摘 要：為了保護(hù)生態(tài)環(huán)境，近年來(lái)國(guó)家大力發(fā)展清潔能源，分布式電源規(guī)模快速增長(zhǎng)，能夠邊遠(yuǎn)區(qū)用戶和商業(yè)區(qū)用戶用電需求，提高供電的可靠性和安全性，有利于解決高峰用電問(wèn)題。分布式電源的連接方式和傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)有一定的差異，計(jì)量方式也不同。因此，通過(guò)微電網(wǎng)雙向電能計(jì)量分析，有利于減少電能誤差，確保電能計(jì)量符合實(shí)際用電。本文分析了分布式電源以及微電網(wǎng)雙向計(jì)量的需求以及分布式電源獨(dú)立計(jì)量存在的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：分布式電源；接入用戶；用戶側(cè)微電網(wǎng)；雙向電能計(jì)量

中圖分類號(hào)：TM933.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）33-0076-02

引 言

分布式電源指功率為數(shù)千瓦到50MW小型模塊式的獨(dú)立電源，這些電源一般是電力部門、電力用戶以及第三方，為了滿足高峰期城市居民、商業(yè)區(qū)居民用電需求，可以降低電網(wǎng)的投資成本，提高供電的可靠性。電能計(jì)量是電力用戶和供電公司結(jié)算的依據(jù)，是供電公司電力管理重要手段。然而傳統(tǒng)的電網(wǎng)是供電公司向電力用戶單向計(jì)量收費(fèi)，不存在雙向電能計(jì)量問(wèn)題。隨著分布式電網(wǎng)的發(fā)展，用戶不僅可以向電網(wǎng)公司購(gòu)電，也可以向分布式電源持有者購(gòu)電。這種雙向計(jì)量模式給電力計(jì)量增加了一定的難度。需要采用智能化電能進(jìn)行雙向計(jì)量，滿足分布式電源的發(fā)展。

1 分布式電源以及微電網(wǎng)雙向電能計(jì)量需求

分布式電源目前有兩種計(jì)量方式：一種是上網(wǎng)電價(jià)法，這種計(jì)量方式將分布式電源全部上網(wǎng)售電，分布式電源并網(wǎng)點(diǎn)直接安裝在配電網(wǎng)上，不需要經(jīng)過(guò)用戶電表計(jì)量，而是單獨(dú)安裝電表進(jìn)行計(jì)量。電網(wǎng)公司和分布式電源持有者簽訂協(xié)議，按照協(xié)議價(jià)格收費(fèi)。這種模式比較簡(jiǎn)單，但是這種分布式電網(wǎng)需要經(jīng)過(guò)國(guó)家相關(guān)部門的審核，審核通過(guò)以后才能使用。在使用過(guò)程中，受到國(guó)家嚴(yán)格限制。另外一種是凈電表計(jì)量，即分布式電源并網(wǎng)點(diǎn)直接接入到用戶的電能表，按照自發(fā)自用，余電上網(wǎng)的模式，電網(wǎng)公司和用戶根據(jù)雙向計(jì)量電表計(jì)算。所有電力用戶的用電情況，都可以同一時(shí)刻查看，這樣計(jì)量更加準(zhǔn)確便利。目前，大部分電網(wǎng)第二種自發(fā)自用用電模式，只需要雙向電能表進(jìn)行計(jì)量，不需要用戶、供電公司收費(fèi)人員進(jìn)行查看。但是，這種分布式電能的計(jì)量準(zhǔn)確性與實(shí)際用電的計(jì)算方法有關(guān)。因此，電網(wǎng)周圍需要安裝監(jiān)控，防止有人故意損壞或者改造電能表。

2 分布式電源的獨(dú)立計(jì)量

近年來(lái)，國(guó)家大力發(fā)展太陽(yáng)能光伏發(fā)電這種清潔能源，給予太陽(yáng)能光伏發(fā)電政策和財(cái)政支持，根據(jù)分布式光伏發(fā)電量給予一定的財(cái)政補(bǔ)貼，“自發(fā)自用”和“全部上網(wǎng)”這兩種售電模式給予一定的財(cái)政補(bǔ)貼。所以，目前光伏發(fā)電除了用戶和電網(wǎng)的雙向計(jì)費(fèi)，還涉及到財(cái)政補(bǔ)貼費(fèi)用。由于分布式電源大多數(shù)采用“自發(fā)自用，余電上網(wǎng)”這種售點(diǎn)模式，所以只計(jì)量用戶與電網(wǎng)的雙向電能無(wú)法滿足用戶需求，所以對(duì)電網(wǎng)電能單獨(dú)計(jì)量，這樣才能確保計(jì)量的準(zhǔn)確性。

2.1 分布式電源獨(dú)立計(jì)量

當(dāng)前，分布式電源計(jì)量方式依然按照傳統(tǒng)的計(jì)量方式，將分布式電源作為一個(gè)獨(dú)立的發(fā)電廠，為每一個(gè)分布式電源配置一個(gè)計(jì)量表，實(shí)現(xiàn)分布式發(fā)電的電能數(shù)據(jù)采集和補(bǔ)貼，一般只安裝單向計(jì)量表。由于分布式電源屬于可再生能源，使用逆變器連接并網(wǎng)，計(jì)量器一般安裝在逆變器并網(wǎng)點(diǎn)。

2.2 分布式電源與儲(chǔ)能一體化計(jì)量

光伏發(fā)電并網(wǎng)計(jì)量一般是在逆變器并網(wǎng)以后安裝單向計(jì)量表，然后采用成熟的交流計(jì)量模式進(jìn)行計(jì)量。如果光伏發(fā)電系統(tǒng)沒(méi)有儲(chǔ)能的功能，這種方式可以有序運(yùn)行。但是太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)為了提高供電可靠性，大多數(shù)安裝了儲(chǔ)能裝置，由于太陽(yáng)能光伏發(fā)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)都是直流電流供電，在發(fā)電過(guò)程中逆變器會(huì)損耗一部分電能，將太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)和儲(chǔ)能裝置實(shí)現(xiàn)直流側(cè)并聯(lián)耦合，通過(guò)太陽(yáng)能發(fā)電和儲(chǔ)能一體化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)集中并網(wǎng)，可以提高供電的效率。采用一體化發(fā)電模式，在進(jìn)行計(jì)量的時(shí)候需要考慮太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)供電不足或者儲(chǔ)能系統(tǒng)在電價(jià)低谷期間購(gòu)電或者充電，在用電高峰期釋放部分電力滿足城市高峰期用電需求向電網(wǎng)售電。然而這部分電能不是太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)產(chǎn)生的，所以無(wú)法按照光伏發(fā)電方式進(jìn)行發(fā)電方式進(jìn)行計(jì)量。因此，使用逆變器并網(wǎng)的時(shí)候設(shè)置的單向計(jì)量器存在計(jì)量不準(zhǔn)確等問(wèn)題。目前國(guó)家財(cái)政沒(méi)有對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)施財(cái)政補(bǔ)貼政策，在實(shí)際運(yùn)行中可能存在騙取財(cái)政補(bǔ)貼等問(wèn)題。這些問(wèn)題，可以采取以下方案解決：第一種方法是采用逆變器并網(wǎng)點(diǎn)的交流計(jì)量表的，但是設(shè)置雙向計(jì)量表，可以計(jì)量太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量和儲(chǔ)能系統(tǒng)的購(gòu)電量，不會(huì)計(jì)算太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的實(shí)際發(fā)電量。由于儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電效率比較低，可能計(jì)量的發(fā)電表遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于實(shí)際太陽(yáng)能光伏發(fā)電量。第二種方法是在太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的面板直流側(cè)設(shè)置直流計(jì)量表直接計(jì)算直流計(jì)量，從而避免了儲(chǔ)能充放電計(jì)量問(wèn)題。

3 分布式電源接入用戶雙向電能計(jì)量技術(shù)存在的問(wèn)題

3.1 量程和精度

雖然近年來(lái)在國(guó)家的大力倡導(dǎo)下，我國(guó)的分布式電源發(fā)電技術(shù)快速發(fā)展，在解決城市高峰用電緊張，降低電網(wǎng)建設(shè)投資成本方面發(fā)揮重要作用。然而在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，雙向計(jì)量在分布式電源計(jì)量中依然存在不少問(wèn)題。電能計(jì)量的進(jìn)度受到電壓、電流互感器、功率以及計(jì)量方式等方面的影響。太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量具有較大的隨機(jī)性和波動(dòng)性，輸出功率范圍波動(dòng)很大，需要計(jì)量量程比較寬的計(jì)量表才能滿足精度要求。實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，電流和電壓互感器是非線性運(yùn)行，電子電流表在低額度范圍計(jì)量精度比較低，互感器在25～100%的額定符合范圍內(nèi)精度比較高。所以，為了確保計(jì)量準(zhǔn)確，選擇過(guò)載超過(guò)4倍以上的電能表，才能滿足電能表計(jì)量寬度要求。

3.2 電能質(zhì)量影響到電能計(jì)量表的計(jì)量準(zhǔn)確性

由于太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量隨機(jī)性比較強(qiáng)，無(wú)法進(jìn)行有效的預(yù)測(cè)，所以太陽(yáng)能光伏發(fā)電質(zhì)量比較差。在發(fā)電過(guò)程中電流受到諧波影響，電壓波動(dòng)比較大，電能質(zhì)量不穩(wěn)定。太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)并入電網(wǎng)中，可能造成諧波污染，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)可能造成電壓不穩(wěn)定等問(wèn)題，逆變器和整流器運(yùn)行過(guò)程中，可能導(dǎo)致微電網(wǎng)出現(xiàn)諧波諧振，進(jìn)一步加劇諧波污染問(wèn)題。諧波可能造成電流互感器非線性飽和、渦流、磁滯等線形，從而影響到整個(gè)電網(wǎng)的發(fā)電質(zhì)量。

3.3 雙向計(jì)量的準(zhǔn)確算法

由于光伏發(fā)電系統(tǒng)在接入電能計(jì)量表的時(shí)候存在技術(shù)上的難題，所以導(dǎo)致計(jì)量不準(zhǔn)確。然而隨著分布式電源的快速發(fā)展，分布式電源的規(guī)模越來(lái)越大，分布式電源雙向計(jì)量問(wèn)題越來(lái)越突出，受到學(xué)術(shù)界的關(guān)注，開(kāi)始對(duì)其進(jìn)行研究。吳振軍等人總結(jié)分布式電源計(jì)量方法的存在的缺陷，提出了固定采樣頻率條件下的計(jì)量方式，光伏發(fā)電系統(tǒng)頻率出現(xiàn)偏移的時(shí)候可以消除非同步采樣造成的誤差，從而提高分布式電源的計(jì)量準(zhǔn)確度。

4 結(jié)束語(yǔ)

雖然分布式電源雙向計(jì)量存在不少問(wèn)題，但是隨著可再生電源規(guī)模不斷擴(kuò)大，并網(wǎng)過(guò)程的雙向計(jì)量問(wèn)題越來(lái)越迫切。因此，需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)分布式電源雙向計(jì)量的研究。智能電網(wǎng)的發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，不斷擴(kuò)大智能電表的功能，從而實(shí)現(xiàn)智能化電網(wǎng)的發(fā)展要求。

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收稿日期：2018-10-12