安科瑞 劉邁

　　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,，同時減輕對環(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,；電纜用于連接各個組件；而監(jiān)控系統(tǒng)則用于主要用于實時監(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,，擁有全自動生產(chǎn)線、強大的技術(shù)實力以及經(jīng)驗豐富的管理隊伍,，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)電項目（以下簡稱“本項目"）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,，項目預(yù)計首年發(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,，采用高供高計計量方式,。

圖2.1 一次主接線圖（現(xiàn)狀）

　　3. 分布式光伏設(shè)計

　　本項目利用浙江安吉成新照明電器有限公司6個廠房屋頂，合計約24000平方米，建設(shè)總裝機規(guī)模為3234.465kWp的光伏發(fā)電項目,。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)為一個光伏組串,，并聯(lián)組串?dāng)?shù)共298串,，組串式逆變器10臺，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

　　本項目配置了Acrel-1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng),，實現(xiàn)對光伏電站的集中管理,，包括設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測、故障報警,、運行參數(shù)設(shè)置等,，并通過遠動網(wǎng)關(guān)將光伏電站的信息上傳到調(diào)度中心。

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

　　4.1. 二次電氣設(shè)備

　　1）線路保護裝置

　　線路保護裝置主要功能是確保電氣設(shè)備的安全運行,。裝置實時監(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，線路保護裝置會迅速切斷電源,，從而防止設(shè)備損壞和火災(zāi)風(fēng)險,。

　　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與電網(wǎng)斷開連接,，會形成孤島狀態(tài),，這種狀態(tài)可能造成分布式電源不可控,、電網(wǎng)恢復(fù)時的電壓和頻率不匹配等問題。防孤島裝置通過實時監(jiān)測電網(wǎng)狀態(tài),，一旦檢測到電網(wǎng)斷電,，能夠在規(guī)定的時間內(nèi)迅速切斷分布式電源與電網(wǎng)的連接，同時,，防孤島裝置還具有多種保護功能,，如高頻、低頻,、過電壓,、低電壓保護等，能保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行,。

　　3）故障解列裝置

　　裝置能夠監(jiān)測電網(wǎng)的實時狀態(tài),，一旦檢測到異常或故障信號,，如短路,、過載等，它會立即啟動,，將故障儲能單元或設(shè)備與電網(wǎng)斷開,，既能防止故障設(shè)備對電網(wǎng)造成進一步損害，也確保其他正常運行的儲能單元繼續(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監(jiān)測儲能站接入電網(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,，它能夠及時發(fā)現(xiàn)電能質(zhì)量問題，如電壓波動,、諧波污染等,，為運維人員提供及時的告警信息,，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

　?、蛐途W(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測裝置搭配探針軟件能夠?qū)崟r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，識別和記錄潛在的網(wǎng)絡(luò)安全威脅和異常行為,，及時發(fā)出警報并采取相應(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)的可靠運行提供堅強的網(wǎng)絡(luò)安全支撐,。

　　5. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　本項使用基于國產(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,。

　　站控層負責(zé)對整個系統(tǒng)進行集中管理和控制。操作員可以實時監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài),，進行數(shù)據(jù)分析與處理,，從而實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的智能調(diào)度與優(yōu)化。

　　通信層負責(zé)信息傳遞與數(shù)據(jù)交互,，確保各個設(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)拓撲結(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)備負責(zé)采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)并執(zhí)行控制指令，是實現(xiàn)自動化操作的核心,。

圖5.1系統(tǒng)拓撲圖

　　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. 實時監(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,，實時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 實時監(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)中的一個關(guān)鍵組成部分，它負責(zé)收集,、分析和處理逆變器的運行數(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)定運行，通過數(shù)據(jù)監(jiān)測,，用戶可以及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)異常,，進行故障診斷與維護,，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)可以對整個供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量包括穩(wěn)態(tài)狀態(tài)和暫態(tài)狀態(tài)進行持續(xù)監(jiān)測,，使管理人員實時掌握供電系統(tǒng)電能質(zhì)量情況,，以便及時發(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)能實時顯示各電能質(zhì)量監(jiān)測點的監(jiān)測裝置通信狀態(tài),、各監(jiān)測點的A/B/C相電壓總畸變率,、三相電壓不平衡度百分比和正序/負序/零序電壓值、三相電流不平衡度百分比和正序/負序/零序電流值,。

圖7.3 電能質(zhì)量實時數(shù)據(jù)監(jiān)測界面

　　7.4. 調(diào)度上傳

　　系統(tǒng)通過遠動裝置,、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,，對網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流量、異常行為和潛在威脅進行實時監(jiān)測和分析,，以實現(xiàn)對光伏電站信息網(wǎng)絡(luò)的保護,，確保信息傳輸?shù)目煽啃院桶踩浴?/p>

圖7.4 數(shù)據(jù)上傳調(diào)度

　　7.5. 電力安全防護

　　為了確保系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運作,，在驗收前需要結(jié)合網(wǎng)安設(shè)備對監(jiān)控主機,、交換機、網(wǎng)關(guān)和調(diào)度系統(tǒng)之間的網(wǎng)絡(luò)安全進行測試,。針對監(jiān)控主機,，需要對網(wǎng)絡(luò)白名單、登陸事件,、關(guān)鍵目錄/文件篡改行為進行檢測,，同時識別網(wǎng)絡(luò)端口潛在的安全風(fēng)險，包括非法端口,、網(wǎng)絡(luò)外聯(lián)等問題,；交換機作為數(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,、交換機離線/上線等；對于遠動網(wǎng)關(guān)的驗收,，主要在于確保數(shù)據(jù)傳輸過程中的安全,，主要檢驗功能包括網(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,，近年來在中國乃至全球范圍內(nèi)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時監(jiān)測發(fā)電情況,，優(yōu)化能源使用,，確保系統(tǒng)的運行與維護，進一步結(jié)合儲能系統(tǒng)后,，還能提升用戶的用電自主性,，增加對電網(wǎng)的獨立性。

　　參考文獻

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