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知识科普 | 光伏发电用什么电表才能满足电能计量要求?

电学计量测控 2020-11-23 13:51:40

光伏发电的原理

    光伏发电的主要原理是半导体的光电效应。光子照射到金属上时,它的能量可以被金属中某个电子全部吸收,电子吸收的能量足够大,能克服金属内部引力做功,离开金属表面逃逸出来,成为光电子。硅原子有4个外层电子,如果在纯硅中掺入有5个外层电子的原子如磷原子,就成为N型半导体;若在纯硅中掺入有3个外层电子的原子如硼原子,形成P型半导体。当P型和N型结合在一起时,接触面就会形成电势差,成为太阳能电池。当太阳光照射到P-N结后,空穴由P极区往N极区移动,电子由N极区向P极区移动,形成电流。

    光电效应就是光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。它首先是由光子(光波)转化为电子、光能量转化为电能量的过程;其次,是形成电压过程。

    多晶硅经过铸锭、破锭、切片等程序后,制作成待加工的硅片。在硅片上掺杂和扩散微量的硼、磷等,就形成P-N结。然后采用丝网印刷,将精配好的银浆印在硅片上做成栅线,经过烧结,同时制成背电极,并在有栅线的面涂一层防反射涂层,电池片就至此制成。电池片排列组合成电池组件,就组成了大的电路板。一般在组件四周包铝框,正面覆盖玻璃,反面安装电极。有了电池组件和其他辅助设备,就可以组成发电系统。为了将直流电转化交流电,需要安装电流转换器。发电后可用蓄电池存储,也可输入公共电网。发电系统成本中,电池组件约占50%,电流转换器、安装费、其他辅助部件以及其他费用占另外 50%。



    今年,前三季度光伏发电市场规模快速扩大,新增光伏发电装机4300万千瓦,其中,光伏电站2770万千瓦,同比增加3%;分布式光伏1530万千瓦,同比增长4倍。截至9月底,全国光伏发电装机达到1.20亿千瓦,其中,光伏电站9480万千瓦,分布式光伏2562万千瓦。在这样的背景下,供电系统对电能计量的要求随之增大,那么,光伏发电用什么电表才能满足要求呢?

     光伏电站所用电表主要有两类,单向电表和双向电表。

01

单向电表

    在之前的分布式光伏发电系统的计量中,都采用两块单向电表的计量方式。即用一只表计量用户输给电网的电能,用另一只表计量用户使用电网中的电能。

    这种方式在以前的光伏计量应用广泛,但存在很多的不足:一是使用成本高,需要两块电表;二是接线复杂、施工难度高;三是维护困难。


02

双向电表

    双向计量电能表就是能够同时计量用电量和发电量的电能表,功率和电能都是有方向的,从用电的角度看,耗电的算为正功率或正电能;发电的算为负功率或负电能。双向电表可实现电能的正、反向分开计量、分开存储、分开显示,同时可通过电表配有标准RS485通信接口,实现数据的远传。

    在分布式光伏电站中,如果实现用电和发电的双向计量,传统的方式是采用两块单向电表,分别计量发电量和用电量,这样大大增加了使用成本,增加了接线难度,且在日后的使用或维护也变得复杂,要想实现远程抄表,还需要多一条通讯线,多管理一台电表,不利于大量的推广应用。

    而采用双向电表,只需用一块双向电表就可以实现馈入电网的电量,和消耗电网的电量分开计量,相比以前采用两块单向电表的方案,成本更低、施工难度更小、维护更方便、使用也更简单,也为光伏电站的双向电能计量提供了最佳的计量应用方案。




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