摘要：随着绿色低碳经济的发展需求，新能源得到了广泛应用。为了鼓励可再生能源的发展，国家对分布式光伏发电提供财政补贴；与此同时，用户的售电与用电行为，使得传统电表难以满足双向独立计量的要求。为了实现用户侧电网的双向互动响应，计量终端还应能对电网进行能效管理。
关键词：分布式发电；双向计量
1分布式发电接入后对计量终端的需求分析
大量的分布式光伏在用户侧接入电网，形成了用户侧微电网。微电网运行分为孤岛模式和并网模式。在孤岛模式时，微电网内的用电设备就地消纳分布式电源的电能。为了尽可能多提供电能，光伏工作在满发状态。由于光伏发电的间歇性，微电网中央控制器必然会调节其它分布式电源发电和可控负载来满足电网功率平衡。当用户电能需求小于供给量时，中央控制器会调度储能、飞轮等装置对电能进行存储。当用户电能需求大于光伏的供能，微电网中央控制器一方面切断不必要的负载，另一方面使储能放电。目前的补贴计量、分布式电源发电量按照传统的方法进行计量，如果将分布式电源当作一个发电站，只需要用一块单相的电表计量反向电能。储能一般和光伏联合使用，储能利用吸收的电能发电，对储能计量时需要采用两块单相电能表分别计量正向和反向电能。
在并网模式下，微电网与电网互为支撑，用户出于自身利益考虑，光伏依然处于最大发电状态。当微电网内分布式电源大于用户需求，用户会选择将剩余的电卖给电力公司，而当分布式电源发电较低时，用户还会从电网购买电能。此时微电网计量关口就会出现正向和反向电能。如果采用传统电表进行计量，由于分布式发电有补贴，并且不同时段正向用电电价和上网电价不等，电能的计量不能简单的正负号相加，必须独立的进行双向计量。
市面上的计量装置大多只能计量单向电能，当涉及到正反向电能计补贴计量的时候就需要使用两块电能表进行计量这无疑增加了计量成本。在微电网中，计量设备一般还要求能和中央控制器、分布式电能进行双向通信；不同的设备可能存在多种通信接口和标准，这无疑又给传统电表提出了新的要求。为了保证微电网的运行，计量装置还应该具备实时监测电网质量参数的功能，传统电表一般只具备电压、电流有效值的查询，不能对电网的质量参数的实时监测。传统电表一般只考虑了单向电能的计量问题，当接入分布式电源后不能对分布式电源发电机型补贴的计量。与此同时，在用户家庭组网的条件下中，双向计量装置应能为能效管理提供数据支撑。为了满足微电网示范工程的需求，有必要研发一款新型向计量终端，实现多种标准通信接口兼容、对双向电能进行独立的计量计费、时采集分布式电源的信息、为家庭能效管理提供数据接口。
2 分布式电源的独立计量
目前分布式发电的补贴政策以分布式光伏发电为主，按照分布式光伏的发电量进行补贴，对于 “自发自用”和“全部上网”两种售电模式都给予一定的财政补贴。因此除了用户和电网的双向计量以外，分布式发电还涉及到补贴计量的问题。分布式电源达到较大渗透率以后，由于分布式发电主要工作在“自发自用，余电上网”模式，仅仅计量用户与电网的双向电能和各关口电能将无法直接反应用户的实际用电需求，对精确的负荷预测以及分布式发电的统计都带来极大的影响，因此也需要对分布式发电进行独立的计量。
2.1 分布式电源的独立计量模式
目前的补贴计量或者分布式电源的监测计量方法仍然按照传统规范，将分布式发电系统当作一个 独立的发电厂，为每个分布式电源配置一个计量表，实现分布式发电的电能数据采集和补贴结算，一般安装的是单向计量表。由于分布式发电通常基于可再生新能源，一般采用逆变器接口并网，因此计量表计可以安装在逆变器并网点之后。
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2.2 分布式电源与储能的一体化计量模式
目前，分布式光伏的计量基本上是在逆变器并网点设置单向计量表，采用成熟的交流计量模式进 行计量。在没有储能系统的场景下，这个方式可以有效运行。但是为了充分消纳光伏发电，提高供电可靠性，光伏等分布式发电系统大多配置了储能系统。由于光伏等可再生能源发电和储能系统都是直流供电，为了消除逆变器损耗，可以将储能和光伏等分布式发电系统在直流侧并联耦合，通过光储一体化逆变器进行集中并网，提高供电效率。这种模式下的分布式发电独立计量则需要单独考虑，因为储能系统在电价低谷时段、光伏发电不足或者没有发电时可以从电网购电进行充电，在用电高峰时可以放电满足负荷需求或者向电网售电。而这一部分电能不是光伏系统实际产生的，不能按照光伏发电方式进行计量。因此，采用在逆变器并网点设置单向的计量表进行计量将存在计量误差问题。由于目前还没有针对储能系统的补贴政策，可能会出现骗取分布式光伏发电补贴的情况。针对这些问题，可以采用两种方案给予解决，一种是计量点不变，仍然采用逆变器并网点的交流计量，但是设置双向计量表，通过计量光储一体化发电系统发电和购电的代数和进行结算，不会多 计量光伏的实际发电量。而实际上由于储能系统的充放电效率不够高，实际计量的发电量可能会略小于实际的光伏发电量。第二种方案是采用在光伏面板直流侧设置直流计量表进行直接的直流计量，规避了储能的充放电计量问题。
2.3 分布式发电的计量特殊要求
2.3.1 量程和精度
电能计量装置的准确性与多种因素相关，如电压互感器误差、电流互感器误差、电压互感器的二次回路压降以及计量二次回路的负荷、功率因数、计量方式、环境条件等。因此除了电能表以外，对于计量的互感器也需要根据发电量等级进行选择。间歇式可再生能源分布式发电存在着较大的随 机性和波动性，输出功率范围波动很大，需要较宽量程的计量器具才能满足精确计量的需求。由于电流和电压互感器都具有一定的非线性，电能表在较低额定范围工作时计量精度较低，一般在互感器25%～100% 额定二次负荷范围内时精度较高。为了保证计量精度，一般应该选用过载4倍及以上的电能表，因此经电流互感器接入的电能表，其标定电流最好不超过电流互感器额定二次电流的30%，其额定最大电流应为电流互感器额定二次电流的 120% 左右。直接接入式电能表的标定电流应按正常运行负荷电流的 30% 左右进行选择。为了提高低负荷或者分布式发电低谷时刻的计量精度，需要选用具有双向计量功能的s 级电能表。
2.3.2计量方式的选择
对于10 kV及以上中高压并网的分布式电源，配电变压器容量 150 kVA 及以上的较大分布式电源 和特殊客户，可实行高压侧供电同时在高压侧装置计量表（简称为高供高计）或实行高供低计进行计 量，对于380 V低压并网用户实行“一户一表”低供低计。对于 100 kVA 及以上发电量的分布式电源，还应计量无功电量。
2.3.3 分布式发电电能质量问题
对计量的影响由于分布式发电主要以间歇性可再生能源为主，发电 波动较大，负荷不确定性以及三相不平衡问题较突出，造成了大量电能质 量问题，主要有谐波、电压暂降、短时中断与闪变等，对电能计量造成了很大影响。传统电网中电能质量问题主要由负荷和干扰造成，而对于分布式 电源及微电网，微电源、负荷、控制方式等因素都会造成电能质量问题。
3 结束语
随着分布式发电的快速增长，双向计量的需求越来越急迫，需要制订规范的双向计量标准，统一各类分布式电源的双向计量及补贴计量规范，促进分布式发电快速有序的发展。目前的计量模式、计量方法需要根据分布式发电的需求做出调整，智能电表的功能需要按照满足电网与用户双向互动的需求而不断丰富，通讯手段也需要不断扩展，在满足双向计量、独立计量和数据采集与监控功能基础上，为用户与电网之间的双向互动提供通道，充分发挥智能电表在未来智能电网中的作用。
参考文献：
[1]王梦蔚.晏阳.分布式发电功率双向计量问题的分析[J].电工电气.2013（5）：15-17．
[2]高雄.用户侧微电网双向计量终端及计量模式研究[D].浙江大学.2016.
论文作者:师郸雅1,吕相沅2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期
论文发表时间:2019/7/3
标签：分布式论文; 电网论文; 电能论文; 双向论文; 光伏论文; 电源论文; 用户论文; 《基层建设》2019年第9期论文;