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安科瑞分布式光伏發(fā)電項目的電能計量及影響研究

日期:2024-12-22 16:59
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摘要:光伏發(fā)電項目在近年來發(fā)展越來越迅速,對補(bǔ)充電網(wǎng)供電具有重要作用。對實(shí)際發(fā)展現(xiàn)狀來看,面對光伏發(fā)電項目的發(fā)展,要做好電能計量管理工作,其直接影響著用戶和發(fā)電項目的經(jīng)濟(jì)效益,并且對電力市場也會產(chǎn)生一定影響。確定光伏發(fā)電項目并網(wǎng)對電網(wǎng)運(yùn)行帶來的影響,且確定其電能計量要求與要點(diǎn),通過可靠控制,來推動我國整個電力行業(yè)的健康發(fā)展。
張娟
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801
 
摘 要:光伏發(fā)電項目在近年來發(fā)展越來越迅速,對補(bǔ)充電網(wǎng)供電具有重要作用。對實(shí)際發(fā)展現(xiàn)狀來看,面對光伏發(fā)電項目的發(fā)展,要做好電能計量管理工作,其直接影響著用戶和發(fā)電項目的經(jīng)濟(jì)效益,并且對電力市場也會產(chǎn)生一定影響。確定光伏發(fā)電項目并網(wǎng)對電網(wǎng)運(yùn)行帶來的影響,且確定其電能計量要求與要點(diǎn),通過可靠控制,來推動我國整個電力行業(yè)的健康發(fā)展。
關(guān)鍵詞:光伏發(fā)電;電能計量;并網(wǎng)

0 引言

近年來因為光伏發(fā)電組件成本降低,以及政府政策鼓勵等因素的推動,我國分布式光伏發(fā)電項目不斷增多。而在分布式光伏發(fā)電快速發(fā)展的情況下,怎樣正確劑量項目發(fā)電量、上網(wǎng)電量與下網(wǎng)電量,是影響光伏發(fā)電并網(wǎng)質(zhì)量與項目經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵,要提高對此方面的重視,并制定科學(xué)方案,通過有效措施進(jìn)行管理優(yōu)化。 

1 分布式光伏發(fā)電項目

光伏發(fā)電主要是通過光生伏打效應(yīng),由太陽照射特殊物質(zhì),促使其內(nèi)部部分粒子吸收一定光子,并按照一定方向移動來產(chǎn)生電勢能,達(dá)到光能向電勢能轉(zhuǎn)換發(fā)電的效果。一般分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)主要包括太陽能電池板、蓄電池、控制器、直流配電箱與交流配電箱等幾部分。分布式光伏發(fā)電分為并網(wǎng)發(fā)電與獨(dú)立式發(fā)電兩種,并網(wǎng)發(fā)電即利用標(biāo)準(zhǔn)接口與公用電網(wǎng)連接,類似于一個小型發(fā)電廠。其通過光伏數(shù)組來將接受到的太陽輻射能量轉(zhuǎn)換成高壓直流電,并通過逆變器逆變處理后向電網(wǎng)輸出與電網(wǎng)相同電壓的正弦交流電流[1]。與并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)不同的獨(dú)立式發(fā)電系統(tǒng),其是在閉路系統(tǒng)內(nèi)形成電路,由光伏數(shù)組將接收到的太陽輻射能量轉(zhuǎn)換成電能供給負(fù)載,而對于的能量則是通過充電控制器處理后,被以化學(xué)能的形式存儲在蓄電池內(nèi)。 

2 分布式光伏發(fā)電項目電能計量要點(diǎn)

2.1 確定電能計量方案
光伏發(fā)電電能計量需要根據(jù)實(shí)際形式來確定相應(yīng)的計量方法,且發(fā)電量需要單獨(dú)計算。以國家相關(guān)規(guī)定作為依據(jù),完成上網(wǎng)電價與電網(wǎng)電價的計算,同時還要對電能劑量表進(jìn)行分類,包括關(guān)口計量和并網(wǎng)計量兩種。關(guān)口計量的范圍包括公共電網(wǎng)與用戶二者之間上網(wǎng)和下網(wǎng)電量計算,并網(wǎng)發(fā)電量以及電價補(bǔ)貼則可以通過電能表來計量,假如為自發(fā)自用模式,則是針對上網(wǎng)和自發(fā)電量二者差值進(jìn)行計量。
其中,需要格外注意與配電網(wǎng)連接的光伏發(fā)電項目電能計量,要明確上網(wǎng)電量計量點(diǎn)和下網(wǎng)電量計量點(diǎn),一般可以按照產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn)來進(jìn)行設(shè)置。在實(shí)際操作中,多選擇專業(yè)計量裝置來進(jìn)行關(guān)口計量,然后將得到的所有數(shù)據(jù)信息傳輸給管理部門,完成統(tǒng)計分析。另外,對于部分設(shè)置有升壓站的光伏發(fā)電項目,電能計量點(diǎn)為升壓站高壓一側(cè)節(jié)點(diǎn)。相對應(yīng)的無升壓站的光伏發(fā)電項目,并網(wǎng)點(diǎn)為輸出匯總點(diǎn)。
2.2 計量點(diǎn)設(shè)置基本原則
進(jìn)行分布式光伏發(fā)電項目電能計量,核心要求就是不會對用戶以及項目的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生影響,做好用戶和電力公司的權(quán)益保護(hù)。因此在設(shè)置計量點(diǎn)時,必須要嚴(yán)格按照專業(yè)原則來進(jìn)行。**,光伏電并網(wǎng)時,需要對合理位置科學(xué)設(shè)置計量點(diǎn),一般應(yīng)保證計量點(diǎn)位置的可尋找性、便利性與可操作性,適合進(jìn)行電能大小的計量,作為每個階段電力用戶消耗電力清點(diǎn)的對象,同時還可以通過其來進(jìn)行電價補(bǔ)償統(tǒng)計。但是要注意不同區(qū)域之間的差異,結(jié)合實(shí)際用電情況,對電價差異與產(chǎn)權(quán)主體電量大小進(jìn)行合理區(qū)分。**,發(fā)電上網(wǎng)分布式光伏電并網(wǎng)應(yīng)設(shè)置貿(mào)易階段關(guān)口計量點(diǎn),為上、下電網(wǎng)間貿(mào)易情況進(jìn)行有效結(jié)算。在對此類計量點(diǎn)設(shè)置時,應(yīng)將計量點(diǎn)設(shè)置在產(chǎn)權(quán)分解處,如果遇到無法設(shè)置的情況,則應(yīng)在附近位置尋找設(shè)置合理的位置,而設(shè)置在其他位置產(chǎn)生的線路損耗需要由產(chǎn)權(quán)所有者承擔(dān)。第三,應(yīng)用統(tǒng)購運(yùn)營模式時,可以采用統(tǒng)一的方法來設(shè)置并網(wǎng)計量點(diǎn)與關(guān)口計量點(diǎn),且發(fā)揮補(bǔ)償電價差值與電費(fèi)計算功能。
2.3 電能計量裝置確定
在確定分布式光伏發(fā)電項目電能計量裝置時,必須要確保其具有較高的可靠性與準(zhǔn)確性,且可以達(dá)到及時通信的效果。一般項目接入等級達(dá)到 10KV 的情況下,需要在關(guān)口計量處設(shè)置綜合性能優(yōu)良的電能表,做好裝置規(guī)格與型號的選擇。計量點(diǎn)設(shè)置的計量裝置,配置和技術(shù)均要滿足相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和流程,且不得低于二類電能計量裝置標(biāo)準(zhǔn)。裝置接入設(shè)計時,應(yīng)保證不會對信息采集質(zhì)量產(chǎn)生干擾,對計量關(guān)口搭配專門的采集終端,并由終端來支撐一定數(shù)量的采集系統(tǒng)。如果接入電壓等級為 380KV,可以選擇無線采集的方式來獲取信息。110KV 等級電壓接入,應(yīng)選擇專門的計量繞組,嚴(yán)禁將不相關(guān)的設(shè)備接入。另外,計量裝置應(yīng)配置專門的柜箱,假如設(shè)置有電流互感器,還需要進(jìn)行分柜處理。 

3 分布式光伏發(fā)電項目電能計量方案

3.1 統(tǒng)購統(tǒng)銷運(yùn)營模式
3.1.1 110kV 接入
10kV 分布式光伏發(fā)電統(tǒng)購統(tǒng)銷接入公共電網(wǎng)的光伏電站,應(yīng)選擇高壓計量方案,將關(guān)口電能計量裝置設(shè)置在電力設(shè)施產(chǎn)權(quán)分界處,并配置三相多功能雙向電能表與負(fù)荷管理終端。且關(guān)口計量點(diǎn)還需要設(shè)置型號、規(guī)格以及準(zhǔn)確度相同的電能表主、副各一套,通過專用關(guān)口計量電能表來實(shí)現(xiàn)電價補(bǔ)償與關(guān)口電費(fèi)的計量。
3.1.2 380/220V 接入
380/220V 分布式光伏發(fā)電統(tǒng)購統(tǒng)銷接入公共電網(wǎng)的光伏電站,應(yīng)選擇抵壓計量方案,將關(guān)口電能計量裝置設(shè)置在電力設(shè)施產(chǎn)權(quán)分界處,并配置三相四線(單相)智能電能表與Ⅱ型集中抄表集中器,負(fù)責(zé)對電流、電量、電壓等信息的采集。而對于電能量計量表可以采用合一的方式設(shè)置,并以并網(wǎng)電能表的方式來設(shè)置上、下網(wǎng)關(guān)口計量電能表。對于此種電壓等級的光伏電站,下網(wǎng)電量為逆變器和線路損耗。并且對于單個并網(wǎng)點(diǎn)接入容量不足 100kW 的,不對光伏發(fā)電企業(yè)功率因素進(jìn)行監(jiān)測。
電網(wǎng)企業(yè)來就統(tǒng)購統(tǒng)銷發(fā)電量進(jìn)行結(jié)算,需要對營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)中建立一個對應(yīng)的發(fā)電用戶檔案,并將電能表示數(shù)類型設(shè)置成“反向有功總”,負(fù)責(zé)對上網(wǎng)電量進(jìn)行計量,并以當(dāng)?shù)毓夥娬緲?biāo)桿上網(wǎng)電價政策為依據(jù)計算上網(wǎng)電價。而對于單個并網(wǎng)點(diǎn)接入容量達(dá)到 100kW 的,需要對光伏發(fā)電項目功率因數(shù)進(jìn)行監(jiān)測。另外,如果光伏發(fā)電項目業(yè)主并非用電用戶,則需要對營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)中建立一個對應(yīng)的用電用戶檔案。而如果項目業(yè)主為用電用戶,則需要對營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)中用電用戶檔案內(nèi)增設(shè)一個計量點(diǎn)。
3.2 自發(fā)自用,余量上網(wǎng)模式
對于分布式光伏發(fā)電自發(fā)自用,余量上網(wǎng)模式,在進(jìn)行項目電能計量時,需要設(shè)置關(guān)口計量電能表與并網(wǎng)電能表,前者用于計量用戶和電網(wǎng)間上、下網(wǎng)電量,后者用于光伏發(fā)電計費(fèi)補(bǔ)償。并且,要求所設(shè)置的關(guān)口計量電能表具有支持正反向計量、整點(diǎn)電量凍結(jié)以及分時計量等功能,此外還可以測量電流、電 壓、功率、功率因數(shù)。通過并網(wǎng)電能表計量便可得到分布式光伏發(fā)電電量(E1),而用戶上網(wǎng)電量(E2)、下網(wǎng)電量(E3)可以通過關(guān)口計量電能表計量得到,*后根據(jù)上述計量結(jié)果便可得到用戶自發(fā)自用電量,相互之間的關(guān)系為:E4=E1-E3。
在自發(fā)自用時需要對每個并網(wǎng)點(diǎn)設(shè)置單套并網(wǎng)電能表,并按照專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn)來設(shè)置計量表。而在余量上網(wǎng)時,需要對每個并網(wǎng)點(diǎn)均設(shè)置單套并網(wǎng)電能表,并與計費(fèi)補(bǔ)償。且對于產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn)還需要根據(jù)用戶和業(yè)主的協(xié)議來設(shè)置關(guān)口計量電能表,其中 10kV 按照主、副模式配置,380V 按照單表配置。要求 10kV 關(guān)口計量電能表與并網(wǎng)電能表具有較高精度,且不得低于 0.5S 級,同時相關(guān)電流互感器精度不得低于 0.2S 級、電壓互感器精度不得低于 0.2 級。

4 安科瑞光伏電站電力監(jiān)控裝置及解決方案

4.1 交流220V并網(wǎng)
       交流220V并網(wǎng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)多用于居民屋頂光伏發(fā)電,裝機(jī)功率在8kW左右。戶用光伏電站今年發(fā)展非常迅猛,根據(jù)國家能源局網(wǎng)站提供的數(shù)據(jù),截至2021年6月底,國內(nèi)累計納入2021年國家財政補(bǔ)貼規(guī)模戶用光伏項目裝機(jī)容量為586.14萬千瓦,這相當(dāng)于6個月在居民屋頂建造了四分之一個三峽水電站。
       部分小型光伏電站為自發(fā)自用,余電不上網(wǎng)模式,這種類型的光伏電站需要安裝防逆流保護(hù)裝置,避免往電網(wǎng)輸送電能。光伏電站規(guī)模較小,而且比較分散,對于光伏電站的管理者來說,通過云平臺來管理此類光伏電站非常有必要,安科瑞在這類光伏電站提供的解決方案包括以下方面:
4.2 交流380V并網(wǎng)
       根據(jù)國家電網(wǎng)Q/GDW1480-2015《分布式電源接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》,8kW~400kW可380V并網(wǎng),這類分布式光伏多為工商業(yè)企業(yè)屋頂光伏,自發(fā)自用,余電上網(wǎng)。分布式光伏接入配電網(wǎng)前,應(yīng)明確計量點(diǎn),計量點(diǎn)設(shè)置除應(yīng)考慮產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn)外,還應(yīng)考慮分布式電源出口與用戶自用電線路處。每個計量點(diǎn)均應(yīng)裝設(shè)雙向電能計量裝置,其設(shè)備配置和技術(shù)要求符合DL/T 448的相關(guān)規(guī)定,以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程要求。電能表采用智能電能表,技術(shù)性能應(yīng)滿足國家電網(wǎng)公司關(guān)于智能電能表的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。用于結(jié)算和考核的分布式電源計量裝置,應(yīng)安裝采集設(shè)備,接入用電信息采集系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)用電信息的遠(yuǎn)程自動采集。
       光伏陣列接入組串式光伏逆變器,或者通過匯流箱接入逆變器,然后接入企業(yè)380V電網(wǎng),實(shí)現(xiàn)自發(fā)自用,余電上網(wǎng)。在380V并網(wǎng)點(diǎn)前需要安裝計量電表用于計量光伏發(fā)電量,同時在企業(yè)電網(wǎng)和公共電網(wǎng)連接處也需要安裝雙向計量電表,用于計量企業(yè)上網(wǎng)電量,數(shù)據(jù)均應(yīng)上傳供電部門用電信息采集系統(tǒng),用于光伏發(fā)電補(bǔ)貼和上網(wǎng)電量結(jié)算。
       部分光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)需要監(jiān)測并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量,包括電源頻率、電源電壓的大小、電壓不平衡、電壓驟升/驟降/中斷、快速電壓變化、諧波/間諧波THD、閃變等,需要安裝單獨(dú)的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置。部分光伏電站為自發(fā)自用,余電不上網(wǎng)模式,這種類型的光伏電站需要安裝防逆流保護(hù)裝置,避免往電網(wǎng)輸送電能。
       這種并網(wǎng)模式單體光伏電站規(guī)模適中,可通過云平臺采用光伏發(fā)電數(shù)據(jù)和儲能系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù),安科瑞在這類光伏電站提供的解決方案包括以下方面:
4.3 10kV或35kV并網(wǎng)
       根據(jù)《國家能源局關(guān)于2019年風(fēng)電、光伏發(fā)電項目建設(shè)有關(guān)事項通知》(國發(fā)新能〔2019〕49號),對于需要國家補(bǔ)貼的新建工商業(yè)分布式光伏發(fā)電項目,需要滿足單點(diǎn)并網(wǎng)裝機(jī)容量小于6兆瓦且為非戶用的要求,支持在符合電網(wǎng)運(yùn)行**技術(shù)要求的前提下,通過內(nèi)部多點(diǎn)接入配電系統(tǒng)。
       此類分布式光伏裝機(jī)容量一般比較大,需要通過升壓變壓器升壓后接入電網(wǎng)。由于裝機(jī)容量較大,可能對公共電網(wǎng)造成比較大的干擾,因此供電部門對于此規(guī)模的分布式光伏電站穩(wěn)控系統(tǒng)、電能質(zhì)量以及和調(diào)度的通信要求都比較高。
       光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)需要監(jiān)測并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量,包括電源頻率、電源電壓的大小、電壓不平衡、電壓驟升/驟降/中斷、快速電壓變化、諧波/間諧波THD、閃變等,需要安裝單獨(dú)的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置。
       上圖為一個1MW分布式光伏電站的示意圖,光伏陣列接入光伏匯流箱,經(jīng)過直流柜匯流后接入集中式逆變器(直流柜根據(jù)情況可不設(shè)置),*后經(jīng)過升壓變壓器升壓至10kV或35kV后并入中壓電網(wǎng)。由于光伏電站裝機(jī)容量比較大,涉及到的保護(hù)和測控設(shè)備比較多,主要如下表:

5 結(jié)束語

       光伏發(fā)電作為新能源項目,對于傳統(tǒng)電能項目來講具有較強(qiáng)的補(bǔ)充效果,緩解電能資源不足的難題,同時更符合綠色持續(xù)發(fā)展理念。為進(jìn)一步推動光伏發(fā)電項目的發(fā)展,必須要做好電能計量工作,不斷總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗,來為后續(xù)的管理工作提供可靠指導(dǎo)。
 
【參考文獻(xiàn)】
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[2]李鵬.分布式光伏發(fā)電項目的電能計量及影響研究.
[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.06版.
 
作者簡介:張娟,女,安科瑞電氣股份有限公司,主要從事無線測溫系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用

滬公網(wǎng)安備 31011402005091號