摘 要：2024年能源局有關(guān)負(fù)責(zé)人表示,，在能源領(lǐng)域,，發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的新動(dòng)能關(guān)鍵在于持續(xù)推動(dòng)新能源和可再生能源高質(zhì)量躍升發(fā)展,，其中積極發(fā)展分布式新能源就是重點(diǎn)工作之一,。分布式光伏以其高效、靈活且環(huán)保的發(fā)電特性,，正逐步成為推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型的重要力量,。在現(xiàn)代畜牧業(yè)中，利用養(yǎng)殖場(chǎng)屋頂及空地部署光伏板,，能夠有效利用閑置空間,，直接為養(yǎng)殖場(chǎng)提供清潔、可持續(xù)的電力供應(yīng),，顯著降低運(yùn)營(yíng)成本,。本文探討了分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)具備的功能，以及為確保養(yǎng)殖場(chǎng)分布式光伏發(fā)電站穩(wěn)定運(yùn)行的電氣二次配置,。

概述

海南農(nóng)墾集團(tuán)其前身是與海南省農(nóng)墾總局實(shí)行政企合一的海南省農(nóng)墾總公司,，屬直屬三大墾區(qū)之一。該集團(tuán)在海南有多個(gè)養(yǎng)殖場(chǎng),，本次工程涉及到紅華養(yǎng)豬場(chǎng),、紅華肉牛繁育場(chǎng)、白沙縣邦溪鎮(zhèn)和牛產(chǎn)業(yè)扶貧養(yǎng)殖場(chǎng)等多個(gè)項(xiàng)目,，通過在廠房屋頂鋪設(shè)分布式光伏,，實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電自發(fā)自用，余電上網(wǎng),。

紅華養(yǎng)豬場(chǎng),、紅華肉牛繁育場(chǎng)分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目均處于海南省臨高縣，實(shí)際裝機(jī)容量分別為5.5MW和1.39MW,；白沙縣邦溪鎮(zhèn)和牛產(chǎn)業(yè)扶貧養(yǎng)殖場(chǎng)位于海南省白沙黎族自治縣，總建設(shè)規(guī)模為1.45MW,。養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)光伏組件安裝在廠房屋頂,，經(jīng)逆變后接入箱變升壓至10kV，再接入廠區(qū)內(nèi)原有用戶10kV母線,；

本文主要針對(duì)紅華養(yǎng)豬場(chǎng)和紅華肉牛繁育場(chǎng)分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目介紹光伏電站的電氣二次配置方案,，包括保護(hù)站內(nèi)發(fā)電運(yùn)行安全的安全自動(dòng)裝置屏,、完成調(diào)度上傳的遠(yuǎn)動(dòng)通訊屏，以及就地部署的Acrel-1000DP分布式光伏系統(tǒng),。

分布式光伏設(shè)計(jì)

紅華養(yǎng)豬場(chǎng)在養(yǎng)殖棚屋面建設(shè)分布式光伏電站,，組件采用平鋪設(shè)計(jì)，共使用單晶硅單面單玻545Wp組件10108片,，每28片組件為一串,，采用16臺(tái)250kW逆變器，根據(jù)屋頂情況布置太陽(yáng)能電池板,，所發(fā)直流電由逆變器逆變成交流800V,，接入箱變升壓至10kV并入電網(wǎng)，并網(wǎng)形式為自發(fā)自用,，余電上網(wǎng),。

圖2.1 紅華養(yǎng)豬場(chǎng)光伏接入系統(tǒng)示意圖

圖2.2 紅華養(yǎng)豬場(chǎng)光伏組件布置圖

紅華肉牛繁育場(chǎng)區(qū)采用550W單晶硅組件，安裝50kW組串逆變器1臺(tái),70kW組串逆變器13臺(tái),，100kW組串逆變器3臺(tái),，110kW組串逆變器1臺(tái),整體光伏發(fā)電量1.39MW。項(xiàng)目不設(shè)置匯流箱,，所有逆變器出線回路均接入升壓變,，設(shè)置1座10kV箱式變壓器1600kVA，采用10kV電壓等級(jí)并網(wǎng),。

圖2.3 紅華肉牛繁育場(chǎng)光伏接入系統(tǒng)示意圖

圖2.4 紅華肉牛繁育場(chǎng)光伏組件布置圖

技術(shù)方案

以紅華養(yǎng)豬場(chǎng)分布式光伏項(xiàng)目為例（以下簡(jiǎn)稱“本項(xiàng)目"）,，本項(xiàng)目利用屋頂建設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)，所發(fā)電量采用就地消納,，自發(fā)自用,、余電上網(wǎng)的模式，光伏發(fā)電經(jīng)逆變器,、箱變升壓至10kV,，并網(wǎng)接入10kV電網(wǎng)原有線路。

為確保光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高效,、穩(wěn)定,、安全地運(yùn)行，并順利并入電網(wǎng),，我們配置了繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置,、遠(yuǎn)動(dòng)通訊屏和就地部署的Acrel-1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)與AcrelCloud-1200光伏運(yùn)維云平臺(tái)。

箱變內(nèi)主要電氣設(shè)備

本項(xiàng)目箱變均配備干式三相雙繞組低損耗無勵(lì)磁調(diào)壓變壓器,，容量為2500kVA,，電壓等級(jí)為10±5%/0.4kV，接線組別為“D,，yn11",，交流頻率為50Hz,，可以戶外使用，能效等級(jí)滿足規(guī)范要求,。

高壓側(cè)包含進(jìn)線柜,、PT柜，計(jì)量柜,，出線柜,，高壓配電室要求門加裝電磁鎖，當(dāng)10kV側(cè)帶電時(shí)高壓室內(nèi)門不能打開,；低壓側(cè)與逆變器連接,。箱變內(nèi)采用溫濕度監(jiān)控器，能測(cè)量箱變內(nèi)部環(huán)境溫度,，輸出環(huán)境溫度測(cè)控接點(diǎn),，以滿足變壓器溫度合理運(yùn)行故障報(bào)警跳閘要求及箱變內(nèi)部正常運(yùn)行要求。

繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置

1）并網(wǎng)線路繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置

當(dāng)分布式光伏項(xiàng)目的并網(wǎng)線路發(fā)生短路故障時(shí),，線路保護(hù)應(yīng)立即啟動(dòng),，判斷故障并觸發(fā)動(dòng)作，瞬時(shí)斷開與故障點(diǎn)相連的并網(wǎng)點(diǎn)斷路器,，小化故障對(duì)電網(wǎng)的影響范圍,，確保故障能夠被快速且可靠地切除，從而保護(hù)其他非故障部分的正常運(yùn)行,。

10kV母線作為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),，應(yīng)當(dāng)配備的故障解列裝置，裝置可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)母線頻率和電壓的功能,，一旦檢測(cè)到異常（如頻率偏離正常范圍,、電壓波動(dòng)過大等），將立即執(zhí)行緊急控制措施,，自動(dòng)跳開的斷路器（通常是連接光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)的開關(guān)）,，通過這樣的方式，可以有效防止故障或異常狀況的進(jìn)一步擴(kuò)大,，保障電網(wǎng)和用戶設(shè)備的安全,。

2）防孤島檢測(cè)

在分布式光伏項(xiàng)目中，為防止孤島現(xiàn)象對(duì)電網(wǎng)和人員安全造成威脅,，需要配有完善的防孤島方案,，需要逆變器的孤島檢測(cè)機(jī)制、防孤島保護(hù)裝置,、低壓檢測(cè)裝置共同配合,，一旦監(jiān)測(cè)到孤島狀態(tài)，能夠迅速并自動(dòng)地與電網(wǎng)斷開連接,，此外,，該方案還需嚴(yán)格遵守電網(wǎng)所制定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，以確保其有效性和合規(guī)性,。

運(yùn)動(dòng)通訊設(shè)備

光伏電站內(nèi)采用本地監(jiān)控系統(tǒng),，應(yīng)具備自動(dòng)接收并執(zhí)行調(diào)度部門發(fā)送的有功功率及無功功率變化的控制指令的能力。同時(shí)站內(nèi)配置智能邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān),，接入省級(jí)配網(wǎng)自動(dòng)化主站,，上傳臨高縣調(diào)，采集上傳的信息量應(yīng)滿足調(diào)度機(jī)構(gòu)的運(yùn)行需求,，包括并網(wǎng)設(shè)備狀態(tài),、并網(wǎng)點(diǎn)電壓、電流,、有功功率,、無功功率和發(fā)電量等，調(diào)控應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)視運(yùn)行情況,。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本項(xiàng)目致力于構(gòu)建一個(gè)高效,、智能的光伏電站管理體系，集成了一套的分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)Acrel-1000DP與光伏運(yùn)維云平臺(tái)AcrelCloud-1200,，來實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)光伏發(fā)電站的全面掌控與優(yōu)化,，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為分層、分布式,，整體可分為三層：

一層：站控層,。在值班室設(shè)置操作員站，采用C/S架構(gòu)分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng),，配置工控機(jī)和管理軟件,，工控機(jī)主要完成對(duì)光伏電站的數(shù)據(jù)集抄和界面顯示功能；同時(shí)配置光伏運(yùn)維云平臺(tái),，采用B/S架構(gòu),，支持多平臺(tái)、多終端網(wǎng)絡(luò)訪問,，形成了全站監(jiān)控,、管理，并具備與遠(yuǎn)方控制通信的接口,。

二層：通信層,。通訊管理機(jī)以相對(duì)獨(dú)立的方式分散在逆變器區(qū)域或箱變中，將整理分析采集到的數(shù)據(jù),，并通過網(wǎng)絡(luò)或者4G上傳至光伏服務(wù)器和系統(tǒng),，確保在站控層網(wǎng)絡(luò)失效的情況下，仍能獨(dú)立完成就地各電氣設(shè)備的監(jiān)測(cè),。

三層：設(shè)備層,。主要包括微機(jī)保護(hù),、防孤島保護(hù)、電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置,、故障解列裝置,、多功能儀表、逆變器,、箱變測(cè)控等設(shè)備,。可以直接采集處理現(xiàn)場(chǎng)的原始數(shù)據(jù),，通過通信層傳送給站控層,，同時(shí)接收站控層發(fā)來的控制操作命令，經(jīng)過有效性判斷,、閉鎖檢測(cè),、同步檢測(cè)等，后對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作控制,。

圖4.1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)示意圖

項(xiàng)目配置設(shè)備清單如下表所示：

表4.1 方案設(shè)備列表

系統(tǒng)功能

綜合看板

在分布式光伏電站的管理與運(yùn)營(yíng)中,，需要一個(gè)高效、直觀的綜合看板,，該看板集成了發(fā)電功率監(jiān)測(cè),、裝機(jī)容量記錄、發(fā)電量統(tǒng)計(jì)以及光伏收益計(jì)算等核心功能,，同時(shí)特別突出了對(duì)環(huán)保貢獻(xiàn)的量化評(píng)估，包括計(jì)算二氧化碳減排量和節(jié)約的噸標(biāo)煤量,。

圖5.1 綜合看板界面

分布式光伏電站運(yùn)維管理

分布式光伏運(yùn)維平臺(tái)的報(bào)警處理分事故報(bào)警和預(yù)告報(bào)警,。前者包括非操作引起的斷路器跳閘和保護(hù)裝置動(dòng)作信號(hào)，后者包括一般設(shè)備變位,、狀態(tài)異常信息,、模擬量越限/復(fù)限、計(jì)算機(jī)站控系統(tǒng)的各個(gè)部件,、就地單元的狀態(tài)異常等,，針對(duì)不同等級(jí)的報(bào)警，處理方式有所區(qū)別,，預(yù)告報(bào)警會(huì)有選擇地向遠(yuǎn)方發(fā)送,。

平臺(tái)提供設(shè)備管理模塊，允許運(yùn)維人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程配置,、參數(shù)調(diào)整,、軟件升級(jí)等操作，這些功能可以大幅提高運(yùn)維效率,，降低現(xiàn)場(chǎng)操作成本,。平臺(tái)靈活的配置選項(xiàng)，允許用戶根據(jù)自己的需求對(duì)平臺(tái)進(jìn)行定制和擴(kuò)展,。

圖5.2 設(shè)備管理界面

光伏發(fā)電效率監(jiān)測(cè)

平臺(tái)集成了多項(xiàng)關(guān)鍵功能,，來全面保障和提升電站的運(yùn)營(yíng)效能與經(jīng)濟(jì)效益?；谄鋸?qiáng)大的數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計(jì)能力,，可以計(jì)算電站的年利用小時(shí)數(shù)，能夠客觀評(píng)估電站的發(fā)電效率和使用效率,，為運(yùn)維團(tuán)隊(duì)提供改進(jìn)方向,。同時(shí)，電站收益統(tǒng)計(jì)功能則根據(jù)發(fā)電數(shù)據(jù)和電價(jià)政策等因素,，自動(dòng)計(jì)算出電站的年度,、季度或月度收益情況，為投資者和管理層提供直觀、準(zhǔn)確的財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)支持,，助力決策制定與優(yōu)化,。

逆變器負(fù)責(zé)將光伏電池產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電并送入電網(wǎng)，其工作狀態(tài)直接影響到電站的發(fā)電效率和穩(wěn)定性,。所以平臺(tái)提供逆變器狀態(tài)查詢功能,，通過實(shí)時(shí)查詢逆變器的工作狀態(tài)、轉(zhuǎn)換效率及故障信息,，運(yùn)維團(tuán)隊(duì)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決逆變器的問題,，確保電站的發(fā)電效率和穩(wěn)定性得到保障。

圖5.3 發(fā)電站監(jiān)測(cè)界面

結(jié)語

分布式光伏發(fā)電作為分布式能源之一,，在我國(guó)實(shí)踐中通常包括戶用光伏,、工商業(yè)分布式光伏，而在畜牧業(yè)中應(yīng)用分布式光伏發(fā)電,，可以做到生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益“雙豐收",，同時(shí)也可以促進(jìn)碳減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，為構(gòu)建綠色,、智能,、可持續(xù)的現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)提供了強(qiáng)有力的支持。本文介紹了畜牧業(yè)中分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)與光伏運(yùn)維平臺(tái)相結(jié)合的方案,，通過集成數(shù)據(jù)采集,、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ),、數(shù)據(jù)處理分析以及遠(yuǎn)程監(jiān)控,、設(shè)備管理等功能，顯著提高了光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行效率和可靠性,，降低了運(yùn)維成本,。

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