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微电网与虚拟电厂被我视为硬币的两面,在一个工商业主体内部,分布式电源、储能、用电负荷和网侧功率这四个部分构成了微电网(虚拟电厂)的四要素,也就是源网荷储。
而通过对电源、负荷和储能的控制,就可以实现对于网侧功率的控制。
当网侧功率为正,即用户从电网取电时,源网荷储呈现微电网形态,主打内部运营,目标是降低下网电量的电费。
当网侧功率为负,即用户向电网送电时,源网荷储呈虚拟电厂形态,主打市场交易,目标是提高上网电量的收益。
这两种情况多数时间内还是会处于微电网运行的状态,所以研究如何控制电源、负荷以及储能来实现电费的节降也就成为了微电网运行的主要目标。
而分布式电源和储能我们也将其视为是网下的负荷,只不过这类负荷会使用逆功率,即处于非用电而是发电的状态。
不过既然也是负荷,那么和真正的用电负荷一样必然会有瞬时发生的功率以及长期积累的电量,这也是这三类负荷对于用户这个小电力系统的影响。
而工商业用户的电费也分成了三部分,分别是与电量有关的电量电费,与容需量有关的基本电费,与功率因数有关的力调电费。
这样我们就可以把微电网运行对工商业电费所带来的影响简化成如下流程:
三类负荷功率→网侧功率→网侧积累电量→三方面结算电费。
接下来我们就可以开始分析电能量和电功率对电量电费、基本电费和力调电费所带来的影响。
电量的影响
电量电费
分布式电源的存在可以降低网侧下网电量,而用电负荷和储能对于用电量的转移也可以改变下网电量的曲线。
被光伏挖走的用电量不再需要电网来提供,对应也就降低了这部分自用电量的费用。
而被负荷或者储能转移的电量,没有影响总体的用电量,反而会因为储能的充放电损耗而增加用电量,但电量的腾挪也是为了能够适配不同时段的到户电价。
所以不论是因为分布式电源而沉默的电量,还是因为负荷的转移而腾挪的电量都会影响用户的电量电费。
这是在默认到户电价已知的情况下,电量的调整影响了结算电费。
但在25年的浙江,用户下网电量的分布已经直接开始影响零售电价了,也就是电量的调整在量和价两方面对结算电费带来的了影响。
这部分内容可详见上周的三篇文章,内有更加详细的量化分析。
基本电费
三类负荷对基本电费的影响主要是通过瞬时的电功率而非累积的电量,所以对这部分的描述更多要放在功率的影响中。
不过第三监管周期国家有对于高负荷率的需量电费激励机制,而核算当月是否用户存在高负荷率使用的公式是总下网电量除以变压器合同容量。
因为三类负荷对于电量的影响会影响到下网电量,所以对电量的影响也就可能会影响到需量基本电费。
尤其是分布式电源,因为其会降低总下网电量,那么在变压器容量不变的前提下,负荷率的计算值就会变小,这样就不利于高负荷率的判断。
甚至因为光伏挖去的电量而导致用户负荷率等效利用小时数没有达到260的话,还会影响需量基本电费的减免,少了10%的基本电费让利。
力调电费
力调电费的计算要根据用户月功率因数,而这个数值的计算要通过月总下网有功电量和无功电量,是全月的累积值。
负荷使用所消耗的有功电量和所需的无功电量我们视为已知量,储能充放电时默认单位功率因数,所以对于电量的影响还是在于有功电量的提高(损耗),而对无功电量没有过多的影响。
光伏发电也是默认不提供无功电量,那么其对功率因数的影响也只在于有功电量的部分。
所以三类负荷影响下网电量后对于力调电费的影响主要在有功电量方面,尤其是光伏,挖去一大部分下网有功电量,使得在无功电量不变的前提下,降低了用户月功率因数,进而可能引发力调奖励电费的降低甚至变奖励电费为惩罚电费。
电力的影响
基本电费
三类负荷通过瞬时功率的调整也会直接影响网侧的需量,也就是功率,功率值的改变主要受影响的是按需量缴纳的基本电费。
对于某些用户,如果原来选择的是按照容量缴纳基本电费,但因为负荷的调整使得月实际最大需量低于需量阈值,那么也可以尝试选择按照需量方式缴纳基本电费的。
需量交基本电费也分为两类,分别是实际最大需量和合同最大需量。
如果对于需量的控制做的很到位的话,能够通过控制负荷实现月最大需量不越限,可以尝试合同最大需量,会有大概5%的节费空间,否则还是按实际最大需量方式来。
当然,因为光伏和储能这类新负荷的加入可以短期为用户提供“供电容量”,进而避免向电网申请增容,一定程度上这也是变相降低了基本电费。
力调电费
光伏和储能负荷对于力调电费的影响主要还是在于有功电量方面,不过我们也不能忽视其接入点的位置对于用户原有无功补偿设备运行的影响。
如果无功补偿设备信号采集点的位置包含了光伏或者储能功率,也就是从电网看向用户的方向,信号采集点位于光伏/储能接入点前,那么也势必会造成无功补偿设备动作紊乱,进而影响补偿效果。
最终的结果就是用户当月的总无功电量会被影响,可能因为设备不动作而提高,也可能因为设备乱动作而发生过补无功电量。
总之,也是会影响到功率因数的计算,进而影响到力调电费的。
小结
以源网荷储为元素的微电网,在内部运行时,主要目标是降低电费。
而为了实现这一目标,我们从电量电费、基本电费和力调电费三类电费入手,从其结算公式出发,倒推光伏、储能、用电设备这三类负荷会对电量以及电价会带来何种影响。
有了这些基础,我们再去设计微电网运行的控制策略时就有了目标和抓手。
但本篇重点描述的还是下网电量和功率,因为电网结算用户电费时依据的量还是这个下网量。
而在每个时刻,用户的用电负荷可能会有三个方向的电力来源,分别是光伏、储能的放电以及网侧下网电。具体该以谁为优先,谁为次就是控制系统需要解决的问题。
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