分布式光伏發電對電能采集及線損的影響

姚 彬，馮譯德

（徐州三新供電服務有限公司賈汪分公司，江蘇 徐州 221000）

0 引言

隨著科學技術的進步，分布式光伏發電越來越受到人們的關注，是非常有發展前景的一種能源綜合利用方式，實現了“自發自用、余電上網”。但是，如果光伏電源大規模的接入電網，一定會對電網的正常運行產生較大的影響。例如，光伏發電用戶發出的數據采集、上網電能計量以及電能并網都是目前急需解決的問題。

1 分布式光伏發電的特點

首先，在正常的運行過程中，光伏列陣功率輸出會受到照度、陽光強度、季節以及溫度等因素的影響，引發較強的不穩定性和不連續性，從而引發大量的諧波沖擊公共電網，影響整個電力系統的有序運行。

其次，分布式光伏并網中想要實現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際在運行的過程中，引發的諧波電流會對電網的安全運行有非常大的影響。為了有效避免諧波對本地電流的影響，就需要開展并網時串聯LCL 型濾波器。但是，濾波器自身可能會引發諧振尖峰，導致出現二次污染的現象。

再次，一般分布式光伏發電在建筑物上進行安裝，但會受到面積等因素的影響，很多電能出現負載消耗的情況。這就需要通過配電網進行調節。如果光伏系統的容量比較大，并網系統需具有諧波補償和無功補償的能力。

最后，如果電網出現故障，那么分布式光伏發電系統與周邊負載就會形成孤島效應，形成自給供電。這時周邊區域的頻率和電壓就很難有效控制。負荷側發生電壓波動與閃變，可能會對用電設備造成一定的損壞[1]。在恢復供電或是其他情況下，如果公共電網電壓與光伏輸出電壓不再同步的狀態下，就會影響到電網的穩定性和安全性。

2 分布式光伏發電電能計量

2.1 計量方案

現階段，電能消納方式可以用于光伏發電的主要有如下3 種，全部上網、自用剩余部分上網以及全部自用。目前，我國已經有很多地區的居民采用的是全部上網的方法。對于居民光伏發電的結算方式和計量方式，相比較傳統的方式，差別非常大。首先，光伏發電的計量方式主要是獨立計算，根據國家的統一規定設置價格，出售或是收購居民光伏發電。光伏發電需要安裝兩類電能表，分別為并網計量表和關口計量表。其中關口計量表的作用為計算用戶與公共電網間的電能量；而并網計量表的作用是對發電能量和電價補貼進行統計。

2.2 計量接入方式

目前，我國已經在很多地區應用了雙電表的計量方式，就是通過計量分開的方法，區分光伏發電和居民用電，圖1 為電能表接線圖[2]。

2.3 電能計量裝置

為了確保計量信息的及時性和準確性，必須要對如下三方面加強重視。首先，接入電壓、并網電壓為10 kV 的分布式發電項目，關口計量點必須要安裝相同的電能表，確保準確性一致。接入電壓只需要單套配置。其次，電能計量技術和裝置一定要滿足國家規定的相關要求。接入電壓為10 kV，就需要有專門的計量回路和傳感器，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量箱。最后，Ⅱ類的電能計量裝置，想要確保滿足準確度的要求，就需要安裝0.25等級的電流互感器、0.2 的電壓互感器。

圖1 光伏發電用戶計量接線圖

3 光伏發電電能采集

電力用戶的電能量信息的采集主要是通過信息系統得以實現，該系統主要的任務有電能量信息自動采集、用戶雙向互動、需求管理、線損統計分析和計量在線監測。

3.1 數據采集

光伏發電用戶的檔案都是建立在營銷系統中，之后整個流程由營銷系統發起，對采集系統連接之后對調式流程進行采集和觸發，根據采集到的數據對任務進行分配，為后續的工作奠定堅實的基礎。

3.2 采集數據項

分布式電源管理功能模塊可以對正反向電能量進行過采集，也可以對功率因素、電壓以及有功功率及時進行收集，對分布式電源的實際運行狀態進行實時監控檢測[3]。此外，該模塊還能分析各項電能指標，包括發電總量、日均量，進而建立更加完善的數據模式，使分布式電源的管理水平得到提升。

4 光伏發電對臺區線損的影響

4.1 電源檔案錯誤的影響

在制定供電方案時，沒有根據分布式電源的接線方式對計量方向開展維護，使營銷業務系統的計量方向與實際的計量方向存在差別。因為采集系統是根據營銷業務系統的數據進行計算，這就會導致無法統計分布式電源的發電能力，導致負線損的出現。

4.2 發電未采集和竊電的影響

隨著光伏發電的發展，竊電問題越來越嚴峻。由于不采集全額上網反向電能量，用戶可以通過光伏設備增加開關及部分電線，中間接線至家中竊電。因為在不發電時，就不會采集上網表計反向電能量，也就是不計量用電。此外，在發電時，竊電不會對全額上網造成影響，故具有比較強的隱蔽性，但是存在非常大的安全隱患，需要加強重視。

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絡結構的狀態保持穩定。這樣就能在分析線損影響時，不需要考慮網絡架構帶來的影響。在分布式光伏電源接入情況下，光伏發電電源量達到最高值的時候，需要將其并入電網，采集實驗數據，最后得出的結論為如下兩點。第一，在接入電網時會產生并網容量，這對電網的線損有一定程度的減少。但是，當該容量值超過臨界線時，就會起到相反的效果。最終結論就是當分布式光伏電源容量超出電網承載負荷時，線損會大大增加。第二，如果線損率不變，則分布式光伏電源的容量值達到了最佳值。但是，該時期的電源容量會受到外界因素的影響，尤其是電網承載負荷以及網架結構。即距離越遠，電源最佳容量值越大。通過實驗結果可以看出，光伏電源的容量值最佳狀態為電網負荷值的31%左右。

4.4 電源位置的影響

如果光伏電源容量沒有出現較大的變化，始終保持在20 mW 并且在不同的節點分布式光伏電網的間距是相等的，就需要對電站聯絡線產生的線損影響因素進行考慮，使計算難度大大降低。在本次條件下，分析光伏電源位置對線損的影響，最終得出的結果如表1 所示。

表1 接線位置線損率情況

從表1 可知，電網線損率最高的是2 號節點，最低的是5 號節點。當2 號節點接入到3 號節點之后，雖然距離最佳節點距離較近，但是總負荷量的變化幅度不高，相對較小，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 電壓等級的影響

光伏電源接入的電壓等級也會影響到線損率，利用實驗可以證明這一論點，在開展實驗時要對如下3點內容加強重視。首先是確保電網架構不發生變化，選擇恰當的接入點。其次就是確保光伏并網參數與數據相同。最后就是為了使實驗結果的準確性得到保障，要取最低，為當地電網負荷的37%。通過計算得出的數據，就可以證實在參數等條件相同的情況下，電網線損率與電壓等級呈現的關系是反比。線損率高就表示電壓等級較低，反之則電壓等級越高。

5 結論

隨著分布式光伏發電的廣泛應用，最終可以實現自發自用的發電站。但是，實際在應用時依然存在很多問題。確保分布式光伏發電的電能采集和線損得到有效保障，是目前需解決的問題。通過制定最優的電能計量方案、設計合理的計量點，為電能表的準確計量提供有效保障。