安科瑞(ruì) 陳(chén)聰

摘 要：分布式(shì)光伏(fú)發電站(zhàn)是指將光伏發(fā)電(diàn)組件安(ān)裝在用(yòng)戶(hù)的建築物屋(wū)頂(dǐng)，空地(dì)或(huò)其他(tā)適合的場地上，利(lì)用太陽能進(jìn)行發(fā)電(diàn)的一(yī)種(zhǒng)可(kě)再(zài)生能(néng)源(yuán)利(lì)用(yòng)方式，與傳統(tǒng)的大型(xíng)集中式光(guāng)伏(fú)電站(zhàn)相(xiāng)比，分布式(shì)光伏(fú)發電(diàn)具有(yǒu)更靈活(huó)的布局，更(gēng)低(dī)的建設成本和更(gēng)高的(dí)能效(xiào)，能夠有效滿足用(yòng)戶(hù)的用(yòng)電(diàn)需求，同時減(jiǎn)輕(qīng)對環(huán)境的影(yǐng)響。電站通常(cháng)由光伏(fú)組件(jiàn)，逆變器，支架係(xì)統(tǒng)，電纜和監控係(xì)統(tǒng)等幾個(gè)主要部分(fēn)組成(chéng)，光(guāng)伏(fú)組件是(shì)將(jiāng)太陽(yáng)光(guāng)轉化為電能(néng)的核心(xīn)部分(fēn)
；逆(nì)變(biàn)器則將直(zhí)流電轉換(huàn)為(wéi)交(jiāo)流電
；支(zhī)架(jià)係統(tǒng)用於(yú)固定光(guāng)伏(fú)組(zǔ)件
；電纜(lǎn)用於(yú)連接各個(gè)組件
；而監控係統則用於主要用(yòng)於(yú)實時(shí)監(jiān)測，數(shù)據分析和故(gù)障診(zhěn)斷。本文介紹了(liǎo)安科瑞Acrel-1000DP分布(bù)式(shì)光伏(fú)監(jiān)控(kòng)係(xì)統(tǒng)在浙(zhè)江安吉成新照(zhào)明電(diàn)器有限(xiàn)公司3234.465kWp分(fēn)布式光伏(fú)發電項目中(zhōng)的應用，該係(xì)統的應用(yòng)有(yǒu)效(xiào)提(tí)升(shēng)了光伏發(fā)電(diàn)係(xì)統(tǒng)的(dí)運行(háng)效率(shuài)和(hé)可(kě)靠性。

關鍵詞：可再(zài)生能源
；分布(bù)式光伏(fú)
；光伏監控(kòng)係統

1. 項(xiàng)目概述

浙(zhè)江安(ān)吉某公司是(shì)螺旋節能燈毛(máo)管(guǎn)專(zhuān)業生(shēng)產型(xíng)企業，成立(lì)於2007年6月，擁(yōng)有全(quán)自動生(shēng)產(chǎn)綫，*的技術(shù)實力(lì)以(yǐ)及經(jīng)驗(yàn)豐富的管(guǎn)理(lǐ)隊伍(wǔ)，專業(yè)生產(chǎn)綠環保(bǎo)型(xíng)產(chǎn)品，是朝陽產業。

該(gāi)公司3234.465kWp分(fēn)布式光伏發(fā)電項(xiàng)目(mù)（以下簡稱“本項(xiàng)目(mù)”）采(cǎi)用(yòng)“全額上網(wǎng)”模(mó)式，建設光(guāng)伏電站(zhàn)總容量(liáng)為(wéi)3234.465kWp。項(xiàng)目位(wèi)於浙江(jiāng)省湖州(zhōu)市安吉(jí)縣(xiàn)，利用(yòng)該(gāi)公(gōng)司(sī)的廠房(fáng)屋(wū)頂安裝(zhuāng)太(tài)陽能光伏板，項目預計首(shǒu)年(nián)發(fā)電(diàn)量304.77萬(wàn)kWh，25年(nián)總發電(diàn)量7106.03萬(wàn)kWh，年平(píng)均(jūn)發電量284.24萬kWh。每年(nián)可節約(yuē)燃(rán)燒標(biāo)準煤(méi)約(yuē)932.31噸(dūn)，相(xiāng)應每(měi)年(nián)可減(jiǎn)少燃煤(méi)所造(zào)成(chéng)的多種有害氣體(tǐ)的排(pái)放(fàng)，其(qí)中二氧化(huà)硫（SO2）85.27噸(dūn)，氮氧(yǎng)化(huà)合(hé)物(wù)（NOx）42.63噸(dūn)，粉塵(chén)773.13噸，可減輕(qīng)排放(fàng)溫(wēn)室效應性氣體(tǐ)二氧化碳(tàn)（CO2）2833.87噸。

2. 用(yòng)電(diàn)現(xiàn)狀

該公司由10kV電(diàn)壓(yā)等(děng)級供(gōng)電(diàn)，現有10kV降(jiàng)壓配(pèi)電房(fáng)1座(zuò)，配(pèi)變總規(guī)模(mó)為(wéi)630kVA+250kVA，電源(yuán)來自(zì)110kV溪龍(lóng)變電站10kV溪(xī)工202綫(xiàn)#2+1杆(gān)，采用高供(gōng)高(gāo)計計量(liáng)方式(shì)。

圖(tú)2.1 一(yī)次主接綫(xiàn)圖（現狀）

3. 分布式(shì)光(guāng)伏設計

本項目利用(yòng)公司6個(gè)廠(chǎng)房屋(wū)頂(dǐng)，合計約24000平(píng)方米(mǐ)，建設(shè)總裝機(jī)規(guī)模為3234.465kWp的光伏(fú)發(fā)電(diàn)項(xiàng)目。共(gòng)采用585W單(dān)晶(jīng)矽太陽能電池組(zǔ)件5529塊，通(tōng)過串/並聯(lián)方(fāng)式(shì)組成光伏發電陣列(liè)，發電(diàn)單(dān)元(yuán)內每18/19/20/21/22/24/25/26塊(kuài)光(guāng)伏(fú)組件(jiàn)串聯為一(yī)個光伏(fú)組串(chuàn)，並聯(lián)組(zǔ)串數共298串，組(zǔ)串(chuàn)式逆變(biàn)器(qì)10台(tái)，容(róng)量為(wéi)320kW/196kW/230kW，輸(shū)出(chū)為0.8kV低壓交(jiāo)流(liú)電(diàn)壓(yā)，分別(bié)接(jiē)入變(biàn)壓器(qì)升壓至10kV，經開(kāi)關站(zhàn)後接(jiē)入至(zhì)10kV綫路，以(yǐ)10kV電壓等級(jí)接入(rù)電(diàn)網(wǎng)，采用“全(quán)額上網”接入。

圖(tú)3.1 光伏接入係(xì)統示意圖

圖3.2 光(guāng)伏組(zǔ)件布(bù)置(zhì)圖(tú)

4. 技(jì)術(shù)方案

本項(xiàng)目(mù)配置了(liǎo)Acrel-1000DP分(fēn)布式光伏(fú)監(jiān)控係統，實現(xiàn)對(duì)光伏電(diàn)站的集中管理，包括設(shè)備的(dí)狀態監(jiān)測，故(gù)障(zhàng)報(bào)警(jǐng)，運(yùn)行(háng)參(cān)數設置等(děng)，並(bìng)通過遠(yuǎn)動網(wǎng)關將光伏電(diàn)站(zhàn)的信息(xī)上傳(chuán)到調度中(zhōng)心。

新(xīn)建並網點(diǎn)光(guāng)伏開關(guān)站中(zhōng)電(diàn)氣設備包括2台1600kVA幹(gān)式(shì)變壓器，高(gāo)壓櫃7台，交直流(liú)屏，綜(zōng)合保(bǎo)護(hù)屏，遠(yuǎn)動(dòng)通(tōng)訊屏各1麵(miàn)
；其中(zhōng)10kV光伏開關(guān)站中(zhōng)繼(jì)電保護(hù)裝置(zhì)采用綫路(lù)保護(hù)裝置，配置方(fāng)向(xiàng)過(guò)流保(bǎo)護(hù)
；並網點配置電(diàn)能(néng)質(zhì)量(liáng)在綫監(jiān)測裝(zhuāng)置，防孤島保護(hù)裝置等設(shè)備(bèi)。

4.1. 二次(cì)電(diàn)氣設備

1）綫(xiàn)路保護(hù)裝(zhuāng)置(zhì)

綫路保(bǎo)護(hù)裝置主要(yào)功(gōng)能是(shì)確保電氣設備(bèi)的安全(quán)運行。裝(zhuāng)置(zhì)實時監測電流，電壓(yā)等(děng)電氣參(cān)數，一旦檢測到(dào)異常，如過載(zǎi)，短路或接(jiē)地(dì)故障，綫(xiàn)路保護裝置會(huì)迅速切斷電源，從(cóng)而(ér)防止(zhǐ)設(shè)備(bèi)損壞和(hé)火(huǒ)災風(fēng)險。

2）防孤(gū)島裝(zhuāng)置(zhì)

在(zài)電網失電的(dí)情(qíng)況下，分(fēn)布(bù)式(shì)電(diàn)源未能夠(gòu)及時與(yǔ)電網斷開連接，會(huì)形成孤島(dǎo)狀態，這(zhè)種(zhǒng)狀態可(kě)能(néng)造(zào)成分布(bù)式電(diàn)源(yuán)不可(kě)控，電網(wǎng)恢(huī)復時的(dí)電壓(yā)和(hé)頻(pín)率(shuài)不(bù)匹(pǐ)配等問題。防孤(gū)島(dǎo)裝置通(tōng)過實(shí)時(shí)監測電(diàn)網狀態，一旦檢測到電網斷電，能夠(gòu)在規定(dìng)的(dí)時間內迅(xùn)速切斷分布式(shì)電(diàn)源(yuán)與(yǔ)電網的(dí)連接(jiē)，同時(shí)，防孤(gū)島裝(zhuāng)置還(huán)具有多(duō)種(zhǒng)保護功(gōng)能(néng)，如高(gāo)頻(pín)，低(dī)頻(pín)，過(guò)電(diàn)壓，低電(diàn)壓(yā)保護(hù)等，能(néng)保障電力(lì)係統的(dí)穩定(dìng)運行(háng)。

3）故障解列裝置(zhì)

裝置(zhì)能(néng)夠監測電網(wǎng)的實時(shí)狀(zhuàng)態，一旦(dàn)檢(jiǎn)測(cè)到(dào)異(yì)常或(huò)故(gù)障(zhàng)信號(hào)，如短路，過(guò)載(zǎi)等，它(tā)會(huì)立即啟動(dòng)，將(jiāng)故(gù)障(zhàng)儲能(néng)單元或設備與(yǔ)電網(wǎng)斷開，既(jì)能(néng)防止(zhǐ)故(gù)障設備(bèi)對電(diàn)網(wǎng)造成進(jìn)一步(bù)損害(hài)，也確(què)保(bǎo)其(qí)他(tā)正(zhèng)常(cháng)運行的(dí)儲能單(dān)元繼(jì)續供(gōng)電，保(bǎo)障用(yòng)戶的電(diàn)力需求(qiú)。

4.2. 電能質量在(zài)綫監(jiān)測裝(zhuāng)置(zhì)

電能(néng)質(zhì)量(liáng)在綫監測(cè)裝(zhuāng)置能夠實(shí)時(shí)監測儲能站(zhàn)接入電網(wǎng)後的(dí)電(diàn)能質量，包(bāo)括(kuò)電壓偏(piān)差(chà)，頻率偏差，諧(xié)波(bō)含(hán)量(liáng)，三(sān)相(xiāng)不(bù)平衡(héng)度等關(guān)鍵指(zhǐ)標。通過(guò)測量(liáng)與分析(xī)，它(tā)能(néng)夠(gòu)及(jí)時(shí)發現電能質(zhì)量問題(tí)，如電壓(yā)波動，諧波汙染等，為(wéi)運維人員提供及(jí)時的告(gào)警(jǐng)信(xìn)息，此外(wài)，電能質量(liáng)在(zài)綫(xiàn)監測裝置的數據記錄功能還可(kě)為後(hòu)續(xù)的故障(zhàng)排查(chá)和電能(néng)質量治理(lǐ)提供(gōng)有力支持(chí)。

4.3. Ⅱ型(xíng)網絡安全監測裝置

Ⅱ型(xíng)網絡安(ān)全(quán)監測(cè)裝(zhuāng)置(zhì)搭配探針軟件能夠實(shí)時監測(cè)係統中(zhōng)的網(wǎng)絡(luò)流量和(hé)數據包，通過探針(zhēn)軟件的深度分析(xī)，識(shí)別和(hé)記錄潛在的(dí)網(wǎng)絡安(ān)全(quán)威脅和(hé)異常行為(wéi)，及(jí)時發出警(jǐng)報並(bìng)采(cǎi)取相(xiāng)應(yīng)措(cuò)施，從而(ér)有效防(fáng)止網絡攻擊，數據(jù)泄(xiè)露(lòu)和係統故障，為係(xì)統(tǒng)的可靠運(yùn)行(háng)提供堅(jiān)強的網絡安(ān)全支撐(chēng)。

5. 係(xì)統結構(gòu)

本(běn)項使用(yòng)基於國產操(cāo)作係統(tǒng)的分布(bù)式光伏(fú)監(jiān)控(kòng)係(xì)統(tǒng)Acrel-1000DP，係(xì)統(tǒng)結構(gòu)采用(yòng)分(fēn)層分(fēn)布式，分(fēn)成(chéng)站(zhàn)控(kòng)層(céng)，通(tōng)信(xìn)層和設備(bèi)層(céng)。

站(zhàn)控(kòng)層負責(zé)對整個(gè)係(xì)統進(jìn)行集中管(guǎn)理(lǐ)和控製(zhì)。操作(zuò)員可以實時監控(kòng)係統狀態，進(jìn)行(háng)數據分(fēn)析與(yǔ)處(chǔ)理，從而實(shí)現對(duì)生產過(guò)程的(dí)智能調(tiáo)度(dù)與(yǔ)優(yōu)化(huà)。

通信層負(fù)責(zé)信(xìn)息(xī)傳遞與數據交互(hù)，確保(bǎo)各個(gè)設(shè)備和係統組件之(zhī)間能夠無縫(féng)連接(jiē)和(hé)協同(tóng)工(gōng)作(zuò)，此(cǐ)外，通信層(céng)還可以支(zhī)持(chí)多種(zhǒng)網絡拓(tuò)撲(pū)結構，適應不同(tóng)規模和(hé)需(xū)求的應(yīng)用場景(jǐng)，保證係統的靈活性(xìng)和(hé)可擴(kuò)展(zhǎn)性(xìng)。

設(shè)備層涵(hán)蓋了(liǎo)各(gè)種(zhǒng)傳感器，執行器(qì)和(hé)控(kòng)製(zhì)器(qì)等(děng)硬件(jiàn)設(shè)備。這些(xiē)設備(bèi)負責(zé)采(cǎi)集現(xiàn)場數(shù)據並(bìng)執(zhí)行(háng)控(kòng)製指(zhǐ)令(líng)，是實現(xiàn)自動化(huà)操作的核心。

圖5.1係(xì)統(tǒng)拓撲圖(tú)

6. 現(xiàn)場(cháng)圖(tú)片(piàn)

圖(tú)6.1 預(yù)製艙(cāng)（高壓(yā)室(shì)，低壓室，二次(cì)設備室）

圖6.2 高壓櫃                      圖6.3 二次設備組(zǔ)屏              

7. 係統功能(néng)

7.1. 實時監測

係統可(kě)以(yǐ)直觀(guān)的(dí)展示新建(jiàn)光(guāng)伏(fú)電(diàn)站(zhàn)的一次(cì)係統圖(tú)，實(shí)時(shí)顯示采集到(dào)的(dí)各(gè)類(lèi)數據，包括電站內開(kāi)關櫃(guì)和故障(zhàng)解(jiě)列(liè)，防(fáng)孤島(dǎo)裝置等(děng)二次設(shè)備(bèi)的(dí)電(diàn)壓，電流，功率等關(guān)鍵參(cān)數，以及開關(guān)櫃內斷路器(qì)，手(shǒu)車的分(fēn)合狀(zhuàng)態等。

圖(tú)7.1 實時(shí)監測

7.2. 逆變器(qì)監(jiān)測

逆變(biàn)器數據監(jiān)測功能是(shì)光伏(fú)發(fā)電監(jiān)控(kòng)係統中的一個(gè)關鍵組成部分，它負(fù)責(zé)收集，分析(xī)和(hé)處理逆變(biàn)器的(dí)運行數(shù)據(jù)，包括電(diàn)壓，電流(liú)，功(gōng)率(shuài)和溫(wēn)度等參數(shù)，以確保(bǎo)光伏(fú)發電係統的(dí)穩(wěn)定運(yùn)行(háng)，通(tōng)過數(shù)據(jù)監測(cè)，用戶可以及時發(fā)現係統(tǒng)異(yì)常，進(jìn)行故障診(zhěn)斷(duàn)與維護，提(tí)高係(xì)統的整(zhěng)體效率與(yǔ)可靠性(xìng)。

圖(tú)7.2 逆(nì)變器(qì)監(jiān)測(cè)

7.3. 電(diàn)能質量在(zài)綫監測

係統可(kě)以(yǐ)對(duì)整個(gè)供電係統(tǒng)的電(diàn)能質(zhì)量包括穩態狀態和(hé)暫態(tài)狀(zhuàng)態進行(háng)持(chí)續(xù)監測(cè)，使(shǐ)管(guǎn)理人(rén)員實時掌(zhǎng)握供電係(xì)統(tǒng)電(diàn)能質量情(qíng)況，以(yǐ)便及時(shí)發現和(hé)消除(chú)供電不穩(wěn)定因(yīn)素(sù)。在供電係統主(zhǔ)界(jiè)麵(miàn)上(shàng)應(yīng)能(néng)實時顯(xiǎn)示各電能(néng)質(zhì)量監(jiān)測點的(dí)監測(cè)裝(zhuāng)置通信狀態，各監測(cè)點(diǎn)的(dí)A/B/C相電壓總畸變(biàn)率，三(sān)相電壓不(bù)平衡(héng)度百(bǎi)分比和正序/負(fù)序/零序電(diàn)壓值，三(sān)相電流不(bù)平衡度(dù)百分比(bǐ)和正(zhèng)序/負(fù)序/零序(xù)電流值。

圖7.3 電(diàn)能質量實(shí)時數據(jù)監測(cè)界(jiè)麵

7.4. 調度上傳(chuán)

係統通(tōng)過(guò)遠(yuǎn)動(dòng)裝置(zhì)，縱向加密裝(zhuāng)置將采集到的(dí)光伏電站信息安(ān)全上傳(chuán)至(zhì)湖州(zhōu)地(dì)調(tiáo)，為保證數(shù)據網絡的安全(quán)，配(pèi)置了網絡(luò)安全監(jiān)測裝置(zhì)搭配(pèi)探針(zhēn)軟件(jiàn)，對網(wǎng)絡中的數據(jù)流(liú)量，異常(cháng)行為和潛(qián)在(zài)威脅進(jìn)行(háng)實時(shí)監測和分(fēn)析，以(yǐ)實現(xiàn)對(duì)光伏(fú)電(diàn)站信(xìn)息網絡(luò)的保(bǎo)護，確保(bǎo)信(xìn)息(xī)傳(chuán)輸(shū)的可靠(kào)性和安(ān)全性(xìng)。

圖(tú)7.4 數據上傳調度

7.5. 電力安全防(fáng)護

為了(liǎo)確(què)保係統(tǒng)安(ān)全，穩定運作，在驗(yàn)收(shōu)前需要(yào)結合(hé)網(wǎng)安(ān)設(shè)備對(duì)監控主機，交換(huàn)機，網(wǎng)關和調(tiáo)度係統之間(jiān)的網絡(luò)安全進(jìn)行(háng)測試。針對(duì)監(jiān)控主機(jī)，需(xū)要(yào)對網(wǎng)絡(luò)白(bái)名(míng)單(dān)，登陸事件，關鍵目錄(lù)/文件(jiàn)篡改行為進行(háng)檢測(cè)，同(tóng)時識(shí)別(bié)網絡端(duān)口潛在(zài)的安(ān)全風(fēng)險，包(bāo)括非(fēi)法(fǎ)端口，網絡外聯(lián)等問題
；交(jiāo)換機作為(wéi)數據流(liú)量(liáng)的(dí)樞(shū)紐，需要(yào)檢測是(shì)否能夠(gòu)有(yǒu)效防(fáng)御網(wǎng)絡攻擊，檢(jiǎn)驗功能包括配(pèi)置變(biàn)更，修(xiū)改(gǎi)用(yòng)戶(hù)名密碼，登陸事(shì)件(jiàn)，網(wǎng)口up/down，交(jiāo)換機離綫(xiàn)/上綫等
；對(duì)於(yú)遠(yuǎn)動網關的驗收，主要(yào)在於確保數(shù)據(jù)傳(chuán)輸過程中(zhōng)的安全(quán)，主要檢(jiǎn)驗功能包(bāo)括網絡(luò)白名單(dān)，登(dēng)陸(lù)事件，關(guān)鍵目錄(lù)/文件(jiàn)篡改行(háng)為(wéi)，網絡外(wài)聯(lián)和開(kāi)放(fàng)非法端口(kǒu)事件(jiàn)。

圖(tú)7.5 網(wǎng)安設備(bèi)安全功能驗收

8. 結(jié)語

分布(bù)式(shì)屋頂光(guāng)伏係(xì)統作(zuò)為可再生(shēng)能(néng)源(yuán)的(dí)重(zhòng)要(yào)組(zǔ)成(chéng)部分，近(jìn)年(nián)來(lái)在中(zhōng)國乃(nǎi)至全球範(fàn)圍內迅速(sù)發(fā)展。係統(tǒng)通過在建築(zhù)物的屋(wū)頂(dǐng)安(ān)裝(zhuāng)太(tài)陽(yáng)能(néng)板來(lái)將(jiāng)太陽能(néng)轉化(huà)為(wéi)電能，既(jì)可供(gōng)建築自身(shēn)使用，也可(kě)並入(rù)電網(wǎng)，從(cóng)技術角(jiǎo)度分(fēn)析，分(fēn)布(bù)式(shì)光伏(fú)監(jiān)控係統的引入使得(dé)用戶(hù)可(kě)以(yǐ)實時監測(cè)發電(diàn)情況，優化能源(yuán)使用，確(què)保係統的(dí)運行與(yǔ)維護(hù)，進一步結合儲(chǔ)能係統(tǒng)後，還能(néng)提(tí)升用戶(hù)的用電自主(zhǔ)性，增加對電(diàn)網(wǎng)的(dí)獨立性。

參(cān)考(kǎo)文(wén)獻(xiàn)

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