安科瑞 崔庭宇

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導致的溫室效應越來越嚴重，人們對環(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)成為當前能源產(chǎn)業(yè)的主流趨勢。

關鍵字：光伏產(chǎn)業(yè)、分布式光伏發(fā)電、智能電表、雙向計量、碳中和

引言

2020年9月，中國在第七十五屆聯(lián)合國大會上珍重宣布：“中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。”即到2030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比重達到百分之25左右，風電、太陽能發(fā)電總裝機容量將達到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)展機遇。

一、行業(yè)介紹

在當前的“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)展大機遇。特別是在“構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大競爭優(yōu)勢的高新技術產(chǎn)業(yè)。無論是在產(chǎn)業(yè)規(guī)模、技術水平、生產(chǎn)制造，還是在企業(yè)實力上均有不同程度優(yōu)勢。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”的大目標下，無疑能源消費結構要由依靠化石能源向依靠以光伏為代表的清潔新能源轉變，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)拓撲圖

直接接入式拓撲圖（≤63A）

外置互感器式拓撲圖（＞63A）

2.2方案應用

      如拓撲圖中所示，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，在這個系統(tǒng)中，太陽能光伏板等光伏組件主要負責將太陽光轉化為電能，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鍵的轉換裝置將直流電轉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存發(fā)電高峰時多余的發(fā)電量，并在夜晚無法發(fā)電時供用戶使用，以達到光伏發(fā)電系統(tǒng)效益的效果。

而智能電表在整個系統(tǒng)中分為三部分，一部接在逆變器與家用負載之間，主要用于計量光伏系統(tǒng)總發(fā)電量，二部則接在家用負載與國網(wǎng)表之間，主要用于計量上、下網(wǎng)電量，當光伏發(fā)出的電用戶不能全部消耗時，余下的電能輸給電網(wǎng)這時記錄為負功率或負電能；而當光伏發(fā)電不能滿足用戶需求從電網(wǎng)購電時則記錄為正功率或正電能，逆變器將會通過485通訊得到這些數(shù)據(jù)，而后根據(jù)這些數(shù)據(jù)自主調整發(fā)電效率或者對儲能蓄電池送電以達到防逆流的功能。三部電表采用直流表，安裝在逆變器與蓄電池之間，主要用于計量儲能模塊充放電數(shù)據(jù)。綜上所述，智能電表對于整個分布式光伏系統(tǒng)的儲能判斷、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：即當光伏發(fā)出的電用戶不能全部消耗時，余下的電能賣給電網(wǎng)，而當光伏發(fā)電不能滿足用戶需求時，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，還可以使光伏電站的發(fā)電量就近使用，減少對電網(wǎng)的影響，因此應用比較廣泛。這種模式下電能表需要做到計量實時發(fā)電量、上網(wǎng)電量、下網(wǎng)電量，即需要電表支持雙向計量以及通訊功能，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)當中或者說不會對私人光伏發(fā)電設施對電網(wǎng)供電提供補貼，此時的用戶為盡量延長設備壽命往往會采用完全自發(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時雙向功率、電能來支持逆變器的儲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量方式，一只表計量用戶輸給電網(wǎng)的電能，用另一只表計量用戶使用電網(wǎng)中的電能。這種方式成本高、施工難度高、維護困難，不利于推廣。而功率和電能都是雙向計量的智能電表首先就解決了舊式分布式光伏發(fā)電中雙向計量的痛點，并且由于多功能智能電表的全電參量計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)提供更多價值，包括儲能判斷、數(shù)據(jù)上傳、分析等。

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