擁抱“碳中和”，智能電表助力分布式光伏大發(fā)展

安科瑞 包夢(mèng)嬌/王沖

摘要：隨著近幾百年來化石能源的大量使用，全球二氧化碳的排放量迅速增長(zhǎng)導(dǎo)致的溫室效應(yīng)越來越嚴(yán)重，人們對(duì)環(huán)保問題愈發(fā)重視，低碳、環(huán)保、綠色、節(jié)能就成為工作生活的新要求。而太陽能作為利用率很高的新型綠色能源，是石能源理想的替代品，已經(jīng)成為當(dāng)前能源產(chǎn)業(yè)的主流趨勢(shì)。

關(guān)鍵字：光伏產(chǎn)業(yè)、分布式光伏發(fā)電、智能電表、雙向計(jì)量、碳中和

引言

2020年9月，中國在第七十五屆聯(lián)合國大會(huì)上珍重宣布：“中國將提高國家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和?！奔吹?030年，我國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放量將比2005年下降百分之65以上，非化石能源占一次能源消費(fèi)比重達(dá)到百分之25左右，風(fēng)電、太陽能發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到12億千瓦以上。自此，國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)迎來了巨大的發(fā)展機(jī)遇。

一、行業(yè)介紹

在當(dāng)前的“碳中和”大背景下，中國光伏產(chǎn)業(yè)正迎來此前從未有過的發(fā)展大機(jī)遇。特別是在“構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)”提出后，以光伏為代表的新能源正成為能源行業(yè)向清潔低碳轉(zhuǎn)型的主力軍。

回望過去，在十幾年光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展下，光伏發(fā)電行業(yè)已經(jīng)成為了我國具有相當(dāng)大競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。無論是在產(chǎn)業(yè)規(guī)模、技術(shù)水平、生產(chǎn)制造，還是在企業(yè)實(shí)力上均有不同程度優(yōu)勢(shì)。而展望未來，目前數(shù)據(jù)顯示，能源燃燒是我國主要的二氧化碳排放源，占總二氧化碳排放的百分之88左右，其中電力行業(yè)排放又約占能源行業(yè)排放的百分之41。在“碳中和”的大目標(biāo)下，無疑能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)要由依靠化石能源向依靠以光伏為代表的清潔新能源轉(zhuǎn)變，這就給光伏產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展插上了新的翅膀。

二、分布式光伏系統(tǒng)介紹

2.1系統(tǒng)拓?fù)鋱D

直接接入式拓?fù)鋱D（≤63A）

外置互感器式拓?fù)鋱D（＞63A）

2.2方案應(yīng)用

      如拓?fù)鋱D中所示，家用分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)一般由太陽能光伏板、光伏逆變器、智能電表、蓄電池等組件組成，在這個(gè)系統(tǒng)中，太陽能光伏板等光伏組件主要負(fù)責(zé)將太陽光轉(zhuǎn)化為電能，但它們發(fā)出的是家用電器無法直接使用的直流電，所以就需要光伏逆變器作為關(guān)鍵的轉(zhuǎn)換裝置將直流電轉(zhuǎn)換為正弦波交流電以供家電使用或者并入電網(wǎng)。蓄電池則主要用于儲(chǔ)存發(fā)電高峰時(shí)多余的發(fā)電量，并在夜晚無法發(fā)電時(shí)供用戶使用，以達(dá)到光伏發(fā)電系統(tǒng)效益的效果。

而智能電表在整個(gè)系統(tǒng)中分為三部分，一部接在逆變器與家用負(fù)載之間，主要用于計(jì)量光伏系統(tǒng)總發(fā)電量，二部則接在家用負(fù)載與國網(wǎng)表之間，主要用于計(jì)量上、下網(wǎng)電量，當(dāng)光伏發(fā)出的電用戶不能全部消耗時(shí)，余下的電能輸給電網(wǎng)這時(shí)記錄為負(fù)功率或負(fù)電能；而當(dāng)光伏發(fā)電不能滿足用戶需求從電網(wǎng)購電時(shí)則記錄為正功率或正電能，逆變器將會(huì)通過485通訊得到這些數(shù)據(jù)，而后根據(jù)這些數(shù)據(jù)自主調(diào)整發(fā)電效率或者對(duì)儲(chǔ)能蓄電池送電以達(dá)到防逆流的功能。三部電表采用直流表，安裝在逆變器與蓄電池之間，主要用于計(jì)量?jī)?chǔ)能模塊充放電數(shù)據(jù)。綜上所述，智能電表對(duì)于整個(gè)分布式光伏系統(tǒng)的儲(chǔ)能判斷、用電分析以及防逆流等功能具有重要意義。

2.3發(fā)電使用模式介紹

        ●全額上網(wǎng)模式：即光伏系統(tǒng)發(fā)電并不提供家庭負(fù)載用電，而是全部賣給國家電網(wǎng)；

        ●完全自發(fā)自用模式：即光伏系統(tǒng)發(fā)電由用戶自身完全消納；

        ●自發(fā)自用、余電上網(wǎng)模式：即當(dāng)光伏發(fā)出的電用戶不能全部消耗時(shí)，余下的電能賣給電網(wǎng)，而當(dāng)光伏發(fā)電不能滿足用戶需求時(shí)，則需要購買電網(wǎng)的電。

三種模式中自發(fā)自用、余電上網(wǎng)模式用戶不僅可以享受更低廉的電價(jià)，還可以使光伏電站的發(fā)電量就近使用，減少對(duì)電網(wǎng)的影響，因此應(yīng)用比較廣泛。這種模式下電能表需要做到計(jì)量實(shí)時(shí)發(fā)電量、上網(wǎng)電量、下網(wǎng)電量，即需要電表支持雙向計(jì)量以及通訊功能，可以為用戶提供售電用電數(shù)據(jù)。

但也有部分國家并不允許私人光伏發(fā)電輸入到電網(wǎng)當(dāng)中或者說不會(huì)對(duì)私人光伏發(fā)電設(shè)施對(duì)電網(wǎng)供電提供補(bǔ)貼，此時(shí)的用戶為盡量延長(zhǎng)設(shè)備壽命往往會(huì)采用完全自發(fā)自用模式，即多用多發(fā)、少用少發(fā)。這種模式下智能電能則需要為逆變器提供實(shí)時(shí)雙向功率、電能來支持逆變器的儲(chǔ)能判斷功能和防止其向電網(wǎng)供電。

三、智能電表介紹

3.1單相電表

3.2三相電表

3.3直流電表

四、智能電表作用

舊式分布式光伏發(fā)電中都采用兩塊單向電表的計(jì)量方式，一只表計(jì)量用戶輸給電網(wǎng)的電能，用另一只表計(jì)量用戶使用電網(wǎng)中的電能。這種方式成本高、施工難度高、維護(hù)困難，不利于推廣。而功率和電能都是雙向計(jì)量的智能電表首先就解決了舊式分布式光伏發(fā)電中雙向計(jì)量的痛點(diǎn)，并且由于多功能智能電表的全電參量計(jì)量和通訊等附加功能的存在，還可以為分布式光伏產(chǎn)業(yè)提供更多價(jià)值，包括儲(chǔ)能判斷、數(shù)據(jù)上傳、分析等。

總結(jié)：在國家“碳中和”大目標(biāo)的推動(dòng)下，光伏產(chǎn)業(yè)迎來巨大的發(fā)展機(jī)遇，并將在新能源中占據(jù)主要位置，前景廣闊。而可靠的電力計(jì)量設(shè)備作為成為光伏系統(tǒng)中必不可缺的一環(huán)，承擔(dān)著儲(chǔ)能判斷、用電分析、平臺(tái)統(tǒng)一管理等多種功能，為光伏系統(tǒng)建設(shè)降低控制、維護(hù)難度提供了重要助力。