛功，使整體功率因數提升接近 1.0，從而減少無效電流在電力系統中的循環。實務上，補償策略通常會因應負載特性、諧波含量、負載變化速度與系統規模而採用不同組合。關於功率因數相關內容，請參考資料庫功率因數內容。

對能源效率與成本節省的重要性

在工業設備、馬達系統、變頻器、大型冷凍空調等應用中，電感性負載比例通常較高，因此對虛功的需求也更為顯著。若功率因數偏低，不僅造成設備熱負荷增加、線損變高，若功率因數低於電力公司要求之下限，更必須支付額外的功率因數調整費。

透過適當的虛功補償，可帶來以下效益：

減少汲取電力公司的虛功
降低視在電流、降低線路損失
電力公司功因調整費，減少電力成本支出，尤其對高壓、大電流用戶效果更為顯著
提升整廠或整體配電系統的能源效率

對於電能成本日益攀升的產業而言，虛功補償已不再只是「可選的改善措施」，而是「直接帶來長期節省」的必要投資。

功因補償與再生能源

隨著太陽能、風力等再生能源大量併入電網，電力系統面臨前所未有的變動性與不確定性。再生能源逆變器輸出瞬變快、易受天候波動影響，因此：

電壓變動更頻繁
功因控制更複雜
系統急需快速的動態虛功補償能力

因此，傳統電容器組往往無法完全因應這些快速變化，必須依賴 SVG、SVC、APF 等具備高速響應與精準控制的設備。

例如：

SVG 可在毫秒等級內動態調節虛功，維持併網點電壓穩定。
APF 不僅補償虛功，還具備諧波抑制能力，能大幅提升再生能源逆變器運作的電能品質。

在未來的電力工程規劃中，虛功補償將不再只是「提高功率因數」的手段，而是「維護電網穩定與提升再生能源滲透率」的核心技術。

功因改善的好處

1. 提升功率因數

透過補償虛功，可有效提升系統功率因數（Power Factor），使電力設備更有效率地使用能源，減少損耗。

2. 降低電費支出

許多電力公司針對低功率因數收取附加費，補償後可減少罰款與額外電費，尤其對於工業用戶可節省可觀成本。

3. 減少變壓器與電纜負載

補償後，系統中傳輸的電流降低，有助於減輕變壓器與輸電線路的負擔，延長設備壽命並降低溫升風險。

4. 改善電壓穩定性

虛功補償有助於穩定系統電壓，尤其在負載變動大或遠距離供電情況下，可顯著提升供電品質。

5. 提高系統容量利用率

降低虛功需求後，現有配電設備可承載更多有功負載，提升整體電力系統的容量使用效率，延緩設備擴充需求。

6. 降低系統損耗

減少無功電流流通的比例，可有效降低線損與變壓器銅損，達到節能減碳效果。

7. 強化供電可靠性

補償措施可使供電系統在遇到電壓波動或突波時更具穩定性，減少生產線跳機或敏感設備異常。

小結

在能源成本攀升、電能品質要求提高、再生能源比例持續上升的背景下，虛功率補償的重要性與日俱增。無論是傳統工廠、商用建築，或是再生能源電廠，皆可藉由適當的虛功補償技術獲得：

更穩定的供電品質
更高的能源使用效率
更低的設備損耗與電費成本
更可靠的電力系統運作

透過電容器組、APFR、SVC/SVG 或 APF 等設備，可依據不同的負載特性與應用情境進行最佳化配置，為企業創造長期效益，亦為電力系統提供更安全、可靠且高效的運轉環境。

什麼是 功因改善？