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【摘 要】随着光伏系统并网容量的增大，光伏接入将对电能计量的准确性和公平性造成较大影响，基于此，论文总结了分布式光伏发电项目电能计量应满足的要求，并提出了相应的电能计量方案。
【Abstract】With the increase of interconnection capacity of photovoltaic system， solar access will have a greater impact on electric energy metering accuracy and fairness. Based on this， paper summarizes the requirements of distributed photovoltaic power generation projects electricity metering should meet， puts forward the scheme of electric energy metering for distributed photovoltaic power generation.
【关键词】分布式光伏發电；电能计量；影响
【Keywords】distributed photovoltaic power generation； energy measurement； influence
【中图分类号】TK519 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）07-0134-02
1 引言
分布式光伏发电有别于传统的能源，拥有其他传统能源所不具备的优势，能够灵活并网，实现就近接入电网。首先从消纳模式来看，用户可以选择“自发自用”、 “自发自用，余电上网”、 “全额上网”等模式。其次其建设周期短，分布式光伏发电可以依屋顶而建，以农村院落而建，不占用额外资源，还可以结合农村的荒山、荒地，以及扶贫等。从接入方式看，消纳模式为“自发自用”、 “自发自用，余电上网”的，选择接入用户侧；对于消纳模式为“全额上网”的，选择接入公共电网。
分布式光伏发电的电价由两部分组成，一是分布式光伏发电项目的发电量补贴；二是分布式光伏发电项目的上网电量补贴。上网电量与下网电量分开结算。下网电量的用电电价按照国家的相关电价政策法规执行，上网电量的上网电价执行当地标杆上网电价政策。
由于选择不同的消纳模式，对于接入容量，接入电压，并网电压，以及并网点的个数，就会制定不同的分布式光伏发电接入方案，而不同的计费方案、计量方案的制定，直接影响电量及电费的计量与计算。能否准确地计量发、用电量，又是光伏发电客户与电网企业最为关注的焦点。
根据《分布式光伏接入系统技术要求》，目前较为普遍的申请分布式发电项目的接入电压有220V、380V、10kV三种。而目前本地区发电客户申请容量最大的一般在3000kW左右。选择不同的消纳模式，接入容量，接入电压，并网电压，并网点的个数，以及发电客户的未来投资建设项目规划，科学、准确、合理、经济地制定最优的分布式光伏发电接入方案，从而准确地计量发、用电量。下面将从电能计量点的设置以及电能计量规程制度对电能计量装置的技术要求作阐述。
2 分布式光伏发电项目的电能计量
2.1电能计量方案
对于消纳模式为“自发自用，剩余电量上网”的分布式光伏发电项目，该发电客户需要有自己的用电客户，按照发电量与上网电量分别计量独立结算原则。电能表的类型分别为发电关口和上网关口，发电关口的电能表计量的是光伏发电的电量，是新装的用于计量发电的电能表；上网关口的电能表计量的是发电客户自己内部用完后多余的上网的电量，上网电能表不是新装表而是关联用电客户电能表并取其反向有功示数类型。
对于消纳模式为“全额上网”的分布式光伏发电项目，接入点电压为220V、380V的，按照发电量与上网电量分别计量独立结算原则，分别设两个计量点，但其发电关口和上网关口用的是同一只电能表计量。
对于消纳模式为“全额上网”的分布式光伏发电项目，接入电压、并网电压为10kV，并且有升压变压器的分布式光伏发电项目，考虑到在夜间光伏不发电的情况，由于在并网运行中存在逆变器损耗、线路损耗、变压器损耗等多种因素的损耗，分布式光伏发电项目还需要从网上汲取电量，也就是下网电量；按照发电量与上网电量、下网电量分别计量独立结算原则，还需要新建立用电户，结算下网电量。关口计量点原则上设置在产权分界点处，即分布式光伏发电项目与公共电网明显断开点处开关设备的电网侧。对于消纳模式为“自发自用，剩余电量上网”也就是用电户的产权分界点，关口计量点需要配置专用关口计量电能表，并将计费信息上传运行管理部门。
2.2 电能计量装置
为确保计量的准确性和相关信息的及时通信，用于分布式发电的电能计量装置应满足以下要求：第一，接入电压、并网电压为10 kV 的分布式发电项目，关口计量点应安装型号、规格、准确度相同的主副电能表各一套。接入电压为220/380V 的只需要单套配置。第二，电能计量装置的配置和技术要求应符合《电能计量装置技术管理规程》相关标准及要求。接入电压为10 kV的，关口计量装置一般不低于Ⅱ类电能计量装置；接入电压为220/380V，关口计量装置一般不低于Ⅲ类电能计量装置。第三，接入电压为10 kV的，必须有专用的计量互感器及回路。第四，接入电压为10 kV的，必须配置专用的电能量信息采集终端。第五，电能计量装置应配置专用的整体式电能计量柜（箱）。第六，Ⅱ类电能计量装置宜配置准确度等级0.2S的电流互感器；准确度等级0.2的电压互感器； Ⅲ类电能计量装置宜配置准确度等级0.5的电压互感器；准确度等级0.5S的电流互感器。
3 电能计量的影响因素谐波 电网经济核算的依据是电能计量，电能计量的精准程度关系到电网企业与发电客户双方的经济效益。伴随着分布式光伏系统并网户数的增多，并网容量的增大，光伏逆变器作为光伏发电的主要设备，把直流电能转换成与电网同频率、同相位的交流电，在光伏发电与电网的接口连接中，起着关键作用。电能表是否准确、真实地反映非线性用户的用电量还是一个正在探讨的问题。因此分析研究光伏发电系统对电能计量的影响具有重要意义。
3.1 线性负载和非线性负载
由于负载的形式不同，按其特性可分为非线性负载和线性负载两种。非线性负载会随电压或电流变化而变化。线性负载参数不会随电压或电流变化而变化。正弦电压源不向系统提供谐波电能。作为系统的谐波来源者非线性负载，它吸收消耗电能，这就表明非线性负载产生的谐波能量是由基波电能中的一部分转换而来的，而且向系统反送谐波电能[1]。如果计量全波电能，对电网企业和线性负载用户是非常不利的。
3.2 电能表因谐波产生的误差分析
3.2.1 对电子式电能表的影响及误差分析
目前，电子式电能表在电网中已普遍使用，而我国的电子式电能表主要采用模拟式分割乘法器来实现电能的测量。随着电力系统谐波含量的不断增加，电子式电能表在谐波下的计量弊端就出现了，并不可避免地出现误差。
误差分析的结果： 由于电子式电能表频带较宽，对基波电能和谐波电能都能较准确计量，把谐波功率和基波功率同等对待，增大了计量误差。
3.2.2 对数字式电能表的影响及误差分析
目前主流电能表为智能电能表，使用数字乘法器，采用了A/D转换数字乘法器，将电压和电流进行数字化相乘，可以达到很高的测量准确度。更容易进行多功能计量工作，通常在一定周期内对电压、电流信号进行采样处理，当系统频率波动时，采样周期很难达到与实际的信号频率同步，在高次谐波时将导致对尖峰信號采样不准，就会出现频谱泄漏和栅栏效应，造成电能计量误差。
3.3 改善谐波对电能计量影响的措施
分布式光伏发电系统的逆变器是非线性负载的一种，它会给电力系统带来大量的谐波，而谐波又直接会带来电能计量的误差，直接给电网公司和发用电客户带来经济损失[2]。
第一，先测频后采样，减小采样误差。首先通过测量信号波形相继过零点间的时间宽度来计算频率，然后再根据所得到的频率确定采样周期并进行采样与谐波分析。第二，对存在谐波功率情况下的计量。为了减小并网点电压电流的谐波含量，可采用对基波电能和谐波电能分别计量的谐波电能表，同时加大对产生谐波用户的惩罚力度，更有利于谐波的治理，降低对电网公司和发用电客户的影响程度，提高分布式光伏发电系统上、下网电量的计量准确性。
4 结语
分布式光伏发电项目如雨后春笋般崛起，计量点准确合理的设置、最优电能计量方案的制定，可以为电能表的准确计量提供保障，因此研究如何科学、合理、公平公正、准确计量，并积极找出影响电能计量的因素，采取相应措施，对于确保电网企业与客户的利益最大化具有重要意义。
【参考文献】
【1】许仪勋.谐波对电能计量的影响与对策[D].上海：上海交通大学，2008.
【2】杜立堃.光伏发电接入智能配电网后的系统问题综述[J].电子技术与软件工程，2013（19）：147-148.
【Abstract】With the increase of interconnection capacity of photovoltaic system， solar access will have a greater impact on electric energy metering accuracy and fairness. Based on this， paper summarizes the requirements of distributed photovoltaic power generation projects electricity metering should meet， puts forward the scheme of electric energy metering for distributed photovoltaic power generation.
【关键词】分布式光伏發电；电能计量；影响
【Keywords】distributed photovoltaic power generation； energy measurement； influence
【中图分类号】TK519 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）07-0134-02
1 引言
分布式光伏发电有别于传统的能源，拥有其他传统能源所不具备的优势，能够灵活并网，实现就近接入电网。首先从消纳模式来看，用户可以选择“自发自用”、 “自发自用，余电上网”、 “全额上网”等模式。其次其建设周期短，分布式光伏发电可以依屋顶而建，以农村院落而建，不占用额外资源，还可以结合农村的荒山、荒地，以及扶贫等。从接入方式看，消纳模式为“自发自用”、 “自发自用，余电上网”的，选择接入用户侧；对于消纳模式为“全额上网”的，选择接入公共电网。
分布式光伏发电的电价由两部分组成，一是分布式光伏发电项目的发电量补贴；二是分布式光伏发电项目的上网电量补贴。上网电量与下网电量分开结算。下网电量的用电电价按照国家的相关电价政策法规执行，上网电量的上网电价执行当地标杆上网电价政策。
由于选择不同的消纳模式，对于接入容量，接入电压，并网电压，以及并网点的个数，就会制定不同的分布式光伏发电接入方案，而不同的计费方案、计量方案的制定，直接影响电量及电费的计量与计算。能否准确地计量发、用电量，又是光伏发电客户与电网企业最为关注的焦点。
根据《分布式光伏接入系统技术要求》，目前较为普遍的申请分布式发电项目的接入电压有220V、380V、10kV三种。而目前本地区发电客户申请容量最大的一般在3000kW左右。选择不同的消纳模式，接入容量，接入电压，并网电压，并网点的个数，以及发电客户的未来投资建设项目规划，科学、准确、合理、经济地制定最优的分布式光伏发电接入方案，从而准确地计量发、用电量。下面将从电能计量点的设置以及电能计量规程制度对电能计量装置的技术要求作阐述。
2 分布式光伏发电项目的电能计量
2.1电能计量方案
对于消纳模式为“自发自用，剩余电量上网”的分布式光伏发电项目，该发电客户需要有自己的用电客户，按照发电量与上网电量分别计量独立结算原则。电能表的类型分别为发电关口和上网关口，发电关口的电能表计量的是光伏发电的电量，是新装的用于计量发电的电能表；上网关口的电能表计量的是发电客户自己内部用完后多余的上网的电量，上网电能表不是新装表而是关联用电客户电能表并取其反向有功示数类型。
对于消纳模式为“全额上网”的分布式光伏发电项目，接入点电压为220V、380V的，按照发电量与上网电量分别计量独立结算原则，分别设两个计量点，但其发电关口和上网关口用的是同一只电能表计量。
对于消纳模式为“全额上网”的分布式光伏发电项目，接入电压、并网电压为10kV，并且有升压变压器的分布式光伏发电项目，考虑到在夜间光伏不发电的情况，由于在并网运行中存在逆变器损耗、线路损耗、变压器损耗等多种因素的损耗，分布式光伏发电项目还需要从网上汲取电量，也就是下网电量；按照发电量与上网电量、下网电量分别计量独立结算原则，还需要新建立用电户，结算下网电量。关口计量点原则上设置在产权分界点处，即分布式光伏发电项目与公共电网明显断开点处开关设备的电网侧。对于消纳模式为“自发自用，剩余电量上网”也就是用电户的产权分界点，关口计量点需要配置专用关口计量电能表，并将计费信息上传运行管理部门。
2.2 电能计量装置
为确保计量的准确性和相关信息的及时通信，用于分布式发电的电能计量装置应满足以下要求：第一，接入电压、并网电压为10 kV 的分布式发电项目，关口计量点应安装型号、规格、准确度相同的主副电能表各一套。接入电压为220/380V 的只需要单套配置。第二，电能计量装置的配置和技术要求应符合《电能计量装置技术管理规程》相关标准及要求。接入电压为10 kV的，关口计量装置一般不低于Ⅱ类电能计量装置；接入电压为220/380V，关口计量装置一般不低于Ⅲ类电能计量装置。第三，接入电压为10 kV的，必须有专用的计量互感器及回路。第四，接入电压为10 kV的，必须配置专用的电能量信息采集终端。第五，电能计量装置应配置专用的整体式电能计量柜（箱）。第六，Ⅱ类电能计量装置宜配置准确度等级0.2S的电流互感器；准确度等级0.2的电压互感器； Ⅲ类电能计量装置宜配置准确度等级0.5的电压互感器；准确度等级0.5S的电流互感器。
3 电能计量的影响因素谐波 电网经济核算的依据是电能计量，电能计量的精准程度关系到电网企业与发电客户双方的经济效益。伴随着分布式光伏系统并网户数的增多，并网容量的增大，光伏逆变器作为光伏发电的主要设备，把直流电能转换成与电网同频率、同相位的交流电，在光伏发电与电网的接口连接中，起着关键作用。电能表是否准确、真实地反映非线性用户的用电量还是一个正在探讨的问题。因此分析研究光伏发电系统对电能计量的影响具有重要意义。
3.1 线性负载和非线性负载
由于负载的形式不同，按其特性可分为非线性负载和线性负载两种。非线性负载会随电压或电流变化而变化。线性负载参数不会随电压或电流变化而变化。正弦电压源不向系统提供谐波电能。作为系统的谐波来源者非线性负载，它吸收消耗电能，这就表明非线性负载产生的谐波能量是由基波电能中的一部分转换而来的，而且向系统反送谐波电能[1]。如果计量全波电能，对电网企业和线性负载用户是非常不利的。
3.2 电能表因谐波产生的误差分析
3.2.1 对电子式电能表的影响及误差分析
目前，电子式电能表在电网中已普遍使用，而我国的电子式电能表主要采用模拟式分割乘法器来实现电能的测量。随着电力系统谐波含量的不断增加，电子式电能表在谐波下的计量弊端就出现了，并不可避免地出现误差。
误差分析的结果： 由于电子式电能表频带较宽，对基波电能和谐波电能都能较准确计量，把谐波功率和基波功率同等对待，增大了计量误差。
3.2.2 对数字式电能表的影响及误差分析
目前主流电能表为智能电能表，使用数字乘法器，采用了A/D转换数字乘法器，将电压和电流进行数字化相乘，可以达到很高的测量准确度。更容易进行多功能计量工作，通常在一定周期内对电压、电流信号进行采样处理，当系统频率波动时，采样周期很难达到与实际的信号频率同步，在高次谐波时将导致对尖峰信號采样不准，就会出现频谱泄漏和栅栏效应，造成电能计量误差。
3.3 改善谐波对电能计量影响的措施
分布式光伏发电系统的逆变器是非线性负载的一种，它会给电力系统带来大量的谐波，而谐波又直接会带来电能计量的误差，直接给电网公司和发用电客户带来经济损失[2]。
第一，先测频后采样，减小采样误差。首先通过测量信号波形相继过零点间的时间宽度来计算频率，然后再根据所得到的频率确定采样周期并进行采样与谐波分析。第二，对存在谐波功率情况下的计量。为了减小并网点电压电流的谐波含量，可采用对基波电能和谐波电能分别计量的谐波电能表，同时加大对产生谐波用户的惩罚力度，更有利于谐波的治理，降低对电网公司和发用电客户的影响程度，提高分布式光伏发电系统上、下网电量的计量准确性。
4 结语
分布式光伏发电项目如雨后春笋般崛起，计量点准确合理的设置、最优电能计量方案的制定，可以为电能表的准确计量提供保障，因此研究如何科学、合理、公平公正、准确计量，并积极找出影响电能计量的因素，采取相应措施，对于确保电网企业与客户的利益最大化具有重要意义。
【参考文献】
【1】许仪勋.谐波对电能计量的影响与对策[D].上海：上海交通大学，2008.
【2】杜立堃.光伏发电接入智能配电网后的系统问题综述[J].电子技术与软件工程，2013（19）：147-148.