關(guān)鍵詞：分布式光伏；全額上網(wǎng),；“雙碳目標(biāo)"

1.                      概述

作為全球能源消費(fèi)大國,，我國積極推進(jìn)“雙碳"目標(biāo)發(fā)展，新能源裝機(jī)容量大規(guī)模,、爆發(fā)式增長(zhǎng),。[1]傳統(tǒng)電力系統(tǒng)正向高比例新能源電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。分布式光伏的大規(guī)模接入,，會(huì)使配電網(wǎng)面臨電能質(zhì)量下降,，供電可靠性安全性不足，調(diào)節(jié)能力下降的挑戰(zhàn),。[2]

光伏發(fā)電具有顯著的能源,、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益，是綠色能源之一,，在我國平均日照條件下安裝1千瓦光伏發(fā)電系統(tǒng),，1年可發(fā)出1200度電,，可減少煤炭(標(biāo)準(zhǔn)煤)使用量約400千克，減少二氧化碳排放約1噸,。根據(jù)世界自然基金會(huì)研究結(jié)果：從減少二氧化碳效果而言,，安裝1平米光伏發(fā)電系統(tǒng)相當(dāng)于植樹造林100平米，目前發(fā)展光伏發(fā)電等可再生能源是根本上解決霧霾,、酸雨等環(huán)境問題的有效手段之一,。

本次建設(shè)規(guī)模為5980千瓦分布式光伏發(fā)電，以10KV并入原供電系統(tǒng),。本項(xiàng)目電量結(jié)算原則為：全額上網(wǎng),。[3]項(xiàng)目計(jì)劃2024年3月底建成投產(chǎn)。該企業(yè)光伏電站至公共連接點(diǎn)所有工程由投資建設(shè),；該企業(yè)光伏配電室1個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)處裝設(shè)電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置,；企業(yè)配電室內(nèi)的計(jì)量表、企業(yè)光伏開關(guān)室的1個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)裝設(shè)供電公司提供的光伏發(fā)電計(jì)量表,。

2.                      系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)是指：通過執(zhí)行規(guī)定功能來實(shí)現(xiàn)某一給定目標(biāo)的一些相互關(guān)聯(lián)單元的組合,，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù),、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)等實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站二次設(shè)備的功能進(jìn)行重新組合,、優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)光伏電站全部設(shè)備的運(yùn)行情況執(zhí)行監(jiān)視,、測(cè)量,。

系統(tǒng)可分為三層結(jié)構(gòu)：即現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和平臺(tái)管理層,。

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層：包含AM5SE-K公用測(cè)控裝置,、APView500電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置、IPC200頻率電壓緊急控制裝置,、AM5SSE-IS防孤島保護(hù)裝置,、計(jì)量表等設(shè)備，用于采集站內(nèi)配電柜內(nèi)電氣運(yùn)行參數(shù),、開關(guān)狀態(tài)等數(shù)據(jù),，在10kV變電所配置直流電源,，保障現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備良好的運(yùn)行環(huán)境,。

網(wǎng)絡(luò)通訊層：包含ANet-2E4SM智能網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)主動(dòng)采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù),，并可進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換,，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，采集數(shù)據(jù)通過網(wǎng)口上傳至通信室分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)平臺(tái),；同時(shí)網(wǎng)關(guān)充當(dāng)遠(yuǎn)動(dòng)通信裝置,，將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)采集后通過交換機(jī)經(jīng)縱向加密數(shù)據(jù)加密后上傳調(diào)度網(wǎng),。

平臺(tái)管理層：分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)、國網(wǎng)荊州供電公司調(diào)度控制中心平臺(tái),。

圖1 監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

3.                      解決方案

本項(xiàng)目園區(qū)采用10kV供電,，有一處電源接入點(diǎn)。

該項(xiàng)目為一般廠房用電,，按四級(jí)負(fù)荷要求供電,，10kV采用單母線接線方式。該項(xiàng)目采用“全額上網(wǎng)"模式,，利用原有的電源點(diǎn)作為光伏高壓并網(wǎng)點(diǎn)并入電網(wǎng)端,，并網(wǎng)點(diǎn)設(shè)置集電線路柜，站用變柜,，SVG柜,，PT柜，計(jì)量柜,，并網(wǎng)出線柜,。新增的光伏系統(tǒng)配置自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集并網(wǎng)信息,，信息上傳至當(dāng)?shù)卣{(diào)控中心DMS系統(tǒng),。光伏發(fā)電逆變器電源電壓，經(jīng)室內(nèi)升壓變升壓至10kV后,通過高壓電纜接入新增的10kV光伏高壓柜,并入原10kV市電高壓柜,。

圖2 光伏電站一次系統(tǒng)圖

3.1.                      方案綜述

本次工程為5.98MWp的分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目,，項(xiàng)目采用“全額上網(wǎng)"模式。根據(jù)用戶配電系統(tǒng)管理需求,，需要對(duì)10kV開關(guān)柜,、光伏逆變器、交直流系統(tǒng)等進(jìn)行全方面監(jiān)控與保護(hù),，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障故障,，保證配電系統(tǒng)可靠運(yùn)行。

在光伏配電室配置一套Acrel-1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng),，通過通信管理機(jī)及網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)實(shí)時(shí)采集各個(gè)光伏配電間的繼電保護(hù)裝置,、電能質(zhì)量、安全自動(dòng)裝置,、光伏逆變器等二次設(shè)備數(shù)據(jù),，實(shí)現(xiàn)整個(gè)廠區(qū)供配電系統(tǒng)的電力監(jiān)控與自動(dòng)化管理。

在各個(gè)配電室配置一套直流電源系統(tǒng)(帶蓄電池)和UPS電源,，為整個(gè)光伏電站的斷路器執(zhí)行機(jī)構(gòu),、二次設(shè)備及監(jiān)控主機(jī)等重要設(shè)備運(yùn)行提供穩(wěn)定可靠的電源。

在每間光伏配電室光伏計(jì)量柜配置關(guān)口計(jì)量電能表,、并網(wǎng)電能表,，用于光伏發(fā)電計(jì)費(fèi)補(bǔ)償,。

本項(xiàng)目采用有線的方式，通過光伏縱向加密上傳到荊州供電公司通信機(jī)房,，并接入配網(wǎng)主站,。一面遠(yuǎn)動(dòng)通訊屏，遠(yuǎn)動(dòng)通訊屏配置數(shù)據(jù)1臺(tái)綜自網(wǎng)關(guān),、1臺(tái)交換機(jī),、1臺(tái)GPS時(shí)鐘、1臺(tái)正向隔離裝置,，一臺(tái)模塊化智能網(wǎng)關(guān)和三個(gè)485拓展模塊,。1臺(tái)頻率電壓緊急控制裝置。

3.2.                      技術(shù)方案

3.2.1.                      繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置需求

分布式電源繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置配置符合相關(guān)繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)程,、運(yùn)行規(guī)程和反事故措施的規(guī)定,，裝置定值應(yīng)與電網(wǎng)繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置配合整定，防止發(fā)生繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置誤動(dòng),、拒動(dòng),，確保人身、設(shè)備和電網(wǎng)安全,。10kV接入的分布式電源,，保護(hù)和安全自動(dòng)裝置配置還應(yīng)滿足《分布式電源涉網(wǎng)保護(hù)技術(shù)規(guī)范》(Q/GDW11198)的要求。

1.線路保護(hù)測(cè)控裝置：光伏電站線路發(fā)生短路故障時(shí),，線路保護(hù)能快速動(dòng)作,，瞬時(shí)跳開相應(yīng)并網(wǎng)點(diǎn)斷路器，滿足全線故障時(shí)快速可靠切除故障的要求,。為保障供電可靠性,，減少停電范圍，在高壓配電室光伏并網(wǎng)出線柜,、高壓配電室1#光伏集電線路柜,、高壓配電室2#光伏集電線路柜各配置1套帶方向過流保護(hù)。

2.電容器保護(hù)裝置：在高壓配電室10kVSVG柜,，裝設(shè)1套電容器保護(hù)裝置,，實(shí)現(xiàn)欠電壓，過電壓,，零序電壓,，不平衡電壓保護(hù)，異常緊急控制功能,，跳開電容器斷路器,。

3.頻率電壓緊急控制裝置：實(shí)現(xiàn)變電站低周低壓減載控制,具有測(cè)量?jī)啥文妇€或兩條聯(lián)絡(luò)線的電壓、頻率,，作為判別依據(jù),。

4.公共測(cè)控裝置：適用于中壓配電系統(tǒng)的進(jìn)線、大容量主變壓器出線回路,，實(shí)現(xiàn)電參量遙測(cè),、開關(guān)狀態(tài)與告警信號(hào)遙信功能。

5.防孤島保護(hù)裝置:針對(duì)電網(wǎng)失壓后分布式電源可能繼續(xù)運(yùn)行,、且向電網(wǎng)線路送電的情況提出,。孤島運(yùn)行一方面危及電網(wǎng)線路維護(hù)人員和用戶的生命安全，干擾電網(wǎng)的正常合閘,；另一方面孤島運(yùn)行電網(wǎng)中的電壓和頻率不受控制,，將對(duì)配電設(shè)備和用戶設(shè)備造成損壞。防孤島裝置應(yīng)具備線路故障時(shí),，確保電源能及時(shí)斷開與電網(wǎng)連接,，確保重合閘能正確動(dòng)作。

6.光伏電站本體應(yīng)具備故障和異常工作狀態(tài)報(bào)警和保護(hù)的功能,。

7.光伏電站應(yīng)支持調(diào)度機(jī)構(gòu)開展"四遙"(遙測(cè),、遙信、遙控,、遙調(diào))應(yīng)用功能,。

8.恢復(fù)并網(wǎng)：當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)因電網(wǎng)擾動(dòng)脫網(wǎng)后，在電網(wǎng)電壓和頻率恢復(fù)到正常運(yùn)行范圍之前,，光伏發(fā)電系統(tǒng)不允許并網(wǎng),；在電網(wǎng)電壓和頻率恢復(fù)正常后，通過10kV電壓等級(jí)并網(wǎng)的分布式電源恢復(fù)并網(wǎng)應(yīng)經(jīng)過電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)的允許,。

9.系統(tǒng)繼電保護(hù)應(yīng)使用專用的電流互感器和電壓互感器的二次繞組,，電流互感器準(zhǔn)確級(jí)宜采用5P、10P級(jí),，電壓互感器準(zhǔn)確級(jí)宜采用0.5,、3P級(jí)。

10.光伏電站內(nèi)需配置直流電源屏(帶蓄電池)和UPS電源,，供新配置的保護(hù)裝置,、測(cè)控裝置、電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置等設(shè)備使用,。

3.2.2.                      調(diào)度自動(dòng)化需求

光伏電站投運(yùn)后,，由市調(diào)調(diào)度，并由市級(jí)供電公司對(duì)運(yùn)行進(jìn)行管理,。因此,，需建立光伏電站至市調(diào)的調(diào)度通信以及遠(yuǎn)動(dòng)等信息和數(shù)據(jù)傳輸通道。

10kV光伏電站本體需配置配電自動(dòng)化終端監(jiān)控系統(tǒng),，具備與電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)進(jìn)行雙向通信的能力,，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制功能,，應(yīng)能接收、執(zhí)行調(diào)度端遠(yuǎn)方控制解/并列,、啟停和發(fā)電功率的指令,，具備群調(diào)群控及遠(yuǎn)動(dòng)功能，有關(guān)光伏電站本體信息的采集,、處理采用監(jiān)控系統(tǒng)來完成,，具備符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議的遠(yuǎn)傳功能。光伏電站配電自動(dòng)化終端監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集并網(wǎng)運(yùn)行信息,，主要包括主斷路器狀態(tài),、并網(wǎng)點(diǎn)開關(guān)狀態(tài)(具備遙控功能)、并網(wǎng)點(diǎn)電壓和電流,、光伏發(fā)電系統(tǒng)有功功率和無功功率,、光伏發(fā)電量、頻率等,，上傳至市供電公司配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)主站,當(dāng)調(diào)度端對(duì)分布式電源有功功率和無功電壓有控制要求時(shí),，就地監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)能夠接收和執(zhí)行上級(jí)調(diào)度主站系統(tǒng)的控制命令。

站內(nèi)對(duì)時(shí)方式：分布式電源10kV接入時(shí),，應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)時(shí)功能,，可采用北斗對(duì)時(shí)方式、GPS對(duì)時(shí)方式或網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)方式,。

3.2.3.                      電能計(jì)量需求

根據(jù)Q/GDW10347-2016《電能計(jì)量裝置通用設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定,，本項(xiàng)目需設(shè)置關(guān)口計(jì)量電能表、并網(wǎng)電能表,，用于光伏發(fā)電計(jì)費(fèi)補(bǔ)償,。

3.2.4.                      電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)需求

根據(jù)Q/GDW10651—2015《電能質(zhì)量評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》的相關(guān)要求；通過10(6)kV～35kV電壓等級(jí)并網(wǎng)的變流器類型電源應(yīng)在公共連接點(diǎn)裝設(shè)滿足GB/T19862要求的電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置,，以滿足接入福建電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)子站通信機(jī)的接入規(guī)范,，對(duì)電壓、頻率,、諧 波,、功率因數(shù)等電能質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)至少保存一年,。

光伏電站應(yīng)滿足《國網(wǎng)湖北電力做好中低壓分布式電源接入系統(tǒng)優(yōu)質(zhì)服務(wù)指導(dǎo)意見》有關(guān)電能質(zhì)量要求的規(guī)定,，當(dāng)接入配電網(wǎng)的分布式電源導(dǎo)致公共連接點(diǎn) 電能質(zhì)量不滿足相關(guān)要求時(shí)，運(yùn)營(yíng)管理方應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)采取改善電能質(zhì)量措施,，未采取治理措施或采取改善措施后電能質(zhì)量仍無法滿足要求時(shí),，電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)管理部門采取斷開該分布式電源管控措施，直至電能質(zhì)量滿足要求時(shí)方可重新并網(wǎng)。

通過10KV電壓等級(jí)并網(wǎng)的分布式電源,，應(yīng)具備低電壓穿越能力和高電壓穿越能力,，高低 電壓穿越的考核曲線應(yīng)滿足現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范要求。

通過10(6)kV～35kV電壓等級(jí)并網(wǎng)的分布式電源,，應(yīng)在并網(wǎng)運(yùn)行后6個(gè)月內(nèi)向市供電公司提供運(yùn)行特性檢測(cè)報(bào)告,，檢測(cè)結(jié)果應(yīng)符合Q/GDW10651—2015《電能質(zhì)量評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》的相關(guān)要求,。分布式電源接入電網(wǎng)的檢測(cè)點(diǎn)為電源并網(wǎng)點(diǎn),，應(yīng)由具有相應(yīng)資質(zhì)的單位或部門進(jìn)行檢測(cè)，并在檢測(cè)前將檢測(cè)方案報(bào)市供電公司調(diào)控中心備案,。

在新(擴(kuò))建諧波源用戶投運(yùn)后,，市供電公司營(yíng)銷部組織對(duì)用戶諧波進(jìn)行測(cè)試。如發(fā)現(xiàn)評(píng)估不超標(biāo)而實(shí)測(cè)超標(biāo)的用戶,，市供電公司營(yíng)銷部應(yīng)對(duì)該用戶下發(fā)諧波整改通知,，及時(shí)落實(shí)用戶諧波治理措施。

3.3.                      配置設(shè)備清單

表1我司提供方案設(shè)備列表

續(xù)表1我司提供方案設(shè)備列表

3.4.                      現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用圖

圖3 光伏電站屏柜布置圖

圖4 光伏電站監(jiān)控主機(jī)臺(tái)布置圖

圖5 安全自動(dòng)裝置屏柜布置圖

4.                      系統(tǒng)功能

4.1.                      實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

Acrel-1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面友好,，能夠以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各回路電壓,、電流,、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動(dòng)態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器,、隔離開關(guān),、地刀等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障,、告警等信號(hào),。同時(shí)可以設(shè)計(jì)整體界面，供用戶選擇對(duì)應(yīng)配電房對(duì)應(yīng)光伏組件或高壓部分進(jìn)行查看,。

圖6 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)主界面圖

4.2.                      電能質(zhì)量監(jiān)視

在電能質(zhì)量監(jiān)控圖中,，可以直接查看電流電壓總有效值、電壓波動(dòng),、電壓總畸變,、正反向有功電能、有功,、無功功率等電能質(zhì)量信息,。可以根據(jù)這些信息監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)電能的質(zhì)量,，及時(shí)的做出應(yīng)對(duì)方案,。

圖7 電能質(zhì)量監(jiān)視界面圖

4.3.                      網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),；可在線診斷設(shè)備通信狀態(tài),，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時(shí)能自動(dòng)在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。

圖8站內(nèi)設(shè)備系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

4.4.                      曲線查詢

在曲線查詢界面可以直接查看各電參量曲線,，包括三相電流,、三相電壓、有功功率,、無功功率,、功率因數(shù)等曲線。

圖9曲線查詢界面圖

4.5.                      直流屏光字牌

在曲線查詢界面可以直接查看各電參量曲線,，包括三相電流,、三相電壓、有功功率,、無功功率,、功率因數(shù)等曲線。

圖10光字牌界面圖

5.                      結(jié)語

在“雙碳"背景下,，隨著分布式新能源的廣泛建設(shè),，高滲透率分布式光伏接入配電網(wǎng)后勢(shì)必產(chǎn)生的電壓?jiǎn)栴}，因此在促進(jìn)分布式光伏并網(wǎng)過程中需要一套安全可靠的分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)解決方案,，為用戶,、電網(wǎng)助力分布式光伏高比例有序并網(wǎng),，強(qiáng)化分布式光伏的統(tǒng)一管控，推動(dòng)分布式光伏和大電網(wǎng)的協(xié)調(diào)運(yùn)行,，搭建數(shù)據(jù)透明,、調(diào)控便捷、能源互動(dòng)的新型分布式新能源調(diào)度管理體系,。

參考文獻(xiàn)

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