本发明提供了一种用于新能源发电站的无功电能计量方法，包括获取电压波动范围和线路功率损耗范围；计算满足电压波动范围和满足线路功率损耗范围的功率因数区间；在两者之间重叠区域内计算线路功率损耗最低的最佳功率因数；计量发电站工作时的无功电量和实时功率因数；比较实时功率因数和最佳功率因数的关系，计量无功消耗电量和无功补偿电量；计算无功消耗电量和无功补偿电量之间的差值，得到新能源发电站的实际无功电能。本发明合理的区分发电站对平衡系统无功的贡献和就地无功补偿，提供新能源发电站的无功计量的依据，准确、高效地计量发电站的无功出力，提高发电站进行无功补偿的积极性，间接提高了电网电能的质量。
1.一种用于新能源发电站的无功电能计量方法，包括如下步骤：
S1.获取新能源发电站并网发电时，电网要求并网发电时的电压波动范围和线路功率损耗范围；
S2.根部步骤S1获取的电压波动范围和线路功率损耗范围，分别计算满足电压波动范围的第一功率因数区间和满足线路功率损耗范围的第二功率因数区间；
S3.根据步骤S2获取的第一功率因数区间和第二功率因数区间，获取两者之间重叠区域，计算在重叠区域内线路功率损耗最低时的最佳功率因数；
S4.计量新能源发电站在工作时的无功电量，并记录工作时的实时功率因数；
S5.根据步骤S4获取的实时功率因数与步骤S3获取的最佳功率因数，统计实时功率因数小于最佳功率因数时的无功消耗电量和实时功率因数大于最佳功率因数时的无功补偿电量；
S6.计算无功消耗电量和无功补偿电量之间的差值，得到新能源发电站的实际无功电能，并根据差值的大小与功率因数的大小，依据国家法规进行收费或补偿。
2.根据权利要求1所述的用于新能源发电站的无功电能计量方法，其特征在于步骤S2所述的计算满足电压波动范围的第一功率因数区间，为采用以下算式进行计算：其中cosφ为功率因数；I为相应的电流，电位为A；X为电抗；R为阻抗；U为传输的线电压，单位为kV；ε为电压波动范围百分比。
3.根据权利要求1所述的用于新能源发电站的无功电能计量方法，其特征在于步骤S2所述的满足线路功率损耗范围的第二功率因数区间，为采用以下算式进行计算：其中cosφ为功率因数；P为输送的有功功率，单位为kW；R为阻抗；U为传输的线电压，单位为kV；η为功率波动范围百分比。
4.根据权利要求1所述的用于新能源发电站的无功电能计量方法，其特征在于步骤S6所述的功率因数，为采用以下算式进行计算：其中cosφ为功率因数；P为输送的有功功率，单位为kW；Q为用于交换的无功功率，单位为kvar。
5.根据权利要求1所述的用于新能源发电站的无功电能计量方法，其特征在于步骤S6所述的依据国家法规进行收费或补偿，具体包括如下步骤：
1)若无功消耗电量比无功补偿电量大，则依据功率因数与国家法规《功率因数调整电费办法》中规定的功率因数的大小，依据国家法规向电厂进行无功收费；
2)若无功消耗电量比无功补偿电量小，则依据电厂上网合同的规定向电厂进行补偿。
6.一种应用根据权利要求1～5之一所述的用于新能源发电站的无功电能计量方法的无功电能计量装置，其特征在于包括能够存储负荷曲线的多功能电能表、数据电量采集器和工控机；多功能电能表用于计量发电站的电能；数据电量采集器用于采集多功能电能表的数据并上传到工控机；工控机采用所述的用于新能源发电站的无功电能计量方法计算发电站的无功电能。
7.根据权利要求6所述的用于新能源发电站的无功电能计量方法的无功电能计量装置，其特征在于所述的无功电能计量装置，还包括分功率因数电能表，分功率因数电能表用于记录功率因数小于最佳功率因数时的无功电量和功率因数大于最佳功率因数时的无功电量。
用于新能源发电站的无功电能计量方法
技术领域
[0001] 本发明属于电能计量领域，具体涉及一种用于新能源发电站的无功电能计量方法。
背景技术
[0002] 随着国家经济和科技的发展，人们越来越多的开始关注环境问题。由于雾霾、环境污染等问题的日益严重，国家对于环境治理、环境保护的投入也越来越大。新能源发电系统以其近乎零污染、零排放的特性，逐步受到了国家的认可和青睐。
[0003] 但是，随着越来越多的新能源发电并网，新能源发电所具有的间歇性，随机性和冲击性给电网系统的可靠运行与电能质量的保证带来了巨大的挑战。因此电网不仅需要关注提供给用户的有功电能，也要关注对电能质量有较大影响的无功电能：如果系统无功电能过剩，则容易导致电压过高，不仅造成电能损耗，还加大了电气设备的损坏率；但如果电网系统无功电能不足，将造成电网电压下降；严重时造成电网带载能力不足，造成整个系统崩溃，局部电网解列。
[0004] 目前，新能源发电站一般具有两种工作模式：并网发电模式和并网用电模式。现有的对新能源发电站的无功计量方法将新能源发电并网系统无功补偿与自身的就地无功补偿都纳入新能源发电系统自身无功消耗；该方法无法充分的利用新能源发电系统自身优点对电网进行合理的调控，也无法激励新能源发电并网这类双向用户投运无功补偿设备的积极性，从而无法实现系统无功平衡。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种能够真实反映新能源发电站的无功出力、能够准确计量新能源发电站无功功率的用于新能源发电站的无功电能计量方法。
[0006] 本发明提供的这种用于新能源发电站的无功电能计量方法，包括如下步骤：
[0007] S1. 获取新能源发电站并网发电时，电网要求并网发电时的电压波动范围和线路功率损耗范围；
[0008] S2. 根部步骤S1获取的电压波动范围和线路功率损耗范围，分别计算满足电压波动范围的第一功率因数区间和满足线路功率损耗范围的第二功率因数区间；
[0009] S3. 根据步骤S2获取的第一功率因数区间和第二功率因数区间，获取两者之间重叠区域，计算在重叠区域内线路功率损耗最低时的最佳功率因数；
[0010] S4. 计量新能源发电站在工作时的无功电量，并记录工作时的实时功率因数；
[0011] S5. 根据步骤S4获取的实时功率因数与步骤S3获取的最佳功率因数，统计实时功率因数小于最佳功率因数时的无功消耗电量和实时功率因数大于最佳功率因数时的无功补偿电量；
[0012] S6. 计算无功消耗电量和无功补偿电量之间的差值，得到新能源发电站的实际无功电能。
[0013] 步骤S2所述的计算满足电压波动范围的第一功率因数区间，为采用以下算式进行计算：
[0014]
[0015] 其中 为功率因数；I为相应的电流，电位为A；X为电抗；R为阻抗；U为传输的线电压，单位为kV；ε为电压波动范围百分比；
[0016] 步骤S2所述的满足线路功率损耗范围的第二功率因数区间，为采用以下算是进行计算：
[0017]
[0018] 其中 为功率因数；P为输送的有功功率，单位为kW；R为阻抗；U为传输的线电压，单位为kV；η为功率波动范围百分比；
[0019] 步骤S6所述的功率因数，为采用以下算是进行计算：
[0020]
[0021] 其中 为功率因数；P为输送的有功功率，单位为kW；Q为用于交换的无功功率，单位为kvar。
[0022] 步骤S6所述的依据国家法规进行收费或补偿，具体包括如下步骤：
[0023] 1）若无功消耗电量比无功补偿电量大，则依据功率因数与国家法规《功率因数调整电费办法》中规定的功率因数的大小，依据国家法规向电厂进行无功收费；
[0024] 2）若无功消耗电量比无功补偿电量小，则依据电厂上网合同的规定向电厂进行补偿。
[0025] 一种应用所述的用于新能源发电站的无功电能计量方法的无功电能计量装置，包括能够存储负荷曲线的多功能电能表、数据电量采集器和工控机；多功能电能表用于计量发电站的电能；数据电量采集器用于采集多功能电能表的数据并上传到工控机；工控机采用所述的用于新能源发电站的无功电能计量方法计算发电站的无功电能。
[0026] 所述的无功电能计量装置，还包括分功率因数电能表，分功率因数电能表用于记录功率因数小于最佳功率因数时的无功电量和功率因数大于最佳功率因数时的无功电量。
[0027] 本发明通过计算理论最佳的功率因数，并根据最佳功率因数分区间记录无功电量，合理的区分了新能源发电站对平衡系统无功的贡献和就地对自身的无功补偿；采用合理的计量方法分区段对新能源发电站的无功电能进行计量和判断，提供新能源发电站的无功计量的依据，能够真实反映新能源发电站的无功出力，大大提高了新能源发电站积极合理的投运无功补偿装备，优化资源配置，大大提高了电能质量有利于电网高效稳定的运行。本发明计量准确、高效，能够真实反映新能源发电站的无功出力，并能能够准确计量新能源发电站无功功率。
附图说明
[0028] 图1为本发明的用于新能源发电站的无功电能计量方法的流程图。
[0029] 图2为本发明的用于新能源发电站的无功电能计量方法的计量装置的功能模块图。
具体实施方式
[0030] 如图1所示，为本发明的用于新能源发电站的无功电能计量方法的流程图：本发明提供的这种用于新能源发电站的无功电能计量方法，包括如下步骤：
[0031] S1. 获取新能源发电站并网发电时，电网要求并网发电时的电压波动范围和线路功率损耗范围；
[0032] S2. 根部步骤S1获取的电压波动范围和线路功率损耗范围，分别计算满足电压波动范围的第一功率因数区间和满足线路功率损耗范围的第二功率因数区间：
[0033] 所述的计算满足电压波动范围的第一功率因数区间，为采用以下算式进行计算：
[0034]
[0035] 其中 为功率因数；I为相应的电流，电位为A；X为电抗；R为阻抗；U为传输的线电压，单位为kV；ε为电压波动范围百分比；
[0036] 所述的满足线路功率损耗范围的第二功率因数区间，为采用以下算是进行计算：
[0037]
[0038] 其中 为功率因数；P为输送的有功功率，单位为kW；R为阻抗；U为传输的线电压，单位为kV；η为功率波动范围百分比；
[0039] S3. 根据步骤S2获取的第一功率因数区间和第二功率因数区间，获取两者之间重叠区域，计算在重叠区域内线路功率损耗最低时的最佳功率因数；
[0040] S4. 计量新能源发电站在工作时的无功电量，并记录工作时的实时功率因数；
[0041] S5. 根据步骤S4获取的实时功率因数与步骤S3获取的最佳功率因数，统计实时功率因数小于最佳功率因数时的无功消耗电量和实时功率因数大于最佳功率因数时的无功补偿电量；
[0042] S6. 计算无功消耗电量和无功补偿电量之间的差值，并根据差值的大小与功率因数的大小，依据国家法规进行收费或补偿：
[0043] 功率因数采用以下算是进行计算：
[0044]
[0045] 其中 为功率因数；P为输送的有功功率，单位为kW；Q为用于交换的无功功率，单位为kvar。
[0046] 依据国家法规进行收费或补偿，则具体包括如下步骤：
[0047] 1）若无功消耗电量比无功补偿电量大，则依据功率因数与国家法规《功率因数调整电费办法》中规定的功率因数的大小，依据国家法规向电厂进行无功收费；
[0048] 2）若无功消耗电量比无功补偿电量小，则依据电厂上网合同的规定向电厂进行补偿。
[0049] 如图2所示，为本发明的用于新能源发电站的无功电能计量方法的计量装置的功能模块图：该装置包括能够存储负荷曲线的多功能电能表、分功率因数电能表、数据电量采集器和工控机；分功率因数电能表用于记录功率因数小于最佳功率因数时的无功电量和功率因数大于最佳功率因数时的无功电量；多功能电能表用于计量发电站的电能；数据电量采集器用于采集多功能电能表和分功率因数电能表的数据并上传到工控机；工控机采用所述的用于新能源发电站的无功电能计量方法计算发电站的无功电能。
