摘要：隨著光伏發(fā)電技術(shù)逐步趨于成熟和完善,，為了滿足光伏發(fā)電并網(wǎng)需求,，需對光伏發(fā)電實行實時，當(dāng)前的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)主要采用硬連線的組網(wǎng)方式,，存在著需挖溝走槽,、布線復(fù)雜、通信不可靠,、時鐘不同步等問題,。鑒于此，提供了一種分布式光伏系統(tǒng),，旨在解決傳統(tǒng)系統(tǒng)存在的上述問題,。

關(guān)鍵詞：通信；ZigBee,；離散分析,；時鐘同步

0 引言

  在的大力倡導(dǎo)下，分布式光伏電站如今開始興起,，它充分利用了閑置的屋頂,、樓頂、廠房頂,、農(nóng)業(yè)大棚等,，而且低壓并網(wǎng)安全又可靠，由此看來,，分布式光伏發(fā)電的發(fā)展是大勢所趨,。正是在這種趨勢的引導(dǎo)下，很多從事電氣行業(yè)的電氣公司開始紛紛轉(zhuǎn)移到分布式能源上來,，大量的分布式能源建成投產(chǎn),。為實現(xiàn)對分布式能源的，滿足電力接入電網(wǎng)的要求,，需對分布式能源的合理調(diào)配,、集中、電網(wǎng)分析,、配網(wǎng)自動化及日常維護等進行統(tǒng)一管理,。然而，當(dāng)前的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)主要采用硬連線的組網(wǎng)方式進行,，而硬連線的組網(wǎng)方式存在著需挖溝走槽,、布線復(fù)雜、通信不可靠,、時鐘不同步等問題,。

1 系統(tǒng)設(shè)計

  本文的主要目的在于提供一種分布式光伏系統(tǒng),，旨在解決取得過光伏發(fā)電系統(tǒng)存在的需挖溝走槽、布線復(fù)雜,、通信不可靠,、時鐘不同步等問題。為實現(xiàn)上述目的,，本文提供了一種分布式光伏系統(tǒng),，該系統(tǒng)包括中心、通信管理機,、匯流箱及逆變器等設(shè)備,。中心用于通過下行目標(biāo)信道將數(shù)據(jù)請求無線發(fā)送至通信管理機；通信管理機用于接收所述數(shù)據(jù)請求,，并通過上行目標(biāo)信道將與所述數(shù)據(jù)請求對應(yīng)的設(shè)備的運行數(shù)據(jù)無線反饋至中心,，其中,，運行數(shù)據(jù)為通信管理機采集并保存設(shè)備的運行數(shù)據(jù)。中心用于通過上行目標(biāo)信道接收所述運行數(shù)據(jù),，并對所述運行數(shù)據(jù)進行監(jiān)測。

本系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由中心節(jié)點子網(wǎng)和分布式子網(wǎng)組成,，如圖1所示,，通過對中心節(jié)點子網(wǎng)ZigBee數(shù)據(jù)包和分布式子網(wǎng)ZigBee數(shù)據(jù)包進行解析，得到信號強度指示值，判斷所述信號強度指示值是否滿足預(yù)設(shè)的信道要求,，若滿足所述信道要求，則對所述信號強度指示值進行離散率分析，得到離散率值,。根據(jù)所述離散率值確定所述下行目標(biāo)信道及所述上行目標(biāo)信道,。

圖1 分布式光伏系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

  中心還用于通過所述下行目標(biāo)信道發(fā)送時鐘同步命令至與所述下行目標(biāo)信道對應(yīng)的通信管理機。通信管理機基于所述時鐘同步命令進行時鐘修正,，并通過所述上行目標(biāo)信道將修正后的時鐘返回至中心,。中心與通信管理機采用冗余數(shù)據(jù)補抄標(biāo)識,，確保數(shù)據(jù)的安全與完整性,。

2 系統(tǒng)通信實施

  在本文實施例中分布式光伏系統(tǒng)中包括一個中心,、若干通信管理機及若干設(shè)備,。系統(tǒng)與通信管理機之間進行信息傳輸?shù)耐ǖ婪Q之為信道,，分布式光伏系統(tǒng)中可以存在多條信道,。其中,，下行目標(biāo)信道表示信息傳輸方向由系統(tǒng)至通信管理機,，且網(wǎng)絡(luò)良好,、信道噪聲小,、傳輸誤碼率小的信道,。通信管理機用于接收數(shù)據(jù)請求，并通過上行目標(biāo)信道將與數(shù)據(jù)請求對應(yīng)的設(shè)備的運行數(shù)據(jù)無線反饋至中心,，其中運行數(shù)據(jù)為通信管理機采集并保存的設(shè)備的運行數(shù)據(jù)。

在本文實施例中,，上行目標(biāo)信道及下行目標(biāo)信道表示相匹配的信道,，可以是同一信道也可以是不同的信道，上行目標(biāo)信道及下行目標(biāo)信道中的上行與下行僅表示信息傳輸方向,，不具有其他限定含義,。

  在本文實施例中,，每一臺通信管理機通過串口線實時獲取與自身連接的設(shè)備的運行數(shù)據(jù),，并將獲取到的運行數(shù)據(jù)保存在該通信管理機內(nèi)，通信管理機在接收到數(shù)據(jù)請求后,，通過上行目標(biāo)信道將與該數(shù)據(jù)請求對應(yīng)的設(shè)備的運行數(shù)據(jù)無線反饋至中心,。中心通過上行目標(biāo)信道接收運行數(shù)據(jù)，并對運行數(shù)據(jù)進行監(jiān)測。

中心還通過下行目標(biāo)信道將數(shù)據(jù)請求無線發(fā)送至通信管理機,，通信管理機用于接收數(shù)據(jù)請求，并通過上行目標(biāo)信道將與數(shù)據(jù)請求對應(yīng)的設(shè)備的運行數(shù)據(jù)無線反饋至中心。與取得過技術(shù)相比,，本文實施例中中心基于無線通信的冗余離散分析算法，提高了分布式光伏系統(tǒng)通信的可靠性,，大大降低了項目的投資成本,。

  在分布式光伏系統(tǒng)中，每一個信道中的ZigBee數(shù)據(jù)包的獲取過程都是相同的,，針對某一信道,，預(yù)先設(shè)置時間段，并將該時間段分成n個采集周期,，在預(yù)設(shè)時間段內(nèi),，每隔一個采集周期從信道中的中心節(jié)點子網(wǎng)的ZigBee設(shè)備上采集到1個ZigBee數(shù)據(jù)包，可以采集n個ZigBee數(shù)據(jù)包,。若一個信道中的分布式子網(wǎng)由k個ZigBee設(shè)備構(gòu)成，在預(yù)設(shè)時間段內(nèi)，每隔一個采集周期從信道中的分布式子網(wǎng)中的k個ZigBee設(shè)備上采集到k個ZigBee數(shù)據(jù)包，一共可以采集k×n個ZigBee數(shù)據(jù)包,。通過對中心節(jié)點子網(wǎng)的ZigBee數(shù)據(jù)包和分布式子網(wǎng)ZigBee數(shù)據(jù)包進行解析,，可以得到不同的信號強度指示值,。然后對信號強度指示值進行離散率分析,，根據(jù)得到離散率值就可以判斷,，滿足預(yù)設(shè)的信道要求表示該信道所處的網(wǎng)絡(luò)性能良好,，信道噪聲比?。徊粷M足預(yù)設(shè)的信道要求表示該信道所處的網(wǎng)絡(luò)性能較差,，信道噪聲比大,。針對不滿足預(yù)設(shè)的信道要求的,，可以通過調(diào)整ZigBee設(shè)備的位置，頻段的匹配調(diào)整或增加中繼，來提高系統(tǒng)的通信效果及通信的可靠性,。

3 系統(tǒng)時鐘同步實施

  由于中心節(jié)點子網(wǎng)與分布式子網(wǎng)之前是無線傳輸?shù)?，所以中心和通信管理機之間信息傳輸會存在延遲,，并且串口線之間進行信息傳輸也需要傳輸時間。例如,，在某一時刻,，中心獲取當(dāng)?shù)貢r間為T，中心進行信息打包處理時間為ΔT1,，中心將打包處理后的信息傳輸給通信管理機的時間為ΔTc,，通信管理機接收到打包處理后的信息后進行解包處理，解包處理時間為ΔT2,，通信管理機如果將T作為當(dāng)前時間修正本地時鐘,，則這次修正是不正確的，因為通信管理機修改本地時鐘的那一時刻,，標(biāo)準(zhǔn)時間應(yīng)該是T+ΔT1+ΔTc+ΔT2,，因此,，若中心在T時刻,，將T+ΔT1+ΔTc+ΔT2作為標(biāo)準(zhǔn)時間發(fā)送至通信管理機,，時鐘修正才是準(zhǔn)確的。

  其中,，ΔT1+ΔTc+ΔT2的確定方法是通過測延遲報文來實現(xiàn),，測延遲報文通常是在初始化時和通信鏈接中斷后又恢復(fù)時進行的，測延遲報文的具體流程為：在T+ΔT1+ΔTc+ΔT2時刻,，通信管理機收到時鐘同步命令后,，通信管理機同時發(fā)送確認(rèn)命令，確認(rèn)命令的長度與收到的時鐘同步命令的長度相同,，彎曲部位易受到管壁的摩擦和機械損傷從而導(dǎo)致110 kV高壓電纜產(chǎn)生扭曲,，管壁和電纜線之間發(fā)生摩擦損傷。如果在設(shè)計階段沒有充分考慮施工時對電纜的影響,，尤其是當(dāng)電纜路徑的轉(zhuǎn)彎半徑不足或轉(zhuǎn)彎處的側(cè)壓力過大時,，管道中的殘渣將對電纜的外護套造成致命損傷，并且可能會導(dǎo)致金屬護套變形,、主絕緣變形,，這將給后面的電纜附件制作造成難題，也給后期的運行維護埋下安全隱患,。

4 安科瑞光伏電站電力裝置及解決方案

4.1 交流220V并網(wǎng)

  交流220V并網(wǎng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)多用于居民屋頂光伏發(fā)電,，裝機功率在8kW左右。戶用光伏電站今年發(fā)展非常迅猛,，根據(jù)能源局網(wǎng)站提供的數(shù)據(jù),，截至2021年6月底，全國累計納入2021年財政補貼規(guī)模戶用光伏項目裝機容量為586.14萬千瓦,，這相當(dāng)于6個月在居民屋頂建造了四分之一個三峽水電站,。

  部分小型光伏電站為自發(fā)自用，余電不上網(wǎng)模式,，這種類型的光伏電站需要安裝防逆流保護裝置,，避免往電網(wǎng)輸送電能。光伏電站規(guī)模較小,，而且比較分散,，對于光伏電站的管理者來說，通過云平臺來管理此類光伏電站非常有必要,，安科瑞在這類光伏電站提供的解決方案包括以下方面：

4.2 交流380V并網(wǎng)

  根據(jù)電網(wǎng)Q/GDW1480-2015《分布式電源接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》,，8kW~400kW可380V并網(wǎng)，這類分布式光伏多為工商業(yè)企業(yè)屋頂光伏,，自發(fā)自用,，余電上網(wǎng),。分布式光伏接入配電網(wǎng)前，應(yīng)明確計量點,，計量點設(shè)置除應(yīng)考慮產(chǎn)權(quán)分界點外,，還應(yīng)考慮分布式電源出口與用戶自用電線路處。每個計量點均應(yīng)裝設(shè)雙向電能計量裝置,，其設(shè)備配置和技術(shù)要求符合DL/T 448的相關(guān)規(guī)定,，以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程要求,。電能表采用智能電能表,，技術(shù)性能應(yīng)滿足電網(wǎng)公司關(guān)于智能電能表的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。用于結(jié)算和考核的分布式電源計量裝置,，應(yīng)安裝采集設(shè)備,，接入用電信息采集系統(tǒng)，實現(xiàn)用電信息的遠(yuǎn)程自動采集,。

  光伏陣列接入組串式光伏逆變器,，或者通過匯流箱接入逆變器，然后接入企業(yè)380V電網(wǎng),，實現(xiàn)自發(fā)自用,，余電上網(wǎng)。在380V并網(wǎng)點前需要安裝計量電表用于計量光伏發(fā)電量,，同時在企業(yè)電網(wǎng)和公共電網(wǎng)連接處也需要安裝雙向計量電表,，用于計量企業(yè)上網(wǎng)電量，數(shù)據(jù)均應(yīng)上傳供電部門用電信息采集系統(tǒng),，用于光伏發(fā)電補貼和上網(wǎng)電量結(jié)算,。

部分光伏電站并網(wǎng)點需要監(jiān)測并網(wǎng)點電能質(zhì)量，包括電源頻率,、電源電壓的大小,、電壓不平衡、電壓驟升/驟降/中斷,、快速電壓變化,、諧波/間諧波THD、閃變等,，需要安裝單獨的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置,。部分光伏電站為自發(fā)自用，余電不上網(wǎng)模式,，這種類型的光伏電站需要安裝防逆流保護裝置,，避免往電網(wǎng)輸送電能。

這種并網(wǎng)模式單體光伏電站規(guī)模適中，可通過云平臺采用光伏發(fā)電數(shù)據(jù)和儲能系統(tǒng)運行數(shù)據(jù),，安科瑞在這類光伏電站提供的解決方案包括以下方面：

4.3 10kV或35kV并網(wǎng)

  根據(jù)《能源局關(guān)于2019年風(fēng)電,、光伏發(fā)電項目建設(shè)有關(guān)事項通知》（國發(fā)新能〔2019〕49號），對于需要補貼的新建工商業(yè)分布式光伏發(fā)電項目,，需要滿足單點并網(wǎng)裝機容量小于6兆瓦且為非戶用的要求,，支持在符合電網(wǎng)運行安全技術(shù)要求的前提下，通過內(nèi)部多點接入配電系統(tǒng),。

  此類分布式光伏裝機容量一般比較大,，需要通過升壓變壓器升壓后接入電網(wǎng)。由于裝機容量較大,，可能對公共電網(wǎng)造成比較大的干擾，因此供電部門對于此規(guī)模的分布式光伏電站穩(wěn)控系統(tǒng),、電能質(zhì)量以及和調(diào)度的通信要求都比較高,。

光伏電站并網(wǎng)點需要監(jiān)測并網(wǎng)點電能質(zhì)量，包括電源頻率,、電源電壓的大小,、電壓不平衡、電壓驟升/驟降/中斷,、快速電壓變化,、諧波/間諧波THD、閃變等,，需要安裝單獨的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置,。

  上圖為一個1MW分布式光伏電站的示意圖，光伏陣列接入光伏匯流箱,，經(jīng)過直流柜匯流后接入集中式逆變器(直流柜根據(jù)情況可不設(shè)置),，經(jīng)過升壓變壓器升壓至10kV或35kV后并入中壓電網(wǎng)。由于光伏電站裝機容量比較大,，涉及到的保護和測控設(shè)備比較多,，主要如下表：

5 結(jié)束語

  本文所提供的分布式光伏系統(tǒng)，已經(jīng)應(yīng)用于屋頂分布式光伏發(fā)電,、漁光互補發(fā)電,、農(nóng)光互補發(fā)電等多種場景，運行穩(wěn)定,，通信可靠,，大大節(jié)省了項目的投資成本，用戶反應(yīng)良好

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