CN104793030A - 一种分布式光伏发电窃电监管方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分布式光伏发电窃电监管方法，所述窃电嫌疑判别流程包括如下步骤：步骤1a：建立分布式光伏发电量输出表达式；步骤1b：输入辐照、温度参数，建立环境修正后的光伏发电量输出表达式；步骤1c：计算光伏系统理论发电量90%置信区间的上下限；步骤1d：比较分布式光伏系统实际发电量与理论发电量置信区间的上下限的关系，进行窃电嫌疑系数判别。本发明提供的一种分布式光伏发电窃电监管方法，对发电量明显高于应发电量的分布式光伏用户进行核查，避免部分用户通过不法手段获取高额补贴，提升分布式光伏发电并网的计量安全水平。

Description

一种分布式光伏发电窃电监管方法

技术领域

本发明涉及一种分布式光伏发电窃电监管方法，属于电力监管技术领域。

背景技术

针对电力用户而言，窃电通常指用户通过非法手段占用电能，以不交或者少交电费为目的，采用非法手段不计量或者少计量用电的行为。窃电的泛滥一直困扰着电力企业，给国家造成了巨大经济损失，年损失电量超过数十亿千瓦时，同时严重扰乱市场经济秩序，引发不正当竞争。

传统的窃电手法多种多样，从广义上讲，都是通过改变电能计量结果来实现窃电的目的。从电能计量原理入手，电能表计量电能的多少取决于电压、电流、功率因数乘积在时间上的积分。改变三个量中任一个，都可以使电能表慢转、停转、甚至反转，从而达到少计量、少交电费的目的。常见窃电方法有如下几种：

1.欠压法窃电

通过改变计量装置电压回路的正常接线或造成计量电压回路故障，使电能表的电压线圈失压或所受电压降低，导致电量少计的方法叫欠压法。

2.欠流法窃电

窃电者采用各种手法，故意改变电能计量装置电流回路的正确接线或故意造成电能计量回路故障，致使电能表的电流线圈无电流通过或只通过部分电流，从而导致不计电量或少计电量。

3.移相法窃电

窃电者根据电能表的计量原理，采用不正常接线，接入与电能表线圈不对应的电压、电流，或在线路中接入电感或电容，改变电能表线圈中电流、电压间的正常相位关系，致使电能表转速变慢甚至反转。

4.扩差法窃电

私拆电能表，改变电能表内部的结构性能，致使电能表本身计量误差加大，以及利用电流或机械损坏电能表，改变电能表安装条件，使电能表少计量的窃电手法叫做扩差法。

5.编程器法窃电

窃电者通过编程手段改变峰谷时段、表常数等方式进行窃电。目前，防窃电技术的研究对象侧重于电能计量表本体，主要针对传统用户窃电方式而开展。但是，分布式光伏发电享受的补贴主要取决于与自身发电量，存在用户通过一定的技术手段使得分布式光伏上网电表多计量发电量，进而获取高额补贴的可能性。

近年来，分布式光伏发电凭借其容量小、电压等级低、接近负荷、对电网影响小等优势，已广泛应用于工业厂房、公共建筑以及居民屋顶。作为太阳能发电的重要应用方式，分布式光伏发电能够充分利用太阳能广泛存在的特点，避免集中建设的场地限制因素，尤其面对我国中东部居住密集的现实条件，其大范围应用前景极为广阔。

在正常运行情况下，分布式光伏发电一般仅向电网公司上传光伏发电系统并网状态、发电量等信息，缺乏有效的辅助测量信息，会使得分布式发电上网电量的监管变得较为困难，而部分缺乏诚信的分布式光伏发电业主可能采取不合法的手段获得更多的补贴，扰乱分布式光伏发电补贴政策的落实，影响光伏发电行业的正常发展。特别是分布式光伏大多分布在用户附近并直接接入用户内部，所发电量通常就地消纳，光伏计量表通常装设于用户内部，用户能够极为便利地通过增设附加电量实现光伏计量表超过实发电量。

与传统的发电方式不同，光伏发电是基于电力电子技术的新型发电方式，基于其特殊的发电方式及补贴政策，亦催生一些非法获取补贴的技术型窃电手段。如何科学有效地遏制新能源发展所带来的负面问题，避免国家的经济损失，是目前电力企业有待解决的问题之一。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种分布式光伏发电窃电监管方法。

分布式发电：位于用户附近，所发电能就地利用，以10千伏及以下电压等级接入电网，且单个并网点总装机容量不超过6兆瓦的发电方式。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种分布式光伏发电窃电监管方法，所述窃电嫌疑判别流程包括如下步骤：

步骤1a：建立分布式光伏发电量输出表达式；

步骤1b：输入辐照、温度参数，建立环境修正后的光伏发电量输出表达式；

步骤1c：计算光伏系统理论发电量90％置信区间的上下限；

步骤1d：比较分布式光伏系统实际发电量与理论发电量置信区间的上下限的关系，进行窃电嫌疑系数判别。

所述分布式光伏发电量输出表达式：

在标准测试条件下，即光照强度S_ref＝1000W/m²，T＝25℃。分布式光伏发电量输出表达式：

$I_{\mathrm{pv}}=\{1-[exp\left(\frac{U_{\mathrm{pv}}}{C_2{U}_{\mathrm{oc}}}\right)-1\left]C_1\right\}\×I_{\mathrm{sc}}---\left(1\right)$

$C_2=(\frac{U_{\mathrm{mp}}}{U_{\mathrm{oc}}}-1)/\ln (1-\frac{I_{\mathrm{mp}}}{I_{\mathrm{sc}}})---\left(2\right)$

$C_1=(1-\frac{I_{\mathrm{mp}}}{I_{\mathrm{sc}}})\×\exp (-\frac{U_{\mathrm{mp}}}{C_2{U}_{\mathrm{oc}}})---\left(3\right)$

所述环境修正后的光伏发电量输出表达式：

$I_{\mathrm{sc}1}=I_{\mathrm{sc}}\frac{s}{s_{\mathrm{ref}}}(1+\mathrm{\α\ΔT})---\left(6\right)$

$I_{m1}=I_m\frac{s}{s_{\mathrm{ref}}}(1+\mathrm{\α\ΔT})---\left(7\right)$

U_oc1＝U_oc(1-cΔT)ln(e+bΔS)  (8)

U_m1＝U_m(1-cΔT)ln(e+bΔS)  (9)

所述步骤1d包括：当分布式光伏电站实际发电量超过理论计算发电量置信区间上限时，则可以判断有窃电可能存在，即每高出10个百分点，窃电嫌疑系数增加0.1；当窃电嫌疑系数大于0.3，则判断为窃电。

作为优选方案，还包括窃电识别流程，所述窃电识别流程包括如下步骤：

步骤2a：当窃电嫌疑系数大于0.3，通过营销系统的用户采集系统、关联营销人员给出稽查重点。

作为优选方案，还包括窃电嫌疑监测流程，所述窃电嫌疑监测流程包括如下步骤：

步骤3a：当窃电嫌疑系数在0.1-0.3之间时，计算一个月内累计发电量数据；

步骤3b：计算同区域、同组件数量光伏电站一个月实际计发电量的90％置信区间上限值；

步聚3c：将步骤一与步骤二数据相比较，如果发电量数值超过置信区间上限值，且窃电嫌疑系数大于0.3，则判断为窃电，进入窃电识别流程；否则，存入历史数据库，循环监测。

有益效果：本发明基于常规窃电技术手段，针对分布式光伏发电系统处于配网侧，且发电设施与负荷通常同时位于用户内部，其窃电形式与普通窃电方式有着较大区别的特点，分析现有分布式光伏发电系统的电费计量形式，对市电整流逆变法、市电改接法、光伏计量表升压法、光伏计量表升流法等典型分布式光伏发电的窃电方式开展研究。

本发明提供的一种分布式光伏发电窃电监管方法，通过对分布式光伏发电量的中长期、短期以及实时的出力评估，建立分布式光伏出力的多时间尺度计算模型，基于分布式光伏发电并网接口设备与配电网用电信息采集系统，研究分布式光伏发电用户终端防窃电技术而开发分布式光伏窃电监管系统。计算区域内光伏发电功率，并将计算结果与实际发电实时功率进行比对，同时利用区域内各公共连接点实时监测数据进行数据挖掘，从技术和管理两个角度封堵分布式光伏发电的计量漏洞。对发电量明显高于应发电量的分布式光伏用户进行核查，避免部分用户通过不法手段获取高额补贴，提升分布式光伏发电并网的计量安全水平。

分布式光伏发电窃电监管方法的研究将填补我国光伏发电在该领域的技术空白，完善国网公司分布式光伏发电的计量安全能力，有利于分布式光伏发电补贴政策的实施，同时本发明的研究成果将为分布式光伏补贴政策的落实提供保障，促进分布式光伏发电产业的健康发展。

附图说明

图1为窃电嫌疑判别流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

一、窃电嫌疑判别流程：

分析光伏发电功率与区域日照、温度、地理纬度等环境因素、组件排布与安装方式等基本信息。分析各天气状况(晴、多云、雨、雪等)下的典型光伏发电出力情况，研究基于多时间尺度评估的分布式光伏出力计算模型，对分析分布式光伏发电系统合理发电量做出估算，为判断异常发电

量数据提供依据。包括如下步骤：

步骤1a：建立分布式光伏发电量输出表达式；

步骤1b：输入辐照、温度参数，建立环境修正后的光伏发电量输出表达式；

步骤1c：计算光伏系统理论发电量90％置信区间的上下限；

步骤1d：比较分布式光伏系统实际发电量与理论发电量置信区间的上下限的关系，进行窃电嫌疑系数判别。

在标准测试条件下，即光照强度S_ref＝1000W/m²，T＝25℃。分布式光伏发电量输出表达式：

$I_{\mathrm{pv}}=\{1-[exp\left(\frac{U_{\mathrm{pv}}}{C_2{U}_{\mathrm{oc}}}\right)-1\left]C_1\right\}\×I_{\mathrm{sc}}---\left(1\right)$

$C_2=(\frac{U_{\mathrm{mp}}}{U_{\mathrm{oc}}}-1)/\ln (1-\frac{I_{\mathrm{mp}}}{I_{\mathrm{sc}}})---\left(2\right)$

$C_1=(1-\frac{I_{\mathrm{mp}}}{I_{\mathrm{sc}}})\×\exp (-\frac{U_{\mathrm{mp}}}{C_2{U}_{\mathrm{oc}}})---\left(3\right)$

式中各参数分别代表的物理意义如下：

 I_sc——标准条件下，短路电流，A；

U_oc——标准条件下，开路电压，V；

I_mp——标准条件下，光伏阵列最大功率点电流，A；

U_mp——标准条件下，光伏阵列最大功率点电压，V；

I_pv——光伏电池输出电流，对应于V_pv，A：

U_pv——光伏阵列电压，V。

当光照强度和温度发生变化时，式(1)所表示的光伏电池I-U曲线不再适用。因此，考虑外界环境对光伏电池的影响，本发明采用基于环境修正法的光伏电池模型。其原理是根据标准测试环境下的I_sc、U_oc、I_m、U_m推算出任一光照强度和温度下的I_sc1、U_oc1、I_m1、U_m1，再代入式(1)、(2)、(3)中，得到任意温度和光照条件下的I-U、P-U特性曲线。

首先计算标准测试条件下的温度差ΔT和相对光照强度差ΔS：

ΔT＝T-T_ref  (4)

ΔS＝S/S_ref-1  (5)

式中，T-实际环境温度，℃；

T_ref-参考环境温度，25℃；

S-实际光照强度，W/m²；

S_ref-参考光照强度，1000W/m²。

按照下列公式分别计算任一条件下的I_sc1、U_oc1、I_m1、U_m1短路电流、开路电压，最大功率点电流、最大功率点电压。

$I_{\mathrm{sc}1}=I_{\mathrm{sc}}\frac{s}{s_{\mathrm{ref}}}(1+\mathrm{\α\ΔT})---\left(6\right)$

$I_{m1}=I_m\frac{s}{s_{\mathrm{ref}}}(1+\mathrm{\α\ΔT})---\left(7\right)$

U_oc1＝U_oc(1-cΔT)ln(e+bΔS)  (8)

U_m1＝U_m(1-cΔT)ln(e+bΔS)  (9)

I_sc1-任一条件下短路电流

U_oc1-任一条件下开路电压

I_m1-任一条件下最大功率点电流

U_m1-任一条件下最大功率点电压

式中常数a、b、c分别为a＝0.0025/℃，b＝0.5，c＝0.00288/℃

光伏系统理论发电量置信区间具体计算方式为：在已知一段时间(通常为一个月)光伏电池理论发电量均值(M)和标准差(ST)时，置信区间下限：L＝M-n*ST，置信区间上限：L’＝M+n＊ST；当求取90％置信区间时n＝1.645；当求取95％置信区间时n＝1.96。

当分布式光伏电站实际发电量超过理论计算发电量置信区间上限时，则可以判断有窃电可能存在，并依据高出上限百分数进行窃电嫌疑系数判定，即每高出10个百分点，窃电嫌疑系数增加0.1，以此类推；高出10个百分点，窃电嫌疑系数为0.1；高出20个百分点，窃电嫌疑系数为0.2；高出30个百分点，窃电嫌疑系数为0.3......高于90个百分点，窃电嫌疑系数为0.9。当窃电嫌疑系数大于0.3，则判断为窃电。当分布式光伏电站实际发电量低于理论计算发电量置信区间下限时，给出分布式光伏发电系统发电异常告警提示。否则，存入历史数据库。

二、窃电识别流程：

结合几种典型的窃电场景分析，对于存在较大窃电可能性的分布式光伏电站进行窃电识别。识别不同窃电场景下的不正常发电行为，给出稽查重点，提高稽查成功率。包括如下步骤：

步骤2a：当窃电嫌疑系数大于0.3，通过营销系统的用户采集系统、关联营销人员给出稽查重点。

三、窃电嫌疑监测流程：

对于存在窃电嫌疑，但又没有进入窃电识别流程的光伏电站，采取累计发电量和累计用电量进行窃电嫌疑监测，通过累计量的变化来重新判断窃电嫌疑系数，识别不正常发电行为。

由于分布式光伏系统窃电具有连续性、长期性，当用户窃电嫌疑系数小于0.3时，采集一段时间内累计发电量、累计用电量。并结合同区域光伏电站实际累计发电数据进行窃电判断。当业主累计发电量高于同区域、同组件累计发电量90％置信区间上限时，进行窃电嫌疑系数判断。如果窃电嫌疑系数大于0.3，则判断为窃电。否则，存入历史数据库，循环监测。包括如下步骤：

步骤3a：当窃电嫌疑系数在0.1-0.3之间时，计算一个月内累计发电量数据；

步骤3b：计算同区域、同组件数量光伏电站一个月实际计发电量的90％置信区间上限值；

步聚3c：将步骤一与步骤二数据相比较，如果发电量数值超过置信区间上限值，且窃电嫌疑系数大于0.3，则判断为窃电，进入窃电识别流程；否则，存入历史数据库，循环监测。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种分布式光伏发电窃电监管方法，包括窃电嫌疑判别流程，其特征在于：所述窃电嫌疑判别流程包括如下步骤：

步骤1a：建立分布式光伏发电量输出表达式；

步骤1b：输入辐照、温度参数，建立环境修正后的光伏发电量输出表达式；

步骤1c：计算光伏系统理论发电量90％置信区间的上下限；

步骤1d：比较分布式光伏系统实际发电量与理论发电量置信区间的上下限的关系，进行窃电嫌疑系数判别。

2.根据权利要求1所述的一种分布式光伏发电窃电监管方法，其特征在于：所述分布式光伏发电量输出表达式：

在标准测试条件下，即光照强度S_ref＝1000W/㎡，T＝25℃；分布式光伏发电量输出表达式：

$I_{\mathrm{pv}}=\{1-[\exp \left(\frac{U_{\mathrm{pv}}}{C_2{U}_{\mathrm{oc}}}\right)-1\left]C_1\right\}\×I_{\mathrm{sc}}---\left(1\right)$

$C_2=(\frac{U_{\mathrm{mp}}}{U_{\mathrm{pc}}}-1)/\ln (1-\frac{I_{\mathrm{mp}}}{I_{\mathrm{sc}}})---\left(2\right)$

$C_1=(1-\frac{I_{\mathrm{mp}}}{I_{\mathrm{sc}}})\×\exp (-\frac{U_{\mathrm{mp}}}{C_2{U}_{\mathrm{oc}}})---\left(3\right).$

3.根据权利要求1所述的一种分布式光伏发电窃电监管方法，其特征在于：所述环境修正后的光伏发电量输出表达式：

$I_{\mathrm{sc}1}=I_{\mathrm{sc}}\frac{S}{S_{\mathrm{ref}}}(1+\mathrm{a\ΔT})---\left(6\right)$

$I_{m1}=I_m\frac{S}{S_{\mathrm{ref}}}(1+\mathrm{a\ΔT})---\left(7\right)$

U_oc1＝U_oc(1-cΔT)ln(e+bΔS) (8)

U_m1＝U_m(1-cΔT)ln(e+bΔS) (9)

。

4.根据权利要求1所述的一种分布式光伏发电窃电监管方法，其特征在于：所述步骤1d包括：当分布式光伏电站实际发电量超过理论计算发电量置信区间上限时，则可以判断有窃电可能存在，即每高出10个百分点，窃电嫌疑系数增加0.1；当窃电嫌疑系数大于0.3，则判断为窃电。

5.根据权利要求1所述的一种分布式光伏发电窃电监管方法，其特征在于：还包括窃电识别流程，所述窃电识别流程包括如下步骤：

步骤2a：当窃电嫌疑系数大于0.3，通过营销系统的用户采集系统、关联营销人员给出稽查重点。

6.根据权利要求1或5所述的一种分布式光伏发电窃电监管方法，其特征在于：还包括窃电嫌疑监测流程，所述窃电嫌疑监测流程包括如下步骤：

步骤3a：当窃电嫌疑系数在0.1-0.3之间时，计算一个月内累计发电量数据；

步骤3b：计算同区域、同组件数量光伏电站一个月实际计发电量的90％置信区间上限值；

步聚3c：将步骤一与步骤二数据相比较，如果发电量数值超过置信区间上限值，且窃电嫌疑系数大于0.3，则判断为窃电，进入窃电识别流程；否则，存入历史数据库，循环监测。