分布式光伏发电对电能采集及线损的影响

2020-05-27冯译德

通信电源技术 2020年6期

姚彬，冯译德

（徐州三新供电服务有限公司贾汪分公司，江苏徐州 221000）

0 引言

随着科学技术的进步，分布式光伏发电越来越受到人们的关注，是非常有发展前景的一种能源综合利用方式，实现了“自发自用、余电上网”。但是，如果光伏电源大规模的接入电网，一定会对电网的正常运行产生较大的影响。例如，光伏发电用户发出的数据采集、上网电能计量以及电能并网都是目前急需解决的问题。

1 分布式光伏发电的特点

首先，在正常的运行过程中，光伏列阵功率输出会受到照度、阳光强度、季节以及温度等因素的影响，引发较强的不稳定性和不连续性，从而引发大量的谐波冲击公共电网，影响整个电力系统的有序运行。

其次，分布式光伏并网中想要实现电压控制和频率控制，就需要利用逆变器完成，而逆变器中的电子器件实际在运行的过程中，引发的谐波电流会对电网的安全运行有非常大的影响。为了有效避免谐波对本地电流的影响，就需要开展并网时串联LCL 型滤波器。但是，滤波器自身可能会引发谐振尖峰，导致出现二次污染的现象。

再次，一般分布式光伏发电在建筑物上进行安装，但会受到面积等因素的影响，很多电能出现负载消耗的情况。这就需要通过配电网进行调节。如果光伏系统的容量比较大，并网系统需具有谐波补偿和无功补偿的能力。

最后，如果电网出现故障，那么分布式光伏发电系统与周边负载就会形成孤岛效应，形成自给供电。这时周边区域的频率和电压就很难有效控制。负荷侧发生电压波动与闪变，可能会对用电设备造成一定的损坏[1]。在恢复供电或是其他情况下，如果公共电网电压与光伏输出电压不再同步的状态下，就会影响到电网的稳定性和安全性。

2 分布式光伏发电电能计量

2.1 计量方案

现阶段，电能消纳方式可以用于光伏发电的主要有如下3 种，全部上网、自用剩余部分上网以及全部自用。目前，我国已经有很多地区的居民采用的是全部上网的方法。对于居民光伏发电的结算方式和计量方式，相比较传统的方式，差别非常大。首先，光伏发电的计量方式主要是独立计算，根据国家的统一规定设置价格，出售或是收购居民光伏发电。光伏发电需要安装两类电能表，分别为并网计量表和关口计量表。其中关口计量表的作用为计算用户与公共电网间的电能量；而并网计量表的作用是对发电能量和电价补贴进行统计。

2.2 计量接入方式

目前，我国已经在很多地区应用了双电表的计量方式，就是通过计量分开的方法，区分光伏发电和居民用电，图1 为电能表接线图[2]。

2.3 电能计量装置

为了确保计量信息的及时性和准确性，必须要对如下三方面加强重视。首先，接入电压、并网电压为10 kV 的分布式发电项目，关口计量点必须要安装相同的电能表，确保准确性一致。接入电压只需要单套配置。其次，电能计量技术和装置一定要满足国家规定的相关要求。接入电压为10 kV，就需要有专门的计量回路和传感器，还需要安装专门的电能量信息采集终端。配置专用的整体式电能计量箱。最后，Ⅱ类的电能计量装置，想要确保满足准确度的要求，就需要安装0.25等级的电流互感器、0.2 的电压互感器。

图1 光伏发电用户计量接线图

3 光伏发电电能采集

电力用户的电能量信息的采集主要是通过信息系统得以实现，该系统主要的任务有电能量信息自动采集、用户双向互动、需求管理、线损统计分析和计量在线监测。

3.1 数据采集

光伏发电用户的档案都是建立在营销系统中，之后整个流程由营销系统发起，对采集系统连接之后对调式流程进行采集和触发，根据采集到的数据对任务进行分配，为后续的工作奠定坚实的基础。

3.2 采集数据项

分布式电源管理功能模块可以对正反向电能量进行过采集，也可以对功率因素、电压以及有功功率及时进行收集，对分布式电源的实际运行状态进行实时监控检测[3]。此外，该模块还能分析各项电能指标，包括发电总量、日均量，进而建立更加完善的数据模式，使分布式电源的管理水平得到提升。

4 光伏发电对台区线损的影响

4.1 电源档案错误的影响

在制定供电方案时，没有根据分布式电源的接线方式对计量方向开展维护，使营销业务系统的计量方向与实际的计量方向存在差别。因为采集系统是根据营销业务系统的数据进行计算，这就会导致无法统计分布式电源的发电能力，导致负线损的出现。

4.2 发电未采集和窃电的影响

随着光伏发电的发展，窃电问题越来越严峻。由于不采集全额上网反向电能量，用户可以通过光伏设备增加开关及部分电线，中间接线至家中窃电。因为在不发电时，就不会采集上网表计反向电能量，也就是不计量用电。此外，在发电时，窃电不会对全额上网造成影响，故具有比较强的隐蔽性，但是存在非常大的安全隐患，需要加强重视。

4.3 电源容量的影响

为了使光伏电源容量只影响到线损，首先就必须要确保网络结构的状态保持稳定。这样就能在分析线损影响时，不需要考虑网络架构带来的影响。在分布式光伏电源接入情况下，光伏发电电源量达到最高值的时候，需要将其并入电网，采集实验数据，最后得出的结论为如下两点。第一，在接入电网时会产生并网容量，这对电网的线损有一定程度的减少。但是，当该容量值超过临界线时，就会起到相反的效果。最终结论就是当分布式光伏电源容量超出电网承载负荷时，线损会大大增加。第二，如果线损率不变，则分布式光伏电源的容量值达到了最佳值。但是，该时期的电源容量会受到外界因素的影响，尤其是电网承载负荷以及网架结构。即距离越远，电源最佳容量值越大。通过实验结果可以看出，光伏电源的容量值最佳状态为电网负荷值的31%左右。

4.4 电源位置的影响

如果光伏电源容量没有出现较大的变化，始终保持在20 mW 并且在不同的节点分布式光伏电网的间距是相等的，就需要对电站联络线产生的线损影响因素进行考虑，使计算难度大大降低。在本次条件下，分析光伏电源位置对线损的影响，最终得出的结果如表1 所示。

表1 接线位置线损率情况

从表1 可知，电网线损率最高的是2 号节点，最低的是5 号节点。当2 号节点接入到3 号节点之后，虽然距离最佳节点距离较近，但是总负荷量的变化幅度不高，相对较小，但线损率的变化却十分明显，由此可见，光伏电源最佳接入位置容易受到多种因素的影响。

4.5 电压等级的影响

光伏电源接入的电压等级也会影响到线损率，利用实验可以证明这一论点，在开展实验时要对如下3点内容加强重视。首先是确保电网架构不发生变化，选择恰当的接入点。其次就是确保光伏并网参数与数据相同。最后就是为了使实验结果的准确性得到保障，要取最低，为当地电网负荷的37%。通过计算得出的数据，就可以证实在参数等条件相同的情况下，电网线损率与电压等级呈现的关系是反比。线损率高就表示电压等级较低，反之则电压等级越高。