摘 要：分布式光伏發(fā)電站是指將光伏發(fā)電組件安裝在用戶的建筑物屋頂,、空地或其他適合的場地上,，利用太陽能進(jìn)行發(fā)電的一種可再生能源利用方式，與傳統(tǒng)的大型集中式光伏電站相比,，分布式光伏發(fā)電具有更靈活的布局,、更低的建設(shè)成本和更高的能效，能夠有效滿足用戶的用電需求,，同時(shí)減輕對(duì)環(huán)境的影響,。電站通常由光伏組件、逆變器,、支架系統(tǒng),、電纜和監(jiān)控系統(tǒng)等幾個(gè)主要部分組成，光伏組件是將太陽光轉(zhuǎn)化為電能的核心部分,；逆變器則將直流電轉(zhuǎn)換為交流電,；支架系統(tǒng)用于固定光伏組件；電纜用于連接各個(gè)組件,；而監(jiān)控系統(tǒng)則用于主要用于實(shí)時(shí)監(jiān)測,、數(shù)據(jù)分析和故障診斷。本文介紹了安科瑞Acrel-1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)在浙江安吉成新照明電器有限公司3234.465kWp分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目中的應(yīng)用,，該系統(tǒng)的應(yīng)用有效提升了光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行效率和可靠性,。

關(guān)鍵詞：可再生能源；分布式光伏,；光伏監(jiān)控系統(tǒng)

1. 項(xiàng)目概述

浙江安吉成新照明電器有限公司是螺旋節(jié)能燈毛管專業(yè)生產(chǎn)型企業(yè),，成立于2007年6月，擁有全自動(dòng)生產(chǎn)線,、強(qiáng)大的技術(shù)實(shí)力以及經(jīng)驗(yàn)豐富的管理隊(duì)伍,，專業(yè)生產(chǎn)綠環(huán)保型產(chǎn)品，是政府倡導(dǎo)的朝陽產(chǎn)業(yè)。

浙江安吉成新照明電器有限公司3234.465kWp分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目（以下簡稱“本項(xiàng)目”）由湖州翔傲電力科技有限公司投資,，采用“全額上網(wǎng)”模式,，建設(shè)光伏電站總?cè)萘繛?234.465kWp。項(xiàng)目位于浙江省湖州市安吉縣溪龍鄉(xiāng)溪龍村涼亭崗自然村,，利用浙江安吉成新照明電器有限公司的廠房屋頂安裝太陽能光伏板,，項(xiàng)目預(yù)計(jì)首年發(fā)電量304.77萬kWh，25年總發(fā)電量7106.03萬kWh,，年平均發(fā)電量284.24萬kWh,。每年可節(jié)約燃燒標(biāo)準(zhǔn)煤約932.31噸，相應(yīng)每年可減少燃煤所造成的多種有害氣體的排放,，其中二氧化硫（SO2）85.27噸,，氮氧化合物（NOx）42.63噸，粉塵773.13噸,，可減輕排放溫室效應(yīng)性氣體二氧化碳（CO2）2833.87噸,。

2. 用電現(xiàn)狀

浙江安吉成新照明電器有限公司由10kV電壓等級(jí)供電，現(xiàn)有10kV降壓配電房1座,，配變總規(guī)模為630kVA+250kVA,，電源來自110kV溪龍變電站10kV溪工202線#2+1桿，采用高供高計(jì)計(jì)量方式,。

圖2.1 一次主接線圖（現(xiàn)狀）

3. 分布式光伏設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目利用浙江安吉成新照明電器有限公司6個(gè)廠房屋頂,，合計(jì)約24000平方米,，建設(shè)總裝機(jī)規(guī)模為3234.465kWp的光伏發(fā)電項(xiàng)目,。共采用585W單晶硅太陽能電池組件5529塊，通過串/并聯(lián)方式組成光伏發(fā)電陣列,，發(fā)電單元內(nèi)每18/19/20/21/22/24/25/26塊光伏組件串聯(lián)為一個(gè)光伏組串,，并聯(lián)組串?dāng)?shù)共298串，組串式逆變器10臺(tái),，容量為320kW/196kW/230kW,，輸出為0.8kV低壓交流電壓，分別接入變壓器升壓至10kV,，經(jīng)開關(guān)站后接入至10kV線路,，以10kV電壓等級(jí)接入電網(wǎng)，采用“全額上網(wǎng)”接入,。

圖3.1 光伏接入系統(tǒng)示意圖

圖3.2 光伏組件布置圖

4. 技術(shù)方案

本項(xiàng)目配置了Acrel-1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng),，實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏電站的集中管理，包括設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測,、故障報(bào)警,、運(yùn)行參數(shù)設(shè)置等，并通過遠(yuǎn)動(dòng)網(wǎng)關(guān)將光伏電站的信息上傳到調(diào)度中心。

新建并網(wǎng)點(diǎn)光伏開關(guān)站中電氣設(shè)備包括2臺(tái)1600kVA干式變壓器,，高壓柜7臺(tái),，交直流屏、綜合保護(hù)屏,、遠(yuǎn)動(dòng)通訊屏各1面,；其中10kV光伏開關(guān)站中繼電保護(hù)裝置采用線路保護(hù)裝置，配置方向過流保護(hù),；并網(wǎng)點(diǎn)配置電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置,、防孤島保護(hù)裝置等設(shè)備。

4.1. 二次電氣設(shè)備

1）線路保護(hù)裝置

線路保護(hù)裝置主要功能是確保電氣設(shè)備的安全運(yùn)行,。裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測電流,、電壓等電氣參數(shù)，一旦檢測到異常,，如過載,、短路或接地故障，線路保護(hù)裝置會(huì)迅速切斷電源,，從而防止設(shè)備損壞和火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn),。

2）防孤島裝置

在電網(wǎng)失電的情況下，分布式電源未能夠及時(shí)與電網(wǎng)斷開連接,，會(huì)形成孤島狀態(tài),，這種狀態(tài)可能造成分布式電源不可控、電網(wǎng)恢復(fù)時(shí)的電壓和頻率不匹配等問題,。防孤島裝置通過實(shí)時(shí)監(jiān)測電網(wǎng)狀態(tài),，一旦檢測到電網(wǎng)斷電，能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)迅速切斷分布式電源與電網(wǎng)的連接,，同時(shí),，防孤島裝置還具有多種保護(hù)功能，如高頻,、低頻,、過電壓、低電壓保護(hù)等,，能保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,。

3）故障解列裝置

裝置能夠監(jiān)測電網(wǎng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，一旦檢測到異?；蚬收闲盘?hào),，如短路、過載等,，它會(huì)立即啟動(dòng),，將故障儲(chǔ)能單元或設(shè)備與電網(wǎng)斷開,，既能防止故障設(shè)備對(duì)電網(wǎng)造成進(jìn)一步損害，也確保其他正常運(yùn)行的儲(chǔ)能單元繼續(xù)供電,，保障用戶的電力需求,。

4.2. 電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置

電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測儲(chǔ)能站接入電網(wǎng)后的電能質(zhì)量，包括電壓偏差,、頻率偏差,、諧波含量、三相不平衡度等關(guān)鍵指標(biāo),。通過測量與分析,，它能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)電能質(zhì)量問題，如電壓波動(dòng),、諧波污染等,，為運(yùn)維人員提供及時(shí)的告警信息，此外,，電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置的數(shù)據(jù)記錄功能還可為后續(xù)的故障排查和電能質(zhì)量治理提供有力支持,。

4.3. Ⅱ型網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測裝置

Ⅱ型網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測裝置搭配探針軟件能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)流量和數(shù)據(jù)包，通過探針軟件的深度分析,，識(shí)別和記錄潛在的網(wǎng)絡(luò)安全威脅和異常行為,，及時(shí)發(fā)出警報(bào)并采取相應(yīng)措施，從而有效防止網(wǎng)絡(luò)攻擊,、數(shù)據(jù)泄露和系統(tǒng)故障,，為系統(tǒng)的可靠運(yùn)行提供堅(jiān)強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)安全支撐。

5. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本項(xiàng)使用基于國產(chǎn)操作系統(tǒng)的分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)Acrel-1000DP,，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用分層分布式,，分成站控層、通信層和設(shè)備層,。

站控層負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行集中管理和控制,。操作員可以實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與處理,，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的智能調(diào)度與優(yōu)化。

通信層負(fù)責(zé)信息傳遞與數(shù)據(jù)交互,，確保各個(gè)設(shè)備和系統(tǒng)組件之間能夠無縫連接和協(xié)同工作,，此外，通信層還可以支持多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),，適應(yīng)不同規(guī)模和需求的應(yīng)用場景,，保證系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性。

設(shè)備層涵蓋了各種傳感器,、執(zhí)行器和控制器等硬件設(shè)備,。這些設(shè)備負(fù)責(zé)采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)并執(zhí)行控制指令,，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作的核心。

圖5.1系統(tǒng)拓?fù)鋱D

6. 現(xiàn)場圖片

圖6.1 預(yù)制艙（高壓室,、低壓室,、二次設(shè)備室）

               圖6.2 高壓柜                       圖6.3 二次設(shè)備組屏              

7. 系統(tǒng)功能

7.1. 實(shí)時(shí)監(jiān)測

系統(tǒng)可以直觀的展示新建光伏電站的一次系統(tǒng)圖，實(shí)時(shí)顯示采集到的各類數(shù)據(jù),，包括電站內(nèi)開關(guān)柜和故障解列,、防孤島裝置等二次設(shè)備的電壓、電流,、功率等關(guān)鍵參數(shù),，以及開關(guān)柜內(nèi)斷路器、手車的分合狀態(tài)等,。

圖7.1 實(shí)時(shí)監(jiān)測

7.2. 逆變器監(jiān)測

逆變器數(shù)據(jù)監(jiān)測功能是光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵組成部分,，它負(fù)責(zé)收集、分析和處理逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù),，包括電壓,、電流、功率和溫度等參數(shù),，以確保光伏發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,，通過數(shù)據(jù)監(jiān)測，用戶可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)異常,，進(jìn)行故障診斷與維護(hù),，提高系統(tǒng)的整體效率與可靠性。

圖7.2 逆變器監(jiān)測

7.3. 電能質(zhì)量在線監(jiān)測

系統(tǒng)可以對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量包括穩(wěn)態(tài)狀態(tài)和暫態(tài)狀態(tài)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測,，使管理人員實(shí)時(shí)掌握供電系統(tǒng)電能質(zhì)量情況,，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除供電不穩(wěn)定因素。在供電系統(tǒng)主界面上應(yīng)能實(shí)時(shí)顯示各電能質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)的監(jiān)測裝置通信狀態(tài),、各監(jiān)測點(diǎn)的A/B/C相電壓總畸變率,、三相電壓不平衡度百分比和正序/負(fù)序/零序電壓值、三相電流不平衡度百分比和正序/負(fù)序/零序電流值,。

圖7.3 電能質(zhì)量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測界面

7.4. 調(diào)度上傳

系統(tǒng)通過遠(yuǎn)動(dòng)裝置,、縱向加密裝置將采集到的光伏電站信息安全上傳至湖州地調(diào)，為保證數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的安全,，配置了網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測裝置搭配探針軟件,，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流量、異常行為和潛在威脅進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和分析,，以實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏電站信息網(wǎng)絡(luò)的保護(hù),，確保信息傳輸?shù)目煽啃院桶踩浴?/span>

圖7.4 數(shù)據(jù)上傳調(diào)度

7.5. 電力安全防護(hù)

為了確保系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)作,，在驗(yàn)收前需要結(jié)合網(wǎng)安設(shè)備對(duì)監(jiān)控主機(jī),、交換機(jī),、網(wǎng)關(guān)和調(diào)度系統(tǒng)之間的網(wǎng)絡(luò)安全進(jìn)行測試。針對(duì)監(jiān)控主機(jī),，需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)白名單,、登陸事件、關(guān)鍵目錄/文件篡改行為進(jìn)行檢測,，同時(shí)識(shí)別網(wǎng)絡(luò)端口潛在的安全風(fēng)險(xiǎn),，包括非法端口、網(wǎng)絡(luò)外聯(lián)等問題,；交換機(jī)作為數(shù)據(jù)流量的樞紐,，需要檢測是否能夠有效防御網(wǎng)絡(luò)攻擊，檢驗(yàn)功能包括配置變更,、修改用戶名密碼,、登陸事件、網(wǎng)口up/down,、交換機(jī)離線/上線等,；對(duì)于遠(yuǎn)動(dòng)網(wǎng)關(guān)的驗(yàn)收，主要在于確保數(shù)據(jù)傳輸過程中的安全,，主要檢驗(yàn)功能包括網(wǎng)絡(luò)白名單,、登陸事件、關(guān)鍵目錄/文件篡改行為,、網(wǎng)絡(luò)外聯(lián)和開放非法端口事件,。

圖7.5 網(wǎng)安設(shè)備安全功能驗(yàn)收

8. 結(jié)語

分布式屋頂光伏系統(tǒng)作為可再生能源的重要組成部分，近年來迅速發(fā)展,。系統(tǒng)通過在建筑物的屋頂安裝太陽能板來將太陽能轉(zhuǎn)化為電能,，既可供建筑自身使用，也可并入電網(wǎng),，從技術(shù)角度分析,，分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)的引入使得用戶可以實(shí)時(shí)監(jiān)測發(fā)電情況，優(yōu)化能源使用,，確保系統(tǒng)的運(yùn)行與維護(hù),，進(jìn)一步結(jié)合儲(chǔ)能系統(tǒng)后，還能提升用戶的用電自主性,，增加對(duì)電網(wǎng)的獨(dú)立性,。