分布式光伏發電項目的電能計量及影響

高龍梅

【摘 要】隨著光伏系統并網容量的增大，光伏接入將對電能計量的準確性和公平性造成較大影響，基于此，論文總結了分布式光伏發電項目電能計量應滿足的要求，并提出了相應的電能計量方案。

【Abstract】With the increase of interconnection capacity of photovoltaic system， solar access will have a greater impact on electric energy metering accuracy and fairness. Based on this， paper summarizes the requirements of distributed photovoltaic power generation projects electricity metering should meet， puts forward the scheme of electric energy metering for distributed photovoltaic power generation.

【關鍵詞】分布式光伏發電；電能計量；影響

【Keywords】distributed photovoltaic power generation； energy measurement； influence

【中圖分類號】TK519 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）07-0134-02

1 引言

分布式光伏發電有別于傳統的能源，擁有其他傳統能源所不具備的優勢，能夠靈活并網，實現就近接入電網。首先從消納模式來看，用戶可以選擇“自發自用”、 “自發自用，余電上網”、 “全額上網”等模式。其次其建設周期短，分布式光伏發電可以依屋頂而建，以農村院落而建，不占用額外資源，還可以結合農村的荒山、荒地，以及扶貧等。從接入方式看，消納模式為“自發自用”、 “自發自用，余電上網”的，選擇接入用戶側；對于消納模式為“全額上網”的，選擇接入公共電網。

分布式光伏發電的電價由兩部分組成，一是分布式光伏發電項目的發電量補貼；二是分布式光伏發電項目的上網電量補貼。上網電量與下網電量分開結算。下網電量的用電電價按照國家的相關電價政策法規執行，上網電量的上網電價執行當地標桿上網電價政策。

由于選擇不同的消納模式，對于接入容量，接入電壓，并網電壓，以及并網點的個數，就會制定不同的分布式光伏發電接入方案，而不同的計費方案、計量方案的制定，直接影響電量及電費的計量與計算。能否準確地計量發、用電量，又是光伏發電客戶與電網企業最為關注的焦點。

根據《分布式光伏接入系統技術要求》，目前較為普遍的申請分布式發電項目的接入電壓有220V、380V、10kV三種。而目前本地區發電客戶申請容量最大的一般在3000kW左右。選擇不同的消納模式，接入容量，接入電壓，并網電壓，并網點的個數，以及發電客戶的未來投資建設項目規劃，科學、準確、合理、經濟地制定最優的分布式光伏發電接入方案，從而準確地計量發、用電量。下面將從電能計量點的設置以及電能計量規程制度對電能計量裝置的技術要求作闡述。

2 分布式光伏發電項目的電能計量

2.1電能計量方案

對于消納模式為“自發自用，剩余電量上網”的分布式光伏發電項目，該發電客戶需要有自己的用電客戶，按照發電量與上網電量分別計量獨立結算原則。電能表的類型分別為發電關口和上網關口，發電關口的電能表計量的是光伏發電的電量，是新裝的用于計量發電的電能表；上網關口的電能表計量的是發電客戶自己內部用完后多余的上網的電量，上網電能表不是新裝表而是關聯用電客戶電能表并取其反向有功示數類型。

對于消納模式為“全額上網”的分布式光伏發電項目，接入點電壓為220V、380V的，按照發電量與上網電量分別計量獨立結算原則，分別設兩個計量點，但其發電關口和上網關口用的是同一只電能表計量。

對于消納模式為“全額上網”的分布式光伏發電項目，接入電壓、并網電壓為10kV，并且有升壓變壓器的分布式光伏發電項目，考慮到在夜間光伏不發電的情況，由于在并網運行中存在逆變器損耗、線路損耗、變壓器損耗等多種因素的損耗，分布式光伏發電項目還需要從網上汲取電量，也就是下網電量；按照發電量與上網電量、下網電量分別計量獨立結算原則，還需要新建立用電戶，結算下網電量。關口計量點原則上設置在產權分界點處，即分布式光伏發電項目與公共電網明顯斷開點處開關設備的電網側。對于消納模式為“自發自用，剩余電量上網”也就是用電戶的產權分界點，關口計量點需要配置專用關口計量電能表，并將計費信息上傳運行管理部門。

2.2 電能計量裝置

為確保計量的準確性和相關信息的及時通信，用于分布式發電的電能計量裝置應滿足以下要求：第一，接入電壓、并網電壓為10 kV 的分布式發電項目，關口計量點應安裝型號、規格、準確度相同的主副電能表各一套。接入電壓為220/380V 的只需要單套配置。第二，電能計量裝置的配置和技術要求應符合《電能計量裝置技術管理規程》相關標準及要求。接入電壓為10 kV的，關口計量裝置一般不低于Ⅱ類電能計量裝置；接入電壓為220/380V，關口計量裝置一般不低于Ⅲ類電能計量裝置。第三，接入電壓為10 kV的，必須有專用的計量互感器及回路。第四，接入電壓為10 kV的，必須配置專用的電能量信息采集終端。第五，電能計量裝置應配置專用的整體式電能計量柜（箱）。第六，Ⅱ類電能計量裝置宜配置準確度等級0.2S的電流互感器；準確度等級0.2的電壓互感器； Ⅲ類電能計量裝置宜配置準確度等級0.5的電壓互感器；準確度等級0.5S的電流互感器。

3 電能計量的影響因素諧波

電網經濟核算的依據是電能計量，電能計量的精準程度關系到電網企業與發電客戶雙方的經濟效益。伴隨著分布式光伏系統并網戶數的增多，并網容量的增大，光伏逆變器作為光伏發電的主要設備，把直流電能轉換成與電網同頻率、同相位的交流電，在光伏發電與電網的接口連接中，起著關鍵作用。電能表是否準確、真實地反映非線性用戶的用電量還是一個正在探討的問題。因此分析研究光伏發電系統對電能計量的影響具有重要意義。

3.1 線性負載和非線性負載

由于負載的形式不同，按其特性可分為非線性負載和線性負載兩種。非線性負載會隨電壓或電流變化而變化。線性負載參數不會隨電壓或電流變化而變化。正弦電壓源不向系統提供諧波電能。作為系統的諧波來源者非線性負載，它吸收消耗電能，這就表明非線性負載產生的諧波能量是由基波電能中的一部分轉換而來的，而且向系統反送諧波電能[1]。如果計量全波電能，對電網企業和線性負載用戶是非常不利的。

3.2 電能表因諧波產生的誤差分析

3.2.1 對電子式電能表的影響及誤差分析

目前，電子式電能表在電網中已普遍使用，而我國的電子式電能表主要采用模擬式分割乘法器來實現電能的測量。隨著電力系統諧波含量的不斷增加，電子式電能表在諧波下的計量弊端就出現了，并不可避免地出現誤差。

誤差分析的結果： 由于電子式電能表頻帶較寬，對基波電能和諧波電能都能較準確計量，把諧波功率和基波功率同等對待，增大了計量誤差。

3.2.2 對數字式電能表的影響及誤差分析

目前主流電能表為智能電能表，使用數字乘法器，采用了A/D轉換數字乘法器，將電壓和電流進行數字化相乘，可以達到很高的測量準確度。更容易進行多功能計量工作，通常在一定周期內對電壓、電流信號進行采樣處理，當系統頻率波動時，采樣周期很難達到與實際的信號頻率同步，在高次諧波時將導致對尖峰信號采樣不準，就會出現頻譜泄漏和柵欄效應，造成電能計量誤差。

3.3 改善諧波對電能計量影響的措施

分布式光伏發電系統的逆變器是非線性負載的一種，它會給電力系統帶來大量的諧波，而諧波又直接會帶來電能計量的誤差，直接給電網公司和發用電客戶帶來經濟損失[2]。

第一，先測頻后采樣，減小采樣誤差。首先通過測量信號波形相繼過零點間的時間寬度來計算頻率，然后再根據所得到的頻率確定采樣周期并進行采樣與諧波分析。第二，對存在諧波功率情況下的計量。為了減小并網點電壓電流的諧波含量，可采用對基波電能和諧波電能分別計量的諧波電能表，同時加大對產生諧波用戶的懲罰力度，更有利于諧波的治理，降低對電網公司和發用電客戶的影響程度，提高分布式光伏發電系統上、下網電量的計量準確性。

4 結語

分布式光伏發電項目如雨后春筍般崛起，計量點準確合理的設置、最優電能計量方案的制定，可以為電能表的準確計量提供保障，因此研究如何科學、合理、公平公正、準確計量，并積極找出影響電能計量的因素，采取相應措施，對于確保電網企業與客戶的利益最大化具有重要意義。

【參考文獻】

【1】許儀勛.諧波對電能計量的影響與對策[D].上海：上海交通大學，2008.

【2】杜立堃.光伏發電接入智能配電網后的系統問題綜述[J].電子技術與軟件工程，2013（19）：147-148.