分布式光伏電源聯(lián)網(wǎng)計(jì)量方式及線損核算

馬素燕

(國網(wǎng)山東省電力公司莘縣供電公司,山東 聊城 252400)

分布式光伏電源在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，除了能夠改變?cè)谢茉磻?yīng)用下的發(fā)電生產(chǎn)存在的諸多環(huán)境問題，在實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)之后，分布式光伏電源系統(tǒng)還能夠與實(shí)際的用電需求相結(jié)合，一般居民用電當(dāng)中，分布式光伏電源可以通過大面積分散搭建的方式，與公共電網(wǎng)進(jìn)行連接，從而實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)供電，提高電能質(zhì)量、解決用電傳輸問題。對(duì)于公共電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)來說，需要針對(duì)光伏發(fā)電形式重新進(jìn)行電能計(jì)量和線損核算。

1 分布式光伏電源的公共電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)方式

傳統(tǒng)應(yīng)用下的公共電網(wǎng)結(jié)構(gòu)建設(shè)方式為放射狀結(jié)構(gòu)，通過核心輸變電站向用電單位進(jìn)行輸配電工作，從而實(shí)現(xiàn)全面的電力覆蓋。而在分布式光伏電源的聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中，由于光伏陣列的分布式特征，使得面向居民的配電系統(tǒng)需要轉(zhuǎn)變成為多電源的電力結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)當(dāng)中，電網(wǎng)自身的潮流變化、短路大小以及分布特性，都會(huì)發(fā)生一定程度的改變，因此會(huì)出現(xiàn)傳統(tǒng)電網(wǎng)調(diào)壓方案與當(dāng)前光伏電源調(diào)壓需求不一致的現(xiàn)象。分布式光伏電源的電網(wǎng)建設(shè)當(dāng)中，為了保證公共電網(wǎng)供電的穩(wěn)定性，聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)下的光伏電源需要設(shè)定專門的繼電保護(hù)方案，繼電保護(hù)需要能夠根據(jù)太陽能有關(guān)的波動(dòng)性，對(duì)線路內(nèi)部的運(yùn)行規(guī)律、線路故障進(jìn)行處理，從而避免因重合閘、瞬時(shí)舞動(dòng)以及孤島運(yùn)行等問題。對(duì)于電網(wǎng)和用電來說，應(yīng)當(dāng)對(duì)電能計(jì)量方式和線損核算方式做出相應(yīng)的調(diào)整。

2 分布式光伏電源聯(lián)網(wǎng)下的電能計(jì)量方法

（1）電能計(jì)量方案的主要思路。分布式光伏電源聯(lián)網(wǎng)下的電能計(jì)量方案，需要以實(shí)際的光伏電源聯(lián)網(wǎng)后的居民用戶實(shí)際用電結(jié)構(gòu)為基準(zhǔn)，重新進(jìn)行方案調(diào)整。一般來說，分布式光伏電源在聯(lián)網(wǎng)之后，總共由三個(gè)部分組成供電環(huán)節(jié)，其中包含位于分布式電源位置的電能表、位于居民用電用戶的電能表以及位于傳統(tǒng)公共電網(wǎng)中的臺(tái)區(qū)電能表，三個(gè)電能表代表了供電過程中的三個(gè)環(huán)節(jié)。在這種環(huán)境當(dāng)中，居民用戶事實(shí)上也充當(dāng)了分布式光伏的發(fā)電來源，從而為傳統(tǒng)公共電網(wǎng)減輕了輸配電負(fù)擔(dān)。因此目前有基于分布式光伏電源聯(lián)網(wǎng)下的發(fā)電能量補(bǔ)貼計(jì)劃，并設(shè)定了全額上網(wǎng)、余額上網(wǎng)兩種不同的計(jì)量方式。其中前者的計(jì)量是將光伏電源與公共電網(wǎng)直接并網(wǎng)，并通過發(fā)電、用電兩個(gè)端口的電能表進(jìn)行計(jì)量；而余額上網(wǎng)則是通過光伏電源居民用戶的負(fù)荷情況，進(jìn)行剩余電能的量表計(jì)量。

（2）全額上網(wǎng)中的電能計(jì)量方法。在全額上網(wǎng)的用戶用電環(huán)境之中，臺(tái)區(qū)內(nèi)部用戶需要使用的供電電源共有兩個(gè)，分別為臺(tái)區(qū)電源以及光伏電源，這兩個(gè)電源也就成為供電環(huán)節(jié)當(dāng)中的主要用電負(fù)荷。在整個(gè)供電環(huán)節(jié)當(dāng)中，當(dāng)光伏電源在進(jìn)行電能生產(chǎn)并形成負(fù)荷之后，一旦整體電能負(fù)荷高于臺(tái)區(qū)中用戶的用電需求后，光伏電源所產(chǎn)生的多余電量就會(huì)發(fā)生回流，并在臺(tái)區(qū)電能表當(dāng)中得到反映，并提供到線路系統(tǒng)之中。實(shí)際上這部分電能并沒有在用戶用電當(dāng)中完成消耗，因此在進(jìn)行電能計(jì)量時(shí)，需要將這部分回流的電能減去，從而完成電能的計(jì)量計(jì)算方案。筆者在進(jìn)行總結(jié)時(shí)，將供電的整體能量換算為臺(tái)區(qū)電能表抄表能量數(shù)據(jù)，加上光伏電源抄表能量數(shù)據(jù)，最后減去臺(tái)區(qū)電能表計(jì)量得到的反向能量獲得。而在進(jìn)行售電能量的計(jì)費(fèi)計(jì)量時(shí)，全額上網(wǎng)的計(jì)量方式則主要以臺(tái)區(qū)中用戶電能表計(jì)量能量總量為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)完成計(jì)量計(jì)算。

（3）余額上網(wǎng)中的電能計(jì)量方法。余額上網(wǎng)的用電方式與全額上網(wǎng)不同，用戶在余額上網(wǎng)當(dāng)中，光伏電源電能表不再進(jìn)行線損率計(jì)算，而僅僅作為光伏電源發(fā)電能量總數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的方式，同時(shí)通過負(fù)荷統(tǒng)計(jì)裝置，對(duì)其進(jìn)行負(fù)荷統(tǒng)計(jì)。此時(shí)，用戶自身所產(chǎn)生的用電負(fù)荷，實(shí)際上會(huì)產(chǎn)生一定的用電電能損耗，但是在計(jì)量方式上，這部分電能無法通過電能表完成統(tǒng)計(jì)計(jì)算。因此在實(shí)際的供電環(huán)境當(dāng)中，一旦出現(xiàn)光伏電源的用戶應(yīng)用電能低于光伏電源的發(fā)電總能量之后，多余的發(fā)電總能量也會(huì)以回流方式形成反向電能量，并被光伏電能表記錄。同時(shí)這部分電能會(huì)經(jīng)由臺(tái)區(qū)配網(wǎng)，沿路經(jīng)由臺(tái)區(qū)電能表向其他用電用戶提供，因此臺(tái)區(qū)電表同樣會(huì)記錄一次電能數(shù)據(jù)，因此在開展關(guān)于余額上網(wǎng)的供電能量總電量計(jì)算時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合具體的電表電量記錄方式，完成供電總電能以及售電電能的計(jì)算。其中，供電總能量的計(jì)算需要將臺(tái)區(qū)電能表抄表電能量數(shù)據(jù)加上光伏電源用電用戶的電能表抄表數(shù)據(jù)，再減去臺(tái)區(qū)電能表所產(chǎn)生的反向電能量數(shù)據(jù)獲得；而售電能量的計(jì)算則通過光伏電源用戶用電的電能表抄表電能數(shù)據(jù)與臺(tái)區(qū)電能表抄表中的反向電能量相加獲得。用戶所進(jìn)行的余額上網(wǎng)在進(jìn)行電能計(jì)量方面，應(yīng)當(dāng)以現(xiàn)代信息技術(shù)為基礎(chǔ)，搭建信息采集系統(tǒng)，從而形成供電計(jì)量方式的計(jì)算和維護(hù)，并重新進(jìn)行計(jì)量方式設(shè)計(jì)，用以區(qū)別全額上網(wǎng)的計(jì)量方法。

3 分布式光伏電源聯(lián)網(wǎng)的線損核算方式

分布式光伏電源聯(lián)網(wǎng)后的線損核算計(jì)量方法主要依據(jù)具體的用電情況進(jìn)行環(huán)境分析。根據(jù)分布式光伏電源并網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用規(guī)律，將應(yīng)用環(huán)境分為以下幾個(gè)方面，并依據(jù)具體環(huán)境，設(shè)定相應(yīng)的線損核算策略。

（1）光伏自發(fā)自用的線損核算。光伏電源并網(wǎng)過程中，用戶所進(jìn)行的電能使用，使用總量與發(fā)電總量相對(duì)等。在這種情況之下，光伏電源發(fā)電并未產(chǎn)生多余電量，因此臺(tái)區(qū)內(nèi)部的供電環(huán)境中，供電總量和售電總量并未發(fā)生數(shù)據(jù)變化，因此分布式電源實(shí)際上并未能夠產(chǎn)生對(duì)于所處臺(tái)區(qū)內(nèi)的纜線線損問題。臺(tái)區(qū)線損仍然采用傳統(tǒng)線損計(jì)量方式，通過計(jì)算臺(tái)區(qū)發(fā)電總量下的總表抄表數(shù)據(jù)與臺(tái)區(qū)內(nèi)部用電用戶的用電量綜合作比，所得結(jié)果為線路正常供電情況，剩余的百分比則為實(shí)際線損數(shù)值。

（2）光伏含有剩余電量的線損核算。在臺(tái)區(qū)內(nèi)部，用戶安裝了分布式光伏電源進(jìn)行電量的獲取，光伏電源的發(fā)電總量提供給用戶進(jìn)行用電上網(wǎng)后，電量多余的部分經(jīng)由臺(tái)區(qū)電網(wǎng)向其他用戶提供，并由其他用戶進(jìn)行消納，此時(shí)需要重新調(diào)整線損的核算計(jì)量方式。在發(fā)生有剩余電量的情況之下，臺(tái)區(qū)內(nèi)電網(wǎng)需要對(duì)多余的電量進(jìn)行接納并重新進(jìn)行分配，因此此時(shí)臺(tái)區(qū)電網(wǎng)的潮流方向?qū)嶋H上發(fā)生了根本性的改變，潮流電量除了流向傳統(tǒng)電網(wǎng)用戶之外，還會(huì)流向就近的已安裝分布式光伏電源的用戶，從而使臺(tái)區(qū)內(nèi)的供電環(huán)境和供電結(jié)構(gòu)發(fā)生了根本變化。在進(jìn)行電能計(jì)量時(shí)，除了需要對(duì)臺(tái)區(qū)電網(wǎng)電能表抄表數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)之外，還需要對(duì)分布式光伏電源的電能表數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和計(jì)算，而傳統(tǒng)計(jì)量方法和售電計(jì)費(fèi)方法主要以燃煤標(biāo)桿電價(jià)進(jìn)行電費(fèi)計(jì)量，并由電網(wǎng)公司進(jìn)行統(tǒng)一收取，因此傳統(tǒng)電能計(jì)量并未考慮實(shí)際的光伏電源聯(lián)網(wǎng)環(huán)境。在此結(jié)合光伏聯(lián)網(wǎng)特點(diǎn)，提出了線損核算方案。線損核算過程中，需要將臺(tái)區(qū)電能表抄表的總用電數(shù)據(jù)加上光伏用戶的上網(wǎng)電量數(shù)據(jù)，比上剩余電量在配網(wǎng)后的用戶電能表正向有功電量抄表數(shù)據(jù)，從而獲得線損比例。當(dāng)用戶正向有功電量數(shù)據(jù)低于剩余電能標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，臺(tái)區(qū)內(nèi)的綜合線損相對(duì)較小，而當(dāng)用戶正向有功電量數(shù)據(jù)超過剩余電能標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，表明臺(tái)區(qū)內(nèi)出現(xiàn)了負(fù)線損。

（3）光伏剩余電量不完全消納。在臺(tái)區(qū)內(nèi)部，分布式光伏電源的電量超出了用戶的用電需求，但是在臺(tái)區(qū)分配時(shí)，電量無法在臺(tái)區(qū)完成消納，同時(shí)還會(huì)留有部分上網(wǎng)電量，需要經(jīng)由其他臺(tái)區(qū)進(jìn)行消納，此時(shí)臺(tái)區(qū)電能表會(huì)呈現(xiàn)出反向有功電量。在這種環(huán)境之下，臺(tái)區(qū)內(nèi)部的電流潮流方向會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榉植际焦夥娫吹挠脩舫绷鳎⑼ㄟ^分流面向其他用戶實(shí)現(xiàn)電量供給，滿足其負(fù)荷需求。在這一供給過程中，臺(tái)區(qū)配變系統(tǒng)會(huì)由于反向有功電量而啟動(dòng)方向升壓，從而使剩余電量可以進(jìn)入到公共電網(wǎng)當(dāng)中，公共電網(wǎng)內(nèi)的剩余電量可以為某臺(tái)區(qū)用戶負(fù)荷需求高時(shí)段提供供電，從而實(shí)現(xiàn)電量的應(yīng)用。在具體的線損核算當(dāng)中，除了應(yīng)該進(jìn)行臺(tái)區(qū)電能表的抄表數(shù)據(jù)與分布式光伏電源用戶的電能表數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)之外，二者之和還應(yīng)當(dāng)減去其他臺(tái)區(qū)所留有的上網(wǎng)電量，再求取其與正向有功電量的比值，從而獲取這一情況下的臺(tái)區(qū)線損情況。

4 結(jié)語

綜上所述，分布式光伏電源的安裝和使用隨著技術(shù)的發(fā)展逐漸普遍，在與公共電網(wǎng)進(jìn)行并網(wǎng)運(yùn)行后，兩個(gè)方面的供電方案相互結(jié)合，導(dǎo)致電量的計(jì)量方式和線損核算方式也應(yīng)當(dāng)進(jìn)行調(diào)整。相關(guān)技術(shù)人員在進(jìn)行數(shù)據(jù)核算時(shí)，除了需要進(jìn)行精準(zhǔn)、細(xì)心的抄表數(shù)據(jù)對(duì)比分析之外，還應(yīng)當(dāng)對(duì)光伏電源的電量使用情況做出判斷，從而形成線損核算方案。