安科瑞 宣依依

摘 要：為實(shí)現(xiàn)我國(guó)提出的雙碳目標(biāo),，推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型,，分布式光伏作為新能源的重要組成部分，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,。分布式光伏作為一種清潔的新能源形式,，不僅有助于實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展，還能通過“自發(fā)自用余電上網(wǎng)”的方式,，提高能源利用效率,，降低碳排放。通過對(duì)分布式光伏項(xiàng)目的推廣,，可以有效促進(jìn)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,，實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的雙贏，為構(gòu)建綠色、低碳的可持續(xù)發(fā)展社會(huì)貢獻(xiàn)力量,。

關(guān)鍵詞：新能源,；分布式光伏；“自發(fā)自用余電上網(wǎng)”,；綠色,、低碳

1. 概述

自20世紀(jì)后期以來，在社會(huì)快速發(fā)展,，傳統(tǒng)的大電網(wǎng)供電雖然能夠滿足大部分用戶的用電需求,，但由于電能資源分配存在不均衡性，而且不同地區(qū),、不同類型電能用戶對(duì)電能的需求存在差異性,、階段性特點(diǎn)，大電網(wǎng)供電靈活性不足的問題[1],。分布式光伏不受地區(qū)的限制,，具有靈活的特性，可以彌補(bǔ)大電網(wǎng)靈活性不足的問題,。

分布式電源光伏發(fā)電系統(tǒng),，是一種完quan借助(或主要借助)光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行作業(yè)的分布式電源，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大電網(wǎng)用電的調(diào)配,、補(bǔ)充,。光伏發(fā)電系統(tǒng)(PVsystem)是分布式電源系統(tǒng)的一種形式，可以借助太陽(yáng)能電池,、逆變器,、控制器、蓄電池等設(shè)備進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ),，具有使用壽命長(zhǎng)(8萬小時(shí)),、可靠性高、可獨(dú)立工作,、適用性廣等優(yōu)勢(shì),，且能夠?qū)崿F(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行[2]。

六安市德天建材有限公司屋頂光伏發(fā)電項(xiàng)目（以下簡(jiǎn)稱“本項(xiàng)目”）是響應(yīng)國(guó)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)目位于六安市德天建材有限公司廠區(qū)內(nèi),，利用現(xiàn)有廠房屋頂建設(shè)分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目，總建設(shè)規(guī)模約為5.5MWp,。光伏發(fā)電組件位于六安市裕安區(qū)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)潤(rùn)南路與工業(yè)路交叉口六安德天建材有限公司內(nèi),，通過用戶配電站接入公共電網(wǎng),，屬于六安市城郊供電公司管理范圍。

本期項(xiàng)目采用光伏組件,，總?cè)萘繛?.79WM,，本項(xiàng)目電量結(jié)算原則為：自發(fā)自用，余電上網(wǎng),。項(xiàng)目計(jì)劃2024年10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)采用在國(guó)產(chǎn)凝思操作系統(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(duì)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(chǎng)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3.79MW，項(xiàng)目采用自發(fā)自用余電上網(wǎng)的消納方式,。利用原有的電源點(diǎn)作為光伏高壓并網(wǎng)點(diǎn)并入電網(wǎng)端,，并網(wǎng)點(diǎn)設(shè)置光伏出線柜柜，計(jì)量柜,，PT柜,，光伏集線柜1，光伏集線柜2,，站用變柜,，SVG出線柜。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1000V,，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10kV市電高壓柜,。項(xiàng)目采用Acrel-1000DP光伏監(jiān)控平臺(tái)，操作使用了國(guó)產(chǎn)凝思系統(tǒng),。監(jiān)控平臺(tái)具有對(duì)全站數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)觀測(cè),、事故告警提示等功能,。

圖2 項(xiàng)目一次圖

3. 技術(shù)方案

本項(xiàng)目一期規(guī)模約為3.79MWp，利用廠房屋頂建設(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(guó)內(nèi)zhi名產(chǎn)品,。分布式光伏系統(tǒng)所發(fā)電量采用就地消納,，自發(fā)自用，余電上網(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回出線接入至廠區(qū)10KV進(jìn)線母線的用戶側(cè),，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng),，供廠區(qū)負(fù)荷使用。結(jié)合上級(jí)變電站35KV電廠103線可接入容量為3799.12KW,，本工程交流側(cè)并網(wǎng)上送容量不應(yīng)超過3799.12KW,。根據(jù)屋面的勘查情況考慮，確定本光伏項(xiàng)目的建造容量為3790kWp為宜,。

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1600KVA的干式變壓器,、一臺(tái)三相交流2000KVA的干式變壓器。額定電壓10.5±2×2.5%/0.8kV,。交流頻率為50Hz,可以戶外使用,，能效等級(jí)滿足國(guó)家規(guī)范要求。

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）并網(wǎng)線路繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置

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)）,。

2）防孤島檢測(cè)

分布式光伏項(xiàng)目逆變器必需要具備快速檢測(cè)孤島且監(jiān)測(cè)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(cè)裝置等相配合,，時(shí)間上相匹配,。該逆變器防孤島檢測(cè)策略應(yīng)符合國(guó)家電網(wǎng)的相應(yīng)規(guī)定。

3）電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置

分布式光伏項(xiàng)目對(duì)接入國(guó)網(wǎng)的電能質(zhì)量有著相應(yīng)的要求,。根據(jù)國(guó)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,。

電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置遵照IEC61000-4-30《測(cè)試和測(cè)量技術(shù)-電能質(zhì)量測(cè)量方法》中規(guī)定的各電能質(zhì)量指標(biāo)的測(cè)量方法進(jìn)行測(cè)量，集諧波分析,、波形采樣,、電壓暫降/暫升/終端、善變監(jiān)測(cè),、電壓不平衡度監(jiān)測(cè),、事件記錄、測(cè)量控制等功能為一體,。能夠?qū)崟r(shí)的監(jiān)測(cè)匯入電網(wǎng)的電能的電參量數(shù)據(jù),，裝置在電能質(zhì)量指標(biāo)參數(shù)測(cè)量方法的標(biāo)準(zhǔn)化和指標(biāo)參數(shù)的測(cè)量精度以及時(shí)鐘同步、事件告警功能等各個(gè)方面均達(dá)到了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求,，能夠滿足通過0.4-35KV電壓等級(jí)并網(wǎng)的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)要求,。

圖3 新建光伏一次圖

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(cè)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(duì)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(cè),。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通過GPRS無線方式傳輸給遠(yuǎn)動(dòng)工作站進(jìn)而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(cè)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)備包括匯流柜（根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)確定是否需要）、逆變器,、箱變,、并網(wǎng)開關(guān)。直接采集處理現(xiàn)場(chǎng)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(cè),、同步檢測(cè)等，最后對(duì)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)電單元通過有線方式利用RS485協(xié)議與發(fā)電裝置進(jìn)行通訊，采集每組光伏組件數(shù)據(jù),，逆變器參數(shù),，測(cè)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4 監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

5. 系統(tǒng)功能

5.1. 主接線圖

在此界面為項(xiàng)目一次設(shè)計(jì)圖，可以查看直接保護(hù)裝置的電量參數(shù),，監(jiān)視斷路器和手車的狀態(tài),。裝置在遠(yuǎn)方狀態(tài)時(shí)可以遙控?cái)嗦菲鞯姆趾希瑢?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)廠站數(shù)據(jù),，能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)異常告警,，便于及時(shí)做出相應(yīng)的處理。

圖5 主接線界面圖

5.2. 電能報(bào)表

在監(jiān)控軟件中可以點(diǎn)擊查看光伏發(fā)電項(xiàng)目的電能報(bào)表,，報(bào)表可以使用打印機(jī)打印出,，可清晰的查看歷史發(fā)電量。

圖6 電能報(bào)表界面圖

5.3. 直流屏監(jiān)視界面

此界面可實(shí)時(shí)監(jiān)視直流屏的電參量,、通訊狀態(tài)以及開關(guān)量狀態(tài),。用于監(jiān)視直流屏的狀態(tài),，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常狀態(tài)，發(fā)出報(bào)警信息,。

圖7 直流屏監(jiān)視界面圖

5.4. 電能質(zhì)量在線監(jiān)視界面

在電能質(zhì)量監(jiān)控圖中,，可以直接查看電能質(zhì)量裝置的運(yùn)行狀態(tài)、電流電壓總有效值,、電壓波動(dòng),、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?？梢愿鶕?jù)這些信息監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)電能的質(zhì)量,，及時(shí)的做出應(yīng)對(duì)方案

圖8 電能質(zhì)量在線監(jiān)視界面圖

5.5. 實(shí)時(shí)曲線監(jiān)視界面

在實(shí)時(shí)曲線界面，可以為用戶顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),，用戶可以選擇想要查看的數(shù)據(jù),，用戶可以同時(shí)選擇至多四個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)對(duì)比。

圖9 并網(wǎng)柜監(jiān)視界面圖

6. 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)政府正積極推進(jìn)“十二五”光伏發(fā)展規(guī)劃的實(shí)現(xiàn),。我國(guó)到“十二五”末,，光伏國(guó)內(nèi)裝機(jī)總量目標(biāo)將由先前的15GW提升到40GW，鼓勵(lì)超額完成規(guī)劃目標(biāo),，并且國(guó)家將大力支持,、推進(jìn)各類型分布式電站建設(shè)。[3]助力用戶,、電網(wǎng)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，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)度管理體系,。在未來的發(fā)展中,，我們將繼續(xù)努力,，為推動(dòng)可再生能源的發(fā)展和應(yīng)用做出更大的貢獻(xiàn),。同時(shí)，我們也將不斷提高技術(shù)水平和管理水平,，確保項(xiàng)目的順利實(shí)施和運(yùn)行,，為社會(huì)和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展做出積極貢獻(xiàn)。