摘 要：分布式光伏項(xiàng)目作為清潔能源轉(zhuǎn)型的核心實(shí)踐,，通過創(chuàng)新性空間利用與技術(shù)創(chuàng)新，破解了能源開發(fā)與土地資源約束的矛盾,。在高速公路沿線閑置空地建設(shè)光伏電站,，充分發(fā)揮其分散化布局、權(quán)屬清晰的特點(diǎn),，既避免與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)及城市建設(shè)爭地,，又實(shí)現(xiàn)“土地增值”與“綠色能源生產(chǎn)”雙目標(biāo)。防孤島保護(hù)作為保障電網(wǎng)安全運(yùn)行的核心設(shè)備,，可以防止電網(wǎng)斷電時(shí)光伏系統(tǒng)仍持續(xù)向電網(wǎng)供電（即“孤島效應(yīng)”）,，具有保護(hù)運(yùn)維人員、電網(wǎng)與設(shè)備安全,，維持電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行等功能,。

關(guān)鍵詞：分布式光伏；高速公路,；防孤島保護(hù)

1.                      概述

在全球能源結(jié)構(gòu)向低碳化轉(zhuǎn)型的背景下,，分布式光伏發(fā)電憑借其靈活性與清潔性，成為推動(dòng)可再生能源規(guī)?；瘧?yīng)用的核心路徑,。[1]然而，傳統(tǒng)光伏項(xiàng)目面臨土地資源緊缺的瓶頸,，而高速公路沿線閑置空地為這一難題提供了創(chuàng)新解決方案,。

在分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中,，防孤島保護(hù)裝置是保障電網(wǎng)安全運(yùn)行的核心技術(shù)。[3]其通過主動(dòng)鎖相環(huán)與頻率偏移注入技術(shù),，實(shí)時(shí)監(jiān)測電網(wǎng)狀態(tài),，一旦檢測到電網(wǎng)斷電，可在0.2秒內(nèi)切斷光伏輸出,，避免孤島效應(yīng)引發(fā)的觸電風(fēng)險(xiǎn)與設(shè)備損壞,。

廣西大塘至浦北高速公路光伏發(fā)電項(xiàng)目（以下簡稱“本項(xiàng)目”）是響應(yīng)國家“優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，提供更加清潔,、可靠的能源”的號(hào)召,，投資建設(shè)的分布式光伏發(fā)電應(yīng)用示范項(xiàng)目。

本項(xiàng)目位于欽州市大塘至浦北高速公路浦北縣浦北互通路段,，利用高速公路沿線邊坡建設(shè)分布式光伏發(fā)電站,，項(xiàng)目采用“全額上網(wǎng)”模式，利用高速公路沿線斜坡建設(shè)分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目,，總建設(shè)規(guī)模約為3.31MWp,。通過原有10KV六橋線接入電網(wǎng)的接入系統(tǒng)，屬于欽州市供電公司管理范圍,。

本期項(xiàng)目采用高效光伏組件,，總?cè)萘繛?/span>3.31WM，本項(xiàng)目電量結(jié)算原則為：全額上網(wǎng),。項(xiàng)目計(jì)劃2025年4月底建成投產(chǎn),。本項(xiàng)目二次設(shè)計(jì)選用安科瑞Acrel-1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)解決方案，光伏監(jiān)控平臺(tái)在配套操作系統(tǒng)下運(yùn)行,，使得本地保護(hù),、監(jiān)控方案更為穩(wěn)定可靠。通過本次分布式光伏的投建與實(shí)施,，為用戶提供了清潔,、可再生的電力能源，有助于減少對傳統(tǒng)能源的依賴,，降低碳排放,。

本文介紹光伏電站接入系統(tǒng)方案的論證，系統(tǒng)繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置,、系統(tǒng)通信,、系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化方案研究等。

圖1 項(xiàng)目現(xiàn)場圖

2.                      解決方案

本項(xiàng)目為屋頂分布式光伏項(xiàng)目,，該期項(xiàng)目的容量為3.31MW,，項(xiàng)目采用全額上網(wǎng)的消納方式。新增并網(wǎng)點(diǎn)設(shè)置光伏出線柜柜，計(jì)量柜,，PT柜,，光伏進(jìn)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)電逆變器電源電壓為800V,，經(jīng)箱變升壓變升壓至10kV后,通過高壓電纜接入新增的10kV光伏進(jìn)線柜,通過并網(wǎng)柜并入原有10KV六橋線,。項(xiàng)目采用Acrel-1000DP光伏監(jiān)控平臺(tái)。監(jiān)控平臺(tái)具有對全站數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)觀測,、事故告警提示等功能,。

圖2 項(xiàng)目電站編號(hào)圖

3.                      技術(shù)方案

本項(xiàng)目規(guī)模約為3.31MWp，利用高速公路沿線空地建設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng),，關(guān)鍵設(shè)備光伏組件、逆變器,、變壓器等采用國內(nèi)產(chǎn)品,。分布式光伏系統(tǒng)所發(fā)電量采用全額上網(wǎng)。本項(xiàng)目光伏發(fā)電系統(tǒng)所輸出的直流電經(jīng)組串式逆變器轉(zhuǎn)換成交流電后,，就地升壓至10KV,，經(jīng)開關(guān)柜通過1回出線接入至一次倉10KV并網(wǎng)柜母線，并網(wǎng)柜傳輸光伏發(fā)電至柱上開關(guān)進(jìn)行并網(wǎng),。本工程規(guī)劃擬建裝機(jī)容量為3.972MWp,，交流側(cè)容量為3.31MW，按照光伏電站使用壽命25年進(jìn)行計(jì)算得到,，本項(xiàng)目平均每年發(fā)電容量為464.23KWh,，25年總共發(fā)電量為11605.73KWh，計(jì)劃投產(chǎn)時(shí)間2025年,，擬采用“全額上網(wǎng)”模式,。

4.1升壓變壓器及高低壓配電設(shè)備

本項(xiàng)目配備1臺(tái)三相交流1000KVA的干式變壓器、兩臺(tái)三相交流800KVA的干式變壓器,、一臺(tái)三相交流500KVA的干式變壓器,、一臺(tái)三相交流630KVA的干式變壓器。額定電壓10.5±2×2.5%/0.8kV,，接線組別為 Dy11,。交流頻率為50Hz,可以戶外使用，能效等級(jí)滿足國家規(guī)范要求,。

圖3 新建光伏一次圖

4.2繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置

本光伏電站內(nèi)主要電氣設(shè)備采用微機(jī)保護(hù),，以滿足信息上送。元件保護(hù)按照《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》（GB14285－2006）配置,。

1）防孤島檢測

本項(xiàng)目配置的AM5SE-IS防孤島裝置主要用于35KV,、10KV以及低壓380V光伏發(fā)電,、燃?xì)獍l(fā)電等新能源并網(wǎng)供電系統(tǒng)。具有三段式過流保護(hù),、反時(shí)限保護(hù),、兩段式零序IO過流/IO反時(shí)限過流保護(hù)等保護(hù)功能。防孤島裝置具有以下作用1：保護(hù)人員安全：在電網(wǎng)或光伏側(cè)失電時(shí),，防孤島裝置能迅速動(dòng)作,，切斷并網(wǎng)點(diǎn)，避免維修人員在不知情的情況下接觸帶電部分,，從而保障其生命安全,。2：防止電網(wǎng)沖擊和設(shè)備損壞：通過快速切斷連接，防孤島裝置防止了孤島效應(yīng)可能導(dǎo)致的電壓和頻率異常,，從而避免了這些異常對電網(wǎng)和光伏設(shè)備造成的沖擊和損壞,。3：提高系統(tǒng)可靠性：通過實(shí)時(shí)監(jiān)測和快速響應(yīng)，防孤島裝置有助于維持光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,，從而提高其與大電網(wǎng)的功率平衡,，增強(qiáng)系統(tǒng)的整體可靠性。

分布式光伏項(xiàng)目逆變器必須具備快速檢測孤島且監(jiān)測到孤島后立即斷開與電網(wǎng)連接的能力,，其防孤島方案應(yīng)與繼電保護(hù)配置,、安全自動(dòng)裝置和低電壓檢測裝置等相配合，時(shí)間上相匹配,。符合國家電網(wǎng)的相應(yīng)規(guī)定,。

2）       并網(wǎng)線路繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝

分布式光伏項(xiàng)目線路發(fā)生短路故障時(shí)，線路保護(hù)應(yīng)快速動(dòng)作,，瞬時(shí)跳開相應(yīng)并網(wǎng)點(diǎn)斷路器,，滿足全線故障快速可靠切除故障的要求。安裝光伏發(fā)電項(xiàng)目的用戶變電站10kV母線應(yīng)配置故障解列裝置,，實(shí)現(xiàn)頻率電壓異常緊急控制功能,，跳開相應(yīng)斷路器（專用開關(guān)）。

3）       電能質(zhì)量監(jiān)測裝置

分布式光伏項(xiàng)目對接入國網(wǎng)的電能質(zhì)量有著相應(yīng)的要求,。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn),，光伏發(fā)電項(xiàng)目的電能質(zhì)量應(yīng)符合《GB/T 15543-2008 光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)的電能質(zhì)量參數(shù),，包括電壓,、電流、頻率,、諧波含量等,，以確保光伏發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行和電能質(zhì)量的可靠性。

4）       AGC/AVC裝置

根據(jù)南網(wǎng)調(diào)度部門的設(shè)計(jì)要求分布式光伏項(xiàng)目對接入南網(wǎng)需要滿足《光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定（GB/T 29319-2024）》。配置AGC/AVC裝置可以實(shí)現(xiàn)對逆變器有功功率和無功功率進(jìn)行調(diào)節(jié),，滿足設(shè)計(jì)所要求的“四可(可觀,、可測、可控,、可調(diào)）”,。

圖4 AGC/AVC采集配置圖

5）       態(tài)勢感知裝置

根據(jù)《南方電網(wǎng)分布式新能源并網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全防拍方案》（辦總調(diào)（2022）7號(hào)附件1）分布式新能源場站配置配網(wǎng)安全防護(hù)裝置，并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全威脅的實(shí)時(shí)監(jiān)測與審計(jì),，上送電力監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢感知系統(tǒng),。配置態(tài)勢感知裝置能夠及時(shí)的監(jiān)測出潛在風(fēng)險(xiǎn)，在遭遇風(fēng)險(xiǎn)攻擊時(shí)能夠及時(shí)發(fā)出告警,。

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

本項(xiàng)目光伏電站配置一套綜合自動(dòng)化系統(tǒng),，采用安科瑞電氣股份有限公司所提供的Acrel-1000DP分布式光伏電力監(jiān)控系統(tǒng)具有保護(hù)、控制,、通信,、測量等功能，可實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng),、開關(guān)站的全功能綜合自動(dòng)化管理,。本項(xiàng)目逆變器、高低壓設(shè)備等狀態(tài)信號(hào)均接入本監(jiān)控系統(tǒng),。

本項(xiàng)目光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)包括兩部分：站控層和就地層,，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為開放式分層,、分布式結(jié)構(gòu),。

監(jiān)控系統(tǒng)通過以太網(wǎng)與就地層相連,就地層按照不同的功能、系統(tǒng)劃分,，以相對獨(dú)立的方式分散在逆變器區(qū)域或箱變中,，在站控層及網(wǎng)絡(luò)失效的情況下，就地層仍能獨(dú)立完成就地各電氣設(shè)備的監(jiān)測,。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通過遠(yuǎn)動(dòng)工作站GPRS公網(wǎng)與六安市電力公司實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊,。

站控層由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接的服務(wù)器、操作員站,、遠(yuǎn)動(dòng)站等組成,，提供站內(nèi)運(yùn)行的人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)管理控制就地層設(shè)備等功能,，形成全站監(jiān)控,、管理中心，并具備與遠(yuǎn)方控制中心通信的接口,。

就地層設(shè)備由智能測控單元,、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通訊單元、逆變器數(shù)據(jù)采集單元、多功能電能表等構(gòu)成,，主要電氣設(shè)備包括逆變器,、箱變、并網(wǎng)開關(guān),。它直接采集處理現(xiàn)場的原始數(shù)據(jù),，通過網(wǎng)絡(luò)傳送給站控層監(jiān)控主站，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、同步檢測等,，最后對設(shè)備進(jìn)行操作控制,。

站控層與就地層之間的通訊網(wǎng)絡(luò)采用GPRS無線通訊網(wǎng)絡(luò)。

每個(gè)光伏發(fā)電單元配帶無線發(fā)射功能的數(shù)據(jù)采集裝置,，采集每組光伏組件數(shù)據(jù),，逆變器參數(shù)，測控裝置,、智能計(jì)量表計(jì)的數(shù)據(jù),，打包后通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸給監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)視。

圖5 監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)功能

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

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，供用戶選擇對應(yīng)配電房對應(yīng)光伏組件或高壓部分進(jìn)行查看,。

圖6 實(shí)時(shí)監(jiān)測一次干線功能圖

4.2.                      光字牌監(jiān)測

在光字牌監(jiān)測圖中,，可以直接查看各個(gè)保護(hù)裝置的遙信狀態(tài)信息?？梢愿鶕?jù)這些信息監(jiān)測現(xiàn)場電力運(yùn)行是否出現(xiàn)事故以及告警信息,，同時(shí)可以查看斷路器的狀態(tài)，方便用戶監(jiān)測全站的開關(guān)狀態(tài),。

圖7 光字牌監(jiān)測功能圖

4.3.                      實(shí)時(shí)曲線監(jiān)測

在實(shí)時(shí)曲線監(jiān)測界面中,，用戶可以根據(jù)需求直接選擇所想要查看的數(shù)據(jù),，選擇后可在界面中實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)的變化，方便用戶分析數(shù)據(jù)的變化情況,，目前實(shí)時(shí)曲線支持最多四條曲線同時(shí)變化顯示,。

圖8 實(shí)時(shí)曲線監(jiān)測功能圖

4.4.                      實(shí)時(shí)報(bào)表監(jiān)測

在實(shí)時(shí)報(bào)表監(jiān)測界面中，用戶可以根據(jù)需求直接選擇所想要查看數(shù)據(jù)的設(shè)備,，能查詢各回路或設(shè)備實(shí)時(shí)的運(yùn)行參數(shù),，報(bào)表中顯示的電參量信息應(yīng)包括：各相電流、三相電壓,、總功率因數(shù),、總有功功率、總無功功率,、電能,，遙信量等。遙測量包括實(shí)時(shí)值（處于不同狀態(tài)時(shí)應(yīng)給以不同顏色區(qū)分）,、測點(diǎn)狀態(tài)（越限,、置入、通信異常等）,、日最值及其發(fā)生時(shí)間,、日平均值等。遙信量包括實(shí)時(shí)值（處于不同狀態(tài)時(shí)應(yīng)給以不同顏色區(qū)分）,、測點(diǎn)狀態(tài)（置入,、通信異常等）、日變位次數(shù)等,，報(bào)表可以導(dǎo)出和打印,。

圖9 實(shí)時(shí)報(bào)表監(jiān)測功能圖

5.                      結(jié)語

在“雙碳”背景下，隨著分布式新能源的廣泛建設(shè),，高速公路的陸域經(jīng)濟(jì)得到了國家的相關(guān)政策的支持,，展開了對陸域經(jīng)濟(jì)光伏發(fā)電項(xiàng)目整體運(yùn)行模式的創(chuàng)新研究,，深入挖掘高速公路陸域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的潛力,。[3]本項(xiàng)目積極響應(yīng)了國家的號(hào)召，大力發(fā)展高速公路陸域光伏建設(shè),，在發(fā)展的同時(shí)需要符合當(dāng)?shù)毓╇娋謱﹄娏Π踩囊?。因此分布式光伏并網(wǎng)過程中需要使用到一套安全可靠的分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)解決方案，我司的電力監(jiān)控系統(tǒng)方案能夠?yàn)橛脩?、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，具有能夠推動(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)度管理的體系。

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