一种新能源光伏发电供电负荷客户端消纳电量监测的系统及方法与流程

本发明属于光伏发电，具体涉及一种新能源光伏发电供电负荷客户端消纳电量监测的系统及方法。

背景技术：

1、当前分布式光伏发电工程普遍采用三类消纳运营模式，分别为全额上网、自发自用余电上网、离网自发自用不上网，其中工商业园区多用户负荷场景下自发自用、余电上网为市场主流模式。现有计量方案统一采用单关口总表倒推计量架构：仅在光伏并网柜出线关口装设一套总计量表计，通过采集光伏发电单元总发电量、电网关口反向上网电量，依靠数学减法运算间接推算园区全部用户整体光伏自消纳总电量，计量逻辑公式为：全站总自用电量=光伏总发电量−关口余电上网电量；

2、传统方案仅依靠关口总表核算园区整体消纳总量，未在每一条消纳用户负荷支路进线端配置具备法定计量资质的独立计量设备，无法实时采集、计算单条支路专属光伏自用电量。项目运营方仅能按照用户装机容量、建筑面积、设备功率等固定比例分摊全局总消纳电量，分摊方式属于人为估算，与各用户真实分时负荷用电情况严重脱节。

3、不同支路用户用电峰谷时段存在明显差异：白天高负荷企业会大量消纳光伏电能，夜间生产企业几乎不消耗光伏电力，固定比例分摊模式会出现“高消纳用户少分摊、低消纳用户多分摊”的错配问题，消纳用户普遍对分摊电量提出质疑，频繁出现电费拒缴、供需双方互相扯皮现象，严重阻碍分布式光伏市场化合同能源管理模式落地。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种新能源光伏发电供电负荷客户端消纳电量监测的系统及方法，旨在解决白天高负荷企业会大量消纳光伏电能，夜间生产企业几乎不消耗光伏电力，固定比例分摊模式会出现“高消纳用户少分摊、低消纳用户多分摊”的错配问题，消纳用户普遍对分摊电量提出质疑，频繁出现电费拒缴、供需双方互相扯皮现象，严重阻碍分布式光伏市场化合同能源管理模式落地的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种新能源光伏发电供电负荷客户端消纳电量监测的系统，适用于光伏全额上网、自发自用余电上网、离网自发自用三类消纳场景，包括光伏发电单元、光伏并网柜、低压母线、消纳用户负荷支路、多功能独立计量电度表、边缘采集处理单元和远程监测平台；

3、所述光伏发电单元经光伏并网柜接入低压母线，所述低压母线分路连接各消纳用户负荷支路；

4、所述多功能独立计量电度表一一对应独立安装于每一条消纳用户负荷支路进线端，所述多功能独立计量电度表具备国家强制计量器具资质，集成同源信号物理隔离采集模块、多参量实时计量模块、故障全量溯源存储模块和双向通讯上传模块；

5、所述同源信号物理隔离采集模块，用于同步采集光伏送出侧、客户端负荷侧的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数原始电气信号，并对发电侧、用电侧混合交叉电气信号做硬件电气隔离；

6、所述边缘采集处理单元内置消纳电量区分解析算法，通过双向通讯上传模块与全部多功能独立计量电度表建立数据交互，接收经同源信号物理隔离采集模块隔离后的多路原始电气数据，采用“物理采集+区分算法”耦合运算，耦合运算逻辑，拆分光伏分户自消纳电量、电网外购电量、余电上网电量三类独立电量数据，并将分用户、分时段消纳电量原始计量数据下发至对应多功能独立计量电度表本地固化存储；

7、所述故障全量溯源存储模块，用于实时捕捉并本地记录失压、缺相、功率陡变、功率因数异常、谐波畸变突变计量异常事件，同步存储故障起止时间、故障电气差值、对应消纳用户负荷支路编号的完整溯源凭证；

8、所述远程监测平台与边缘采集处理单元搭建电力系统标准通讯链路，实时接收、汇总、可视化展示各消纳用户分户光伏消纳电量、故障溯源数据，作为发电方与消纳用户电费结算举证、消纳计量纠纷溯源判定依据。

9、作为本发明一种新能源光伏发电供电负荷客户端消纳电量监测的系统，优选的，所述同源信号物理隔离采集模块采用独立互感器差分采样+光耦电气隔离架构，光伏并网接入点总电气信号与各消纳用户负荷支路负荷信号分通道独立采样，各采样通道间电气隔离耐压≥2kv，消除源荷混合潮流信号串扰引发的计量偏差。

10、作为本发明一种新能源光伏发电供电负荷客户端消纳电量监测的系统，优选的，所述边缘采集处理单元内置的消纳电量区分解析算法执行逻辑包括以下步骤：

11、步骤s1：毫秒级同步采集光伏并网柜输出总发电有功时序曲线、单条消纳用户负荷支路负荷有功时序曲线；

12、步骤s2：以光伏发电单元瞬时送出有功为正向基准阈值，逐时序比对支路负荷有功：当支路负荷有功≤光伏瞬时送出有功，该时段全部支路负荷判定为光伏自消纳电量；当支路负荷有功＞光伏瞬时送出有功，超出差值判定为电网外购电量；光伏发电单元总发电量扣除全部支路自消纳总量后的剩余电量判定为余电上网电量；

13、步骤s3：按日/月/年时段累加每条消纳用户负荷支路专属光伏消纳电量，生成带时间戳、支路编号、不可篡改的分户计量凭证所述故障全量溯源存储模块采用本地非易失存储分区隔离设计，分户计量电量数据与故障事件数据分区独立存储，故障记录至少留存18个月；单条故障记录同步绑定故障发生时段消纳电量快照，作为电费纠纷客观举证原始凭证。

14、作为本发明一种新能源光伏发电供电负荷客户端消纳电量监测的系统，优选的，所述多功能独立计量电度表取得国家计量器具型式批准证书与强制检定授权；所述双向通讯上传模块兼容dl/t645、mqtt电力物联网双通讯协议，支持边缘采集处理单元本地离线缓存、联网断点续传分户消纳计量数据。

15、一种新能源光伏发电供电负荷客户端消纳电量监测方法，基于上述技术方案中的任一所述监测系统实施，包括如下步骤：

16、步骤1：分户支路计量硬件布设：在每一条消纳用户负荷支路低压进线端单独装配具备法定计量资质的多功能独立计量电度表，通过多功能独立计量电度表内置的同源信号物理隔离采集模块分通道隔离采集光伏发电单元总发电侧、各消纳用户负荷支路负荷侧电气原始数据；

17、步骤2：源荷混合信号隔离采集：同源信号物理隔离采集模块对光伏并网柜送出潮流、各消纳用户负荷支路用电潮流两路同源交叉电气信号执行硬件隔离差分采样，输出无串扰的多路同步电压、电流、功率时序数据；

18、步骤3：“物理采集+算法耦合”分户消纳电量区分解析：边缘采集处理单元调用内置消纳区分解析算法，逐毫秒时序匹配光伏发电单元瞬时发电量与单条消纳用户负荷支路瞬时负荷用电量，分时段精准拆分单用户光伏自发消纳电量、电网购电电量、全站余电上网电量，将分户消纳电量下发固化至对应多功能独立计量电度表本地存储；

19、步骤4：计量故障实时捕捉与全量溯源存证：多功能独立计量电度表依托故障全量溯源存储模块(53)实时监测电压、电流、功率、谐波运行指标；

20、识别计量异常故障后，同步记录故障类型、起止时间、故障时段电量差值、对应消纳用户负荷支路编号，本地永久留存故障溯源快照；

21、步骤5：平台实时监测与纠纷结算举证：边缘采集处理单元经双向通讯上传模块将分户消纳电量、故障溯源凭证实时上传至远程监测平台；

22、远程监测平台可视化展示各客户端光伏消纳明细，发电方、消纳用户、电网三方可调取多功能独立计量电度表本地固化原始计量数据，作为电费结算、消纳计量纠纷判定的客观法定依据。

23、作为本发明一种新能源光伏发电供电负荷客户端消纳电量监测的系统及方法，优选的，步骤3针对三类光伏消纳模式差异化运算：

24、场景a：全额上网模式：光伏发电单元全部发电量计入上网电量，各消纳用户负荷支路用电量全部判定为电网外购电量；

25、场景b：自发自用余电上网模式：按时序匹配拆分单条消纳用户负荷支路光伏消纳电量，光伏发电单元总发电量扣除全部分户自消纳电量后的剩余电量作为余电上网结算；

26、场景c：离网自发自用不上网模式：无电网侧电量交互，光伏发电单元全部发电量按照各消纳用户负荷支路实时负荷比例分配，作为各用户专属消纳电量。

27、作为本发明一种新能源光伏发电供电负荷客户端消纳电量监测的系统及方法，优选的，还包括计量纠纷处置步骤：当消纳用户对分户自用电量存在异议时，远程监测平台调取对应消纳用户负荷支路配套多功能独立计量电度表本地存储的隔离采集原始电气时序数据、故障溯源快照、分时段分户电量快照，完整还原光伏发电单元发电时序与用户负荷时序匹配全过程，生成具备法定计量效力的客观计量凭证，消除发电端与消纳端电量扯皮争议。

28、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

29、本发明每条消纳用户负荷支路独立配置带国家法定计量资质的多功能独立计量电度表，依托内置同源信号物理隔离采集模块采用互感器差分+光耦硬件隔离架构，光伏并网柜发电侧、各支路负荷侧信号分通道独立采样，从硬件层面隔绝源荷潮流串扰；再配合边缘采集处理单元毫秒级时序匹配区分算法，直接精准拆分单用户光伏自消纳电量、电网外购电量、余电上网电量，不再依赖全局总量倒推；

30、本发明多功能独立计量电度表内置故障全量溯源存储模块，采用分区非易失存储，同步留存隔离采集模块输出的原始电压/电流/功率时序快照、失压/缺相/谐波畸变等故障类型、故障起止时间、对应消纳用户负荷支路编号，故障记录最低留存18个月；数据通过双向通讯上传模块同步至远程监测平台，断网时本地存储不丢失、数据不可篡改；

31、本发明依托光伏发电单元、光伏并网柜、低压母线、分户多功能独立计量电度表标准化硬件链路，搭配边缘采集处理单元内置差异化场景运算逻辑，仅通过算法参数切换即可适配三类消纳模式：全额上网时全部光伏电量计为上网电量、用户负荷全部记电网购电；自发自用余电上网按时序拆分分户消纳与余电；离网工况无电网交互、按负荷比例分配光伏消纳电量；同时双向通讯上传模块兼容dl/t645、mqtt双电力协议，可无缝对接电网、第三方能源管理平台。