摘 要：人類對地球傳統(tǒng)能源需求的增加給環(huán)境帶來了致命負擔,。太陽能的開發(fā)利用為人類開辟了一條兼顧發(fā)展與生態(tài)的新路徑,，其中分布式光伏的興起尤為關鍵。作為能源利用方式的革新，分布式光伏通過“就近發(fā)電,、就近消納”的靈活模式，不僅有效降低了傳統(tǒng)化石能源的依賴程度,，更在推動清潔能源體系構建,、促進能源結(jié)構轉(zhuǎn)型中扮演著重要角色，為全球減碳目標的實現(xiàn)注入了新動能,。為保證光伏發(fā)電的安全性,，需要采用一套既能夠保證發(fā)電的安全性，又能夠保證發(fā)電的質(zhì)量的優(yōu)質(zhì)性的保護方案,。

關鍵詞：分布式光伏,；減碳目標；“就近發(fā)電,、就近消納”

1.                      概述

在分布式光伏是一種以太陽能光伏發(fā)電為基礎的電力供應方式,，與傳統(tǒng)的集中式光伏發(fā)電不同，分布式光伏分布在用戶集中的地區(qū),，是更加靈活,、高效的光伏發(fā)電系統(tǒng)。[1]光伏發(fā)電具有顯著的能源,、環(huán)保和經(jīng)濟效益,，是優(yōu)質(zhì)的綠色能源之一，在我國平均日照條件下安裝1 千瓦光伏發(fā)電系統(tǒng),，1 年可發(fā)出1200 度電,，可減少煤炭(標準煤)使用量約400 千克，減少二氧化碳排放約1 噸,。根據(jù)世界自然基金會研究結(jié)果：從減少二氧化碳效果而言,，安裝1平米光伏發(fā)電系統(tǒng)相當于植樹造林100 平米，目前發(fā)展光伏發(fā)電等可再生能源是根本上解決霧霾,、酸雨等環(huán)境問題的有效手段之一,。[2]

大塘至浦北高速公路光伏發(fā)電項目（以下簡稱“本項目”）是響應國家“優(yōu)化能源結(jié)構，提供更加清潔,、可靠的能源”的號召,，投資建設的分布式光伏發(fā)電應用示范項目。

本項目位于欽州市大塘至浦北高速公路浦北縣大茅垌路段,，利用高速公路沿線邊坡建設分布式光伏發(fā)電站,，項目采用“全額上網(wǎng)”模式，利用高速公路沿線斜坡建設分布式光伏發(fā)電項目,，總建設規(guī)模約為4.08MWp,。通過原有10KV更山支52+1號桿接入電網(wǎng)的接入系統(tǒng),，屬于欽州市供電公司管理范圍。

本期項目采用高效光伏組件,，總?cè)萘繛?/span>4.08MW,，本項目電量結(jié)算原則為：全額上網(wǎng)。項目計劃2025年4月底建成投產(chǎn),。本項目二次設計選用安科瑞Acrel-1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)解決方案,，光伏監(jiān)控平臺在配套操作系統(tǒng)下運行，使得本地保護,、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)繼電保護及安全自動裝置、系統(tǒng)通信,、系統(tǒng)調(diào)度自動化方案研究等,。

圖1 項目現(xiàn)場圖

2.                      解決方案

本項目為屋頂分布式光伏項目，該期項目的容量為4.08MW,，項目采用全額上網(wǎng)的消納方式,。新增并網(wǎng)點設置光伏出線柜柜，計量柜,，PT柜，光伏進線柜,。新增的光伏系統(tǒng)配置自動化系統(tǒng),，實時采集并網(wǎng)信息，信息上傳至當?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光伏進線柜,通過并網(wǎng)柜并入原有10KV六橋線。項目采用Acrel-1000DP光伏監(jiān)控平臺,。監(jiān)控平臺具有對全站數(shù)據(jù)的實時觀測,、事故告警提示等功能。

圖2 項目電站編號圖

3.                      技術方案

本項目規(guī)模約為4.08MWp,，利用高速公路沿線空地建設光伏發(fā)電系統(tǒng),，關鍵設備光伏組件、逆變器,、變壓器等采用國內(nèi)優(yōu)質(zhì)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)電至柱上開關進行并網(wǎng)。本工程規(guī)劃擬建裝機容量為4.896MWp,，交流側(cè)容量為4.08MW,，按照光伏電站使用壽命25年進行計算得到，本項目平均每年發(fā)電容量為559.41KWh,，25年總共發(fā)電量為13985.27KWh,，計劃投產(chǎn)時間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備

本項目配備一臺三相交流1000KVA的干式變壓器,、一臺三相交流800KVA的干式變壓器、一臺三相交流500KVA的干式變壓器,、一臺三相交流630KVA的干式變壓器,、五臺三相交流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，能效等級滿足國家規(guī)范要求,。

圖3 新建光伏一次圖

4.2繼電保護及安全自動裝置

本光伏電站內(nèi)主要電氣設備采用微機保護,，以滿足信息上送。元件保護按照《繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程》（GB14285－2006）配置,。

1）防孤島檢測

分布式電源應具備快速監(jiān)測孤島且立即斷開與電網(wǎng)連接的能力,，防孤島保護動作時間不大于2S,其防孤島保護應與配電網(wǎng)側(cè)線路重合閘和安全自動裝置動作時間相配合。在本光伏電站并網(wǎng)點裝設防孤島保護裝置,，防止產(chǎn)生非計劃性孤島,。

2）       并網(wǎng)線路繼電保護及安全自動裝

分布式光伏項目線路發(fā)生短路故障時，線路保護應快速動作,，瞬時跳開相應并網(wǎng)點斷路器,，滿足全線故障快速可靠切除故障的要求。安裝光伏發(fā)電項目的用戶變電站10kV母線應配置故障解列裝置,，實現(xiàn)頻率電壓異常緊急控制功能,，跳開相應斷路器（專用開關）。

3）       電能質(zhì)量監(jiān)測裝置

根據(jù)Q/GDW10651—2015《電能質(zhì)量評估技術導則》的相關要求,；通過10(6)kV～35kV電壓等級并網(wǎng)的變流器類型電源應在公共連接點裝設滿足GB/T19862要求的電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置,，以滿足接入福建電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測子站通信機的接入規(guī)范，對電壓,、頻率,、諧 波,、功率因數(shù)等電能質(zhì)量參數(shù)進行監(jiān)測，電能質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)應至少保存一年,。

光伏電站應滿足《國網(wǎng)湖北電力做好中低壓分布式電源接入系統(tǒng)優(yōu)質(zhì)服務指導意見》有關電能質(zhì)量要求的規(guī)定,，當接入配電網(wǎng)的分布式電源導致公共連接點 電能質(zhì)量不滿足相關要求時，運營管理方應在規(guī)定時間內(nèi)采取改善電能質(zhì)量措施,，未采取治理措施或采取改善措施后電能質(zhì)量仍無法滿足要求時,，電網(wǎng)運營管理部門采取斷開該分布式電源管控措施，直至電能質(zhì)量滿足要求時方可重新并網(wǎng),。

通過10KV電壓等級并網(wǎng)的分布式電源,，應具備低電壓穿越能力和高電壓穿越能力，高低 電壓穿越的考核曲線應滿足現(xiàn)行技術規(guī)范要求,。

通過10(6)kV～35kV電壓等級并網(wǎng)的分布式電源,，應在并網(wǎng)運行后6個月內(nèi)向縣供電公司提供運行特性檢測報告，檢測結(jié)果應符合Q/GDW10651—2015《電能質(zhì)量評估技術導則》的相  關要求,。分布式電源接入電網(wǎng)的檢測點為電源并網(wǎng)點,，應由具有相應資質(zhì)的單位或部門進行檢測，并在檢測前將檢測方案報縣供電公司調(diào)控中心備案,。

在新(擴)建諧波源用戶投運后,，縣供電公司營銷部組織對用戶諧波進行測試。如發(fā)現(xiàn)評估不超標而實測超標的用戶,，縣供電公司營銷部應對該用戶下發(fā)諧波整改通知,，及時落實用戶諧波治理措施。

4）       AGC/AVC裝置

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

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)絡安全防拍方案》（辦總調(diào)（2022）7號附件1）分布式新能源場站配置配網(wǎng)安全防護裝置,，并實現(xiàn)網(wǎng)絡安全威脅的實時監(jiān)測與審計,，上送電力監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡安全態(tài)勢感知系統(tǒng),。配置態(tài)勢感知裝置能夠及時的監(jiān)測出潛在風險,，在遭遇風險攻擊時能夠及時發(fā)出告警。

圖4 態(tài)勢感知配置圖

4.                      系統(tǒng)結(jié)構

本項目光伏電站配置一套綜合自動化系統(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,、控制、通信,、測量等功能,，可實現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng),、開關站的全功能綜合自動化管理。本項目逆變器,、高低壓設備等狀態(tài)信號均接入本監(jiān)控系統(tǒng),。

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

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)絡失效的情況下，就地層仍能獨立完成就地各電氣設備的監(jiān)測,。計算機監(jiān)控系統(tǒng)通過遠動工作站GPRS公網(wǎng)與欽州市電力公司實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊,。

站控層由計算機網(wǎng)絡連接的服務器、操作員站,、遠動站等組成,，提供站內(nèi)運行的人機界面，實現(xiàn)管理控制就地層設備等功能,，形成全站監(jiān)控,、管理中心，并具備與遠方控制中心通信的接口,。

就地層設備由智能測控單元,、網(wǎng)絡系統(tǒng)通訊單元、逆變器數(shù)據(jù)采集單元,、多功能電能表等構成,，主要電氣設備包括逆變器、箱變,、并網(wǎng)開關,。它直接采集處理現(xiàn)場的原始數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡傳送給站控層監(jiān)控主站,，同時接收站控層發(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,，最后對設備進行操作控制。

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

每個光伏發(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,、智能計量表計的數(shù)據(jù),，打包后通過無線網(wǎng)絡傳輸給監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)視。

圖5 監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構圖系統(tǒng)功能

4.1.                      實時監(jiān)測

Acrel-1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)人機界面友好,，能夠以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態(tài),，實時監(jiān)測各回路電壓、電流,、功率,、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器,、隔離開關,、地刀等合、分閘狀態(tài)及有關故障,、告警等信號,。同時可以設計整體界面，供用戶選擇對應配電房對應光伏組件或高壓部分進行查看,。

圖6 實時監(jiān)測主界面功能圖

4.2.                      電能質(zhì)量監(jiān)視

在電能質(zhì)量監(jiān)控圖中,，可以直接查看電流電壓總有效值、電壓波動,、電壓總畸變,、正反向有功電能、有功,、無功功率等電能質(zhì)量信息,。可以根據(jù)這些信息監(jiān)測現(xiàn)場電能的質(zhì)量,，及時的做出應對方案,。

圖7 電能質(zhì)量監(jiān)視界面圖面功能圖

4.3.                      實時曲線監(jiān)測

在實時曲線監(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時顯示數(shù)據(jù)的變化,，方便用戶分析數(shù)據(jù)的變化情況，目前實時曲線支持最多四條曲線同時變化顯示,。

圖8 實時曲線監(jiān)測功能圖

4.4.                      實時報表監(jiān)測

在實時報表監(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)的設備，能查詢各回路或設備實時的運行參數(shù),，報表中顯示的電參量信息應包括：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,。遙測量包括實時值（處于不同狀態(tài)時應給以不同顏色區(qū)分）、測點狀態(tài)（越限,、置入,、通信異常等）、日最值及其發(fā)生時間,、日平均值等,。遙信量包括實時值（處于不同狀態(tài)時應給以不同顏色區(qū)分）、測點狀態(tài)（置入,、通信異常等）,、日變位次數(shù)等，報表可以導出和打印,。

圖9 實時報表監(jiān)測功能圖

5.                      結(jié)語

太陽能光伏發(fā)電市場規(guī)模在過去紀念里持續(xù)擴大,，這主要是由于太陽能光伏發(fā)電成本不斷下降和政府的支持[3]本項目積極響應了國家的號召，大力發(fā)展高速公路陸域光伏建設,，在發(fā)展的同時需要符合當?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)方案能夠為用戶,、電網(wǎng)助力分布式光伏高比例有序并網(wǎng),，強化分布式光伏的統(tǒng)一管控，具有能夠推動分布式光伏和大電網(wǎng)的協(xié)調(diào)運行,，搭建數(shù)據(jù)透明,、調(diào)控便捷、能源互動的新型分布式新能源調(diào)度管理的體系,。

參考文獻

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