姚 彬，馮譯德

（徐州三新供電服務(wù)有限公司賈汪分公司，江蘇 徐州 221000）

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，分布式光伏發(fā)電越來越受到人們的關(guān)注，是非常有發(fā)展前景的一種能源綜合利用方式，實(shí)現(xiàn)了“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”。但是，如果光伏電源大規(guī)模的接入電網(wǎng)，一定會(huì)對(duì)電網(wǎng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生較大的影響。例如，光伏發(fā)電用戶發(fā)出的數(shù)據(jù)采集、上網(wǎng)電能計(jì)量以及電能并網(wǎng)都是目前急需解決的問題。

1 分布式光伏發(fā)電的特點(diǎn)

首先，在正常的運(yùn)行過程中，光伏列陣功率輸出會(huì)受到照度、陽光強(qiáng)度、季節(jié)以及溫度等因素的影響，引發(fā)較強(qiáng)的不穩(wěn)定性和不連續(xù)性，從而引發(fā)大量的諧波沖擊公共電網(wǎng)，影響整個(gè)電力系統(tǒng)的有序運(yùn)行。

其次，分布式光伏并網(wǎng)中想要實(shí)現(xiàn)電壓控制和頻率控制，就需要利用逆變器完成，而逆變器中的電子器件實(shí)際在運(yùn)行的過程中，引發(fā)的諧波電流會(huì)對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行有非常大的影響。為了有效避免諧波對(duì)本地電流的影響，就需要開展并網(wǎng)時(shí)串聯(lián)LCL 型濾波器。但是，濾波器自身可能會(huì)引發(fā)諧振尖峰，導(dǎo)致出現(xiàn)二次污染的現(xiàn)象。

再次，一般分布式光伏發(fā)電在建筑物上進(jìn)行安裝，但會(huì)受到面積等因素的影響，很多電能出現(xiàn)負(fù)載消耗的情況。這就需要通過配電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。如果光伏系統(tǒng)的容量比較大，并網(wǎng)系統(tǒng)需具有諧波補(bǔ)償和無功補(bǔ)償?shù)哪芰Α?/p>

最后，如果電網(wǎng)出現(xiàn)故障，那么分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)與周邊負(fù)載就會(huì)形成孤島效應(yīng)，形成自給供電。這時(shí)周邊區(qū)域的頻率和電壓就很難有效控制。負(fù)荷側(cè)發(fā)生電壓波動(dòng)與閃變，可能會(huì)對(duì)用電設(shè)備造成一定的損壞[1]。在恢復(fù)供電或是其他情況下，如果公共電網(wǎng)電壓與光伏輸出電壓不再同步的狀態(tài)下，就會(huì)影響到電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性。

2 分布式光伏發(fā)電電能計(jì)量

2.1 計(jì)量方案

現(xiàn)階段，電能消納方式可以用于光伏發(fā)電的主要有如下3 種，全部上網(wǎng)、自用剩余部分上網(wǎng)以及全部自用。目前，我國已經(jīng)有很多地區(qū)的居民采用的是全部上網(wǎng)的方法。對(duì)于居民光伏發(fā)電的結(jié)算方式和計(jì)量方式，相比較傳統(tǒng)的方式，差別非常大。首先，光伏發(fā)電的計(jì)量方式主要是獨(dú)立計(jì)算，根據(jù)國家的統(tǒng)一規(guī)定設(shè)置價(jià)格，出售或是收購居民光伏發(fā)電。光伏發(fā)電需要安裝兩類電能表，分別為并網(wǎng)計(jì)量表和關(guān)口計(jì)量表。其中關(guān)口計(jì)量表的作用為計(jì)算用戶與公共電網(wǎng)間的電能量；而并網(wǎng)計(jì)量表的作用是對(duì)發(fā)電能量和電價(jià)補(bǔ)貼進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

2.2 計(jì)量接入方式

目前，我國已經(jīng)在很多地區(qū)應(yīng)用了雙電表的計(jì)量方式，就是通過計(jì)量分開的方法，區(qū)分光伏發(fā)電和居民用電，圖1 為電能表接線圖[2]。

2.3 電能計(jì)量裝置

為了確保計(jì)量信息的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，必須要對(duì)如下三方面加強(qiáng)重視。首先，接入電壓、并網(wǎng)電壓為10 kV 的分布式發(fā)電項(xiàng)目，關(guān)口計(jì)量點(diǎn)必須要安裝相同的電能表，確保準(zhǔn)確性一致。接入電壓只需要單套配置。其次，電能計(jì)量技術(shù)和裝置一定要滿足國家規(guī)定的相關(guān)要求。接入電壓為10 kV，就需要有專門的計(jì)量回路和傳感器，還需要安裝專門的電能量信息采集終端。配置專用的整體式電能計(jì)量箱。最后，Ⅱ類的電能計(jì)量裝置，想要確保滿足準(zhǔn)確度的要求，就需要安裝0.25等級(jí)的電流互感器、0.2 的電壓互感器。

圖1 光伏發(fā)電用戶計(jì)量接線圖

3 光伏發(fā)電電能采集

電力用戶的電能量信息的采集主要是通過信息系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)主要的任務(wù)有電能量信息自動(dòng)采集、用戶雙向互動(dòng)、需求管理、線損統(tǒng)計(jì)分析和計(jì)量在線監(jiān)測。

3.1 數(shù)據(jù)采集

光伏發(fā)電用戶的檔案都是建立在營銷系統(tǒng)中，之后整個(gè)流程由營銷系統(tǒng)發(fā)起，對(duì)采集系統(tǒng)連接之后對(duì)調(diào)式流程進(jìn)行采集和觸發(fā)，根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)對(duì)任務(wù)進(jìn)行分配，為后續(xù)的工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.2 采集數(shù)據(jù)項(xiàng)

分布式電源管理功能模塊可以對(duì)正反向電能量進(jìn)行過采集，也可以對(duì)功率因素、電壓以及有功功率及時(shí)進(jìn)行收集，對(duì)分布式電源的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控檢測[3]。此外，該模塊還能分析各項(xiàng)電能指標(biāo)，包括發(fā)電總量、日均量，進(jìn)而建立更加完善的數(shù)據(jù)模式，使分布式電源的管理水平得到提升。

4 光伏發(fā)電對(duì)臺(tái)區(qū)線損的影響

4.1 電源檔案錯(cuò)誤的影響

在制定供電方案時(shí)，沒有根據(jù)分布式電源的接線方式對(duì)計(jì)量方向開展維護(hù)，使?fàn)I銷業(yè)務(wù)系統(tǒng)的計(jì)量方向與實(shí)際的計(jì)量方向存在差別。因?yàn)椴杉到y(tǒng)是根據(jù)營銷業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，這就會(huì)導(dǎo)致無法統(tǒng)計(jì)分布式電源的發(fā)電能力，導(dǎo)致負(fù)線損的出現(xiàn)。

4.2 發(fā)電未采集和竊電的影響

隨著光伏發(fā)電的發(fā)展，竊電問題越來越嚴(yán)峻。由于不采集全額上網(wǎng)反向電能量，用戶可以通過光伏設(shè)備增加開關(guān)及部分電線，中間接線至家中竊電。因?yàn)樵诓话l(fā)電時(shí)，就不會(huì)采集上網(wǎng)表計(jì)反向電能量，也就是不計(jì)量用電。此外，在發(fā)電時(shí)，竊電不會(huì)對(duì)全額上網(wǎng)造成影響，故具有比較強(qiáng)的隱蔽性，但是存在非常大的安全隱患，需要加強(qiáng)重視。

4.3 電源容量的影響

為了使光伏電源容量只影響到線損，首先就必須要確保網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的狀態(tài)保持穩(wěn)定。這樣就能在分析線損影響時(shí)，不需要考慮網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)帶來的影響。在分布式光伏電源接入情況下，光伏發(fā)電電源量達(dá)到最高值的時(shí)候，需要將其并入電網(wǎng)，采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，最后得出的結(jié)論為如下兩點(diǎn)。第一，在接入電網(wǎng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生并網(wǎng)容量，這對(duì)電網(wǎng)的線損有一定程度的減少。但是，當(dāng)該容量值超過臨界線時(shí)，就會(huì)起到相反的效果。最終結(jié)論就是當(dāng)分布式光伏電源容量超出電網(wǎng)承載負(fù)荷時(shí)，線損會(huì)大大增加。第二，如果線損率不變，則分布式光伏電源的容量值達(dá)到了最佳值。但是，該時(shí)期的電源容量會(huì)受到外界因素的影響，尤其是電網(wǎng)承載負(fù)荷以及網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。即距離越遠(yuǎn)，電源最佳容量值越大。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，光伏電源的容量值最佳狀態(tài)為電網(wǎng)負(fù)荷值的31%左右。

4.4 電源位置的影響

如果光伏電源容量沒有出現(xiàn)較大的變化，始終保持在20 mW 并且在不同的節(jié)點(diǎn)分布式光伏電網(wǎng)的間距是相等的，就需要對(duì)電站聯(lián)絡(luò)線產(chǎn)生的線損影響因素進(jìn)行考慮，使計(jì)算難度大大降低。在本次條件下，分析光伏電源位置對(duì)線損的影響，最終得出的結(jié)果如表1 所示。

表1 接線位置線損率情況

從表1 可知，電網(wǎng)線損率最高的是2 號(hào)節(jié)點(diǎn)，最低的是5 號(hào)節(jié)點(diǎn)。當(dāng)2 號(hào)節(jié)點(diǎn)接入到3 號(hào)節(jié)點(diǎn)之后，雖然距離最佳節(jié)點(diǎn)距離較近，但是總負(fù)荷量的變化幅度不高，相對(duì)較小，但線損率的變化卻十分明顯，由此可見，光伏電源最佳接入位置容易受到多種因素的影響。

4.5 電壓等級(jí)的影響

光伏電源接入的電壓等級(jí)也會(huì)影響到線損率，利用實(shí)驗(yàn)可以證明這一論點(diǎn)，在開展實(shí)驗(yàn)時(shí)要對(duì)如下3點(diǎn)內(nèi)容加強(qiáng)重視。首先是確保電網(wǎng)架構(gòu)不發(fā)生變化，選擇恰當(dāng)?shù)慕尤朦c(diǎn)。其次就是確保光伏并網(wǎng)參數(shù)與數(shù)據(jù)相同。最后就是為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性得到保障，要取最低，為當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)負(fù)荷的37%。通過計(jì)算得出的數(shù)據(jù)，就可以證實(shí)在參數(shù)等條件相同的情況下，電網(wǎng)線損率與電壓等級(jí)呈現(xiàn)的關(guān)系是反比。線損率高就表示電壓等級(jí)較低，反之則電壓等級(jí)越高。

5 結(jié)論

隨著分布式光伏發(fā)電的廣泛應(yīng)用，最終可以實(shí)現(xiàn)自發(fā)自用的發(fā)電站。但是，實(shí)際在應(yīng)用時(shí)依然存在很多問題。確保分布式光伏發(fā)電的電能采集和線損得到有效保障，是目前需解決的問題。通過制定最優(yōu)的電能計(jì)量方案、設(shè)計(jì)合理的計(jì)量點(diǎn)，為電能表的準(zhǔn)確計(jì)量提供有效保障。