分布式光伏发电对电能采集及线损的影响赵子超

分布式光伏发电对电能采集及线损的影响赵子超

赵子超

（国网忻州供电公司山西省忻州市034000）

摘要：分布式电源作为一种直接接入配电网的小容量、低电压发电设备，对配电网的运行有着举足轻重的影响，进而直接影响电力用户，在新技术不断发展、行业体制改革不断深入的背景下，配电网的结构和运行管理手段不断进步，分布式电源的接入为进一步加强电网管理、降低线损、提高投资经济性提供了可能，因此研究分布式电源接入后对配电网运行经济性和可靠性的影响，具有很现实的意义。

关键词：分布式光伏发电；电能采集；线损；影响

1居民分布式光伏发电并网电能计量

1.1计量方案

目前，可供光伏发电选择的电能消纳方式有如下几种：一是全部自用；二是部分自用剩余部分上网；三是全部上网。目前，在某些地区，居民光伏发电所采用的电能消纳方式就是全部上网。居民光伏发电的计量方式和结算方式与传统方式相比存在较大的差别，具体表现为光伏发电计量方式为分别计量且独立结算，电网会根据国家规定的价格，对居民光伏发电进行收购和出售[1]。与此同时，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。图1就是电能计量接线的示意图。

图1光伏发电电能计量图

1.2计量的接入方式

目前，双电表计量方式已经在我国一些省份地区得到了应用。通过分开计量的方式，将居民用电与光伏发电相区分，电能表接线如图2所示，图中的电能表1是指光伏发电表，电能表2是指居民用电表。

图2光伏发电用户计量接线方式图

2居民光伏发电并网电能采集

用电信息采集系统是对电力用户的电能量信息进行采集、处理和实时监控的系统，可实现购供售电能量信息自动采集、计量在线监测、线损统计分析、需求侧管理、电力用户双向互动等功能。目前河北公司是在用电信息采集系统中开发了分布式电源管理功能模块，来实现对居民光伏发电用户的并网监控以及效益分析。

2.1数据采集实现过程

居民光伏发电用户的档案全部在营销系统建立，然后从营销系统发起流程，通过接口程序通知采集系统。采集系统接收到通知后触发采集调试流程，最后根据需要采集的数据项配置采集任务，以实现对数据的采集。

2.2采集的数据项

分布式电源管理功能模块能够实时采集正反向电能量、有功功率、电压、功率因数等数据，随时监测和掌握分布式电源的运行情况。除此之外，还能提供对总当日发电能量、日平均发电能量、总收益、总成本、寿期益本比等指标的统计分析，并能根据分析数据建立回收成本时间的数据模型，可有效提高对分布式电源的综合管理水平。

3居民分布式光伏发电对线损的影响

本文以某地区电网系统为例，该地区所使用的电网系统为66V的电网系统，网络架构为辐射型，系统配备了24个节点和2个电源输出点。

3.1居民分布式光伏电源接入对线损的影响

居民分布式光伏电源在进入电网之后，会改变整个电网潮流分布和功率的流动方式。研究结果表明，居民分布式光伏电源接入电网，能够使线损降低。假设电网线路的电压保持不变，且不考虑光伏电源接入带来的电压变化，对光伏电源接入容量、位置和线损之间的关系进行分析。光伏电源接入电网的模型如图1所示，假设接入光伏电源的容量为PＷ+jQＷ，线路整体的阻抗为，R+jX，电源接入位置到送电端的距离占线路总长的比例为ｋ％。

通过对上述公式进行分析可知，光伏电源在接入电网后，对线损的影响，会在接入位置和容量上得以体现。由此可知，居民分布式光伏发电对电能采集及线损的影响有两种不同的情况，一种是减少线损，另一种是增加线损。而线损增加量的多少，会受到四种条件的影响，一是光伏发电电源的接入位置；二是接入容量；三是电网网架结构；四是负荷分布。

3.2光伏电源容量对线损的影响

为保证线损只会受到光伏电源容量的影响，首先要使供电系统的网络架构始终保持在稳定的状态，只有这样，才能在分析光伏电源容量对线损的影响时，不考虑电网的网络架构影响。在分布式光伏电源接入的情况下，假设电网的网架结构不会发生改变，当光伏发电的电源量达到最高值时，需要将其并入电网，从而采集实验数据，在对数据分析的基础上，可以得到以下几个结论：

（1）将分布式光伏电源接入电网，可以产生一定的并网容量，有利于减少电网的线损，但如果容量超过临界值，那么会起到适得其反的效果。在进行实证分析后，对最终结论进行了确定：如果分布式光伏电源容量超出电网承载负荷时，就会导致线损的增加，反之则亦然。

（2）在线损率不变的情况下，此时的分布式光伏电源容量达到了最佳值。但这一阶段的电源容量却容易受到外界因素的影响，其中最为关键的影响因素为电网网架的结构和承载负荷，二者之间的关系为正向关系；此外，最佳容量值还会受到电网变压器与光伏电源注入节点之间距离的影响，二者呈反向关系，简言之距离越远，电源最佳容量值越大，实验结果表明，光伏电源最佳容量值最好为电网负荷值的31%左右，只有电源容量接近这个数值，居民分布式光伏才能对线损起到积极的影响，如果低于或高于这个数值，则会增加线损。

3.3光伏电源位置影响

假设光伏电源容量不会发生变化，恒定为20mW，且分布式光伏电网中各个节点的间距相同，不考虑电站联络线等因素对线损的影响，以降低计算的难度。在上述条件下，通过实验的方式，对光伏电源位置对线损的影响进行分析，得到的结果如表1所示。

表1实验结果

观察上表可知，电网线损率最高的点为2号节点，线损率最低的点为5号节点，经过分析后得知，5号节点的整体负荷量为10mV，在电网负荷中所占的比重为15%，其中光伏电源的负荷量为7.5mW，简言之，5号节点可以对光伏电源的负荷量进行消耗。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。

3.4光伏电源接入电压等级对线损的影响

光伏电源接入的电压等级也会对线损率造成影响，可以通过实验的方式进行证明。在进行实验时，需要注意以下方面的事项：

（1）保持电网架构不变；

（2）选择合适的接入点；

（3）保持光伏并网数据和参数的一致性。

结束语

分布式光伏发电是一种新型的具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式，居民分布式光伏发电的发展与普及使原本普通的居民用户变成了“自发自用、余电上网”的发电站。大规模的光伏电源接入电网必然给电网的运行带来一系列的影响，如光伏发电用户发出的电能并网、上网电能计量、数据采集等，如何解决这些问题值得研究与探讨。

参考文献：

[1]李相杰.家庭分布式光伏电源联网计量方式及线损核算[J].农村电工，2018，26（09）：37-38.

[2]吴开宇，尹建坤，张灵敏.分布式扶贫光伏接入管控策略研究[J].通讯世界，2018（06）：154-155.

[3]赵元芳.分布式光伏电站发电效率影响因素研究[J].中国战略新兴产业，2018（24）：192-193.

[4]玄京岩，张艳，金成日，刘德鑫，崔洪菠，延东洙.分布式光伏电源接入容量对主动配电网的影响研究[J].电器与能效管理技术，2018（01）：25-28.