智能微网内部电能计量系统的设计
摘要
随着分布式电源应用越来越广泛，微电网内部计量方式也发生了相应变化，本文在分析了分布式电源接入用户及用户侧微电网双向计量的需求，提出了一种基于微控制器与计量芯片，具有双向电能计量、智能计费、双向通信等多种功能的微网内部电能计量设计方案，较好地弥补了传统电能表的不足。
关键词：分布式电源 ；双向计量； 智能电表；用户侧微电网
1引言
随着石化能源的日渐枯竭，环境污染的日益严重，国家开始积极推动可再生能源等分布式发电电源接入电网[1]。近几年基于分布式电源的用户侧微电网的应用规模在国内得到了急剧增长。由于分布式电源接入的特征不同于传统电力用户接入，主要表现在微电网潮流存在双向性，又有分布式电源发电补贴、余电上网、用电价格不同等因素[2]，此外，传统的计量方式主要是采用交流计量，而很多分布式发电系统和储能系统本质上是直流电源，传统的电能计量装置已不能满足发展的需求。在一些场合，上网电价和用户购电电价的结算分别采用两块单向表的方式进行计量和计算，成本高而且不方便，不利于数据的采集和统一管理。这对设计一种智能化微网内部电能计量系统提出了紧迫的要求，以更好的服务于国家分布式能源发展战略，促进分布式能源快速有序发展。同时，为了适应当前和未来电力系统智能化管理的需求，需要在确保分布式电源接入用户双向电能计量需求的同时，充分考虑智能化通讯和管理的需求，以更好的发挥分布式能源在节能减排方面的优势[3]。
2原理特点与分析
在分布式发电中，用户与电网同时存在购电与售电行为，因此存在双向计量问题。现在的分布式电网有两种计量方法，一种计量方法是上网电价法，这种方式主要针对的是全部上网的分售模式，这种模式就是分布式电源直接使用全部上网的方式输送电能，直接将分布式电源与配电网相连，这样的方式简单快捷，适合广大用户使用，但都是这种电源是不经过电表的，电能的计量只是通过一块单独的电表进行计量，针对这种现象国家电网颁布规定，电网的使用必须经过国家的相关部门审核，只有通过审核才能对电网进行使用，否则使用这种分售模式的电网就是不符合法律规定的，这样就使电网的使用受到严格的限制[4]。另一种就是净电表计量法，这种方法是通过自发自用的模式来使用分布式电源的，分布式电源并网与用户的电表相连接，在计量时更加便利，节省了使用成本，这就是双向计量电能的电表。目前一般采用“自发自用，余电上网”模式，虽然采用现有智能电表的双向计量功能，获得用户和电网的电能代数和计量就可以为用户与电网的结算提供依据，但是在未来智能电网情况下，不仅需要计量用户和电网交互的电能代数和，还需要独立地计量双向的电能，为分布式发电的统计、监控以及负荷的精确预测提供基础[5]。另外由于分布式发电通常基于可再生新能源，涉及到新能源发电补贴计量的问题，因此必须单独计量新能源发电。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，这可能会出现骗取分布式光伏发电补贴的情况一种是计量点不变，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[6]。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。
3系统设计
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