淺析新能源發(fā)電并網(wǎng)對電能計(jì)量的影響及處理措施

李鵬

【摘要】為了提高電能計(jì)量的準(zhǔn)確性、經(jīng)濟(jì)性以及可靠性，本論文結(jié)合新能源發(fā)電并網(wǎng)的特點(diǎn)對電能計(jì)量的影響作出詳細(xì)的闡述與分析，同時提出了新能源并網(wǎng)方式下電能計(jì)量的接入方案，為電力系統(tǒng)電能計(jì)量提供依據(jù)，防止電能的損失，通過實(shí)際的計(jì)量結(jié)果來看，本論文提出的解決方案能夠有效解決新能源并網(wǎng)方式下的電能計(jì)量問題。

【關(guān)鍵詞】新能源并網(wǎng)；分布式能源；電能計(jì)量

1.引言

隨著智能電網(wǎng)的不斷發(fā)展，使得新能源發(fā)電并網(wǎng)逐漸成為可能，而計(jì)量是智能電網(wǎng)發(fā)電并網(wǎng)中必不可少的一個環(huán)節(jié)，對于分布式電源的電能計(jì)量，由于用戶和負(fù)荷的不確定性而變得更為復(fù)雜，負(fù)荷點(diǎn)同樣也是電源點(diǎn)。因此，如何區(qū)分兩種性質(zhì)的電能是新能源發(fā)電并網(wǎng)形勢下計(jì)量方式應(yīng)該考慮的問題。本文結(jié)合新能源發(fā)電并網(wǎng)的特點(diǎn)，從計(jì)量的準(zhǔn)確性、公平性、有效性，客觀的分析了新能源發(fā)電并網(wǎng)形勢下計(jì)量存在的問題，以及解決問題的主要措施。

2.新能源發(fā)電對計(jì)量的影響

2.1 高次諧波對電能計(jì)量的影響

產(chǎn)生電源高次諧波的可能性比較多，常見的有發(fā)電機(jī)引起的高次諧波、變壓器產(chǎn)生的高次諧波、系統(tǒng)接地故障引起的高次諧波。所謂的發(fā)電機(jī)引起的高次諧波是由于發(fā)電機(jī)三相繞組制作不對稱、鐵芯材質(zhì)不均勻以及其他原因引起的，由于近年來制作工藝的不斷改善，電源引起的高次諧波得到改善。變壓器產(chǎn)生的高次諧波是因?yàn)殍F芯飽和以及磁化曲線的非線性，這樣導(dǎo)致磁化電流呈現(xiàn)尖頂波形，產(chǎn)生大量的奇次諧波，并且諧波大小與磁通回路的結(jié)構(gòu)、鐵芯的飽和程度有關(guān)，兩者成正比關(guān)系，變壓器中諧波分量所占比例較高的諧波分量有2次諧波、3次諧波、5次諧波。2次諧波主要在變壓器投運(yùn)時出現(xiàn)，所占比例超過50%-60%，正常運(yùn)行時其2次諧波分量不超過15%，5次諧波是由于變壓器的過勵磁產(chǎn)生。故障引起的高次諧波主要是在系統(tǒng)發(fā)生接地、相間等故障時產(chǎn)生的，是一個暫態(tài)的高次諧波。高次諧波對電能計(jì)量的主要影響體現(xiàn)在準(zhǔn)確性上，諧波含量的多少，直接影響著電能的計(jì)量是否準(zhǔn)確，當(dāng)諧波含量滿足計(jì)量相關(guān)要求時，則誤差影響較少，當(dāng)諧波含量超過規(guī)定時，無論是常規(guī)的電磁感應(yīng)計(jì)量表，還是全電子式計(jì)量表，都會受到很大程度的干擾，即計(jì)量誤差隨著諧波含量成正比關(guān)系。

2.2 頻率偏移對電能計(jì)量的影響

基于電磁感應(yīng)的電能表是按電流全是基波來考慮的，所以在電壓、電流幅值的不變的情況下，頻率的改變會導(dǎo)致感應(yīng)線圈阻抗的變化，使工作電壓的磁通發(fā)生改變，同時轉(zhuǎn)盤阻抗的變化將會導(dǎo)致電流磁通的變化，或者其他原因?qū)е碌拇磐ㄗ兓?，這些因素都會影響電能表的測量精度，尤其是在在諧波的影響下，高次諧波與基波發(fā)生疊加，波形發(fā)生畸變，使得電壓或者電流的頻率發(fā)生改變。從電路原理以及電能表的工作原理可知，只有相同頻率的電壓電流才能產(chǎn)生平均功率，電能表也同樣需要同頻率的電壓電流產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，而畸變后的非周期性量導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩與平均功率成正比從而產(chǎn)生誤差。

2.3 電源間歇對電能計(jì)量的影響

根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況來看，風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電等新能源發(fā)電具有不穩(wěn)定性，受外界因素的影響比較大，隨著季節(jié)和時間的變化而改變，當(dāng)風(fēng)力或太陽光照射強(qiáng)烈時，風(fēng)機(jī)組或太陽能電池板會在高負(fù)荷的情況下運(yùn)行，產(chǎn)生的大量的電能輸送到電網(wǎng)，如果風(fēng)力過小或者陰雨天、晚上無光照時，風(fēng)力機(jī)組停機(jī)或者電池板無法輸出電能量，或者較少的電能量，因此，新能源電能量具有間歇性，因此，在計(jì)量時要考慮這種間歇性電源對計(jì)量的影響。在負(fù)荷超出一定范圍時，要考慮計(jì)量表的精度能否達(dá)到要求。

2.4 分布式電源雙向性對電能計(jì)量的影響

新能源發(fā)電是智能電網(wǎng)發(fā)展必然的產(chǎn)物，使得原來的負(fù)荷端可以變?yōu)殡娫炊?，?dāng)自己的用電量大于發(fā)電量時，從系統(tǒng)中獲取電能，此時可以認(rèn)為是用電負(fù)荷端，當(dāng)自己的用電量小于發(fā)電量時，產(chǎn)生電能剩余，將多余的電力發(fā)送給電力系統(tǒng)，此時認(rèn)為是電源點(diǎn)，因此，這種潮流方向的雙向性導(dǎo)致二次計(jì)量同樣能夠?qū)崿F(xiàn)雙向計(jì)量。

3.新能源并網(wǎng)方式下影響計(jì)量問題的處理措施

3.1 采用智能計(jì)量表計(jì)

隨著智能電網(wǎng)的不斷發(fā)展，計(jì)量方式以及表計(jì)也得到了飛速的發(fā)展，智能電表已在智能化白變電站中廣泛使用，所謂的智能電表是一種智能組件，包含一個或者多個智能電子設(shè)備，其采集回路可以是光數(shù)字采集，也可以是傳統(tǒng)的感應(yīng)式模擬量采集，兩種采集方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，他們的相同之處在于其內(nèi)部的軟件、數(shù)據(jù)處理、程序算法等特性基本相同，同樣具有能夠計(jì)算高次諧波的能力，能夠正確計(jì)量系統(tǒng)故障中整個動態(tài)過程的電能計(jì)量，能夠?qū)崿F(xiàn)電能量的雙向采集以及處理功能。

3.2 采用軟件算法實(shí)現(xiàn)自動計(jì)量

在滿足電力系統(tǒng)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求的前提下，我們采用專門設(shè)計(jì)的計(jì)量表進(jìn)行計(jì)量，即采用特定軟件算法的計(jì)量表，在安裝時采用不同極性的電流繞組，兩只表的電流相差180°，將兩組數(shù)據(jù)分別采集到計(jì)量表，這樣可以得到不同性質(zhì)電能的計(jì)量，利用程序和算法實(shí)現(xiàn)電能的計(jì)量，基本的算法公式為：

Fee=（K2*W2- K1*W1 ）*T （公式一）

式中：Fee：為電費(fèi)交互值；

K1：為用戶電價(jià)；

K2：為電網(wǎng)電價(jià)；

W1：反向功率；

W2：正向功率；

T：計(jì)量時間。

如果Fee為正值，那么由用戶向系統(tǒng)繳費(fèi)，如果Fee為負(fù)值，那么系統(tǒng)向用戶繳費(fèi)，采用這種計(jì)量方式時，不受運(yùn)行方式的影響，計(jì)量回路簡單，計(jì)算結(jié)果也相對準(zhǔn)，但缺點(diǎn)是需要多提供一組電流繞組，增加了二次電流回路，還有一點(diǎn)就是不能計(jì)量變電站內(nèi)部的耗電量。為了能能夠準(zhǔn)確的計(jì)量變電站內(nèi)部耗電，我們可以將上式改為：

Fee1=【K2*W2- K1*W1-k2*W3】*T （公式二）

Fee2=【K2*W2- K1*W1-k1*W3】*T （公式三）

用戶作為負(fù)荷端時采用公式二，用戶作為電源端時采用公式三。

式中：Fee：為電費(fèi)交互值；（K1*W3- K2*（W2-W1）

K1：為用戶電價(jià)；K2：為電網(wǎng)電價(jià)；W1：線路發(fā)送的電能；W2：主變發(fā)送的電能；W3：所用變吸收的電能；T：計(jì)量時間。

如果Fee為正值，那么由用戶向系統(tǒng)繳費(fèi)，如果Fee為負(fù)值，那么系統(tǒng)向用戶繳費(fèi)。

4.結(jié)束語

本論文通過對電力諧波、頻率以及新能源發(fā)電的間歇性、雙向性等特點(diǎn)進(jìn)行分析與研究，從而得出在新能源發(fā)電并網(wǎng)方式下對計(jì)量的主要影響，如果克服這些影響將是我們今后計(jì)量專業(yè)的主要工作，因此，本論文具有以下特點(diǎn)：

（1）具有實(shí)踐性。本文提出的各種問題以及對計(jì)量的影響因素切合實(shí)際。

（2）具有指導(dǎo)性。本文提出的觀點(diǎn)在電力系統(tǒng)運(yùn)行中具有普遍性，因此可以作為處理電力系統(tǒng)計(jì)量問題的依據(jù)。

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