摘 要：分布式光伏發(fā)電就是將太陽(yáng)能光伏板分散布置在各個(gè)區域，通過(guò)小規模、模塊化的方式實(shí)現電能的并網(wǎng)或獨立使用，這種發(fā)電方式具有就近發(fā)電、就近并網(wǎng)、就近轉換、就近使用的特點(diǎn)。近年來(lái)，技術(shù)進(jìn)步和政策支持推動(dòng)了光伏組件的成本持續下降，使得分布式光伏監控系統在住宅、商業(yè)及工業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應用。在當前全球能源轉型的背景下，提升能源利用效率和優(yōu)化管理流程是很多新能源科技公司面臨的迫切需求，而分布式光伏監控系統的引入，正是滿(mǎn)足這一需求的重要手段，本文介紹了安科瑞分布式光伏監控系統在鄂托克旗巴音烏蘇六保煤礦5MW分布式光伏項目中的應用，通過(guò)本文可以了解到針對分布式光伏發(fā)電站的整體方案。
鄂托克旗巴音烏蘇六保煤礦5MW分布式光伏項目（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“本項目"）場(chǎng)址位于內蒙古鄂爾多斯市六保煤礦排土場(chǎng)，是接入客戶(hù)內部電網(wǎng)，選擇自發(fā)自用、余電上網(wǎng)的分布式新能源發(fā)電項目。
本項目利用煤礦廠(chǎng)區內閑置排土場(chǎng)安裝光伏組件，排土場(chǎng)總面積約4.6萬(wàn)平方米，工程實(shí)際安裝容量4.9995MWp。光伏組件經(jīng)逆變器將直流電轉換成交流電后，分別接至1#、2#箱變低壓開(kāi)關(guān)柜，經(jīng)箱變升壓后以2路集電線(xiàn)路匯入新增電纜分支箱，由電纜分支箱以1回集電線(xiàn)路送出至新增10KV升壓站，根據接入系統方案，開(kāi)關(guān)站新出1回10kV電纜線(xiàn)路，接至10kV原配電室備用開(kāi)關(guān)進(jìn)行并網(wǎng)。
本項目致力于打造一套智能的分布式光伏監控系統。通訊管理機實(shí)現設備間通信與數據遠程監控，Acrel-1000DP軟件采集分析光伏數據，通過(guò)界面直觀(guān)展示設備運行狀態(tài)，繼電保護裝置確保設備安全，電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置監測電網(wǎng)情況，遠動(dòng)上傳設備完成數據無(wú)線(xiàn)安全上送。
本項目光伏接入鄂托克旗東辰匯通礦業(yè)有限責任公司10kV配電室，進(jìn)線(xiàn)電源為110kV盤(pán)山變913備用線(xiàn)。分布式光伏電站組件采用平鋪設計，使用單晶硅組件550Wp組件9090片，320kW組串式并網(wǎng)型逆變器13臺，2500kVA變壓器2臺，總容量為5000kVA。
1#箱變光伏發(fā)電子單元系統中，裝機容量為22688.4KWp，由4888塊光伏組件組成188個(gè)組串，每25/27/28路組串接至1臺光伏逆變器，共7臺逆變器；2#箱變光伏發(fā)電子單元系統中，裝機容量為2311.1KWp，由4202塊光伏組件組成159個(gè)組串，每26/27/28路組串接至1臺光伏逆變器，共6臺逆變器。
圖2.1 光伏接入系統示意圖
圖2.2 1#箱變光伏發(fā)電子系統圖
圖2.3 2#箱變光伏發(fā)電子系統圖
圖2.4 光伏組件布置圖
本項目建設分布式光伏發(fā)電系統，所發(fā)電量為自發(fā)自用、余電上網(wǎng)的模式，光伏發(fā)電經(jīng)逆變器、箱變升壓至10kV，并網(wǎng)接入10kV電網(wǎng)原有線(xiàn)路。10kV配電部分新建10KV光伏進(jìn)線(xiàn)柜1回，10kV光伏并網(wǎng)柜1回、10kV計量柜1回，10kVPT柜部分二次線(xiàn)。
本項目以Acrel-1000DP分布式光伏監控系統為核心，結合一系列設備和技術(shù)，搭配組屏、就地安裝的繼電保護裝置、電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置、通訊管理機以及遠動(dòng)上傳調度的相關(guān)設備和煙霧傳感器，形成了一個(gè)集成化的綜合監控系統。該系統不僅能夠直觀(guān)地掌握光伏電站的運行狀態(tài)和發(fā)電效率，還能對發(fā)電線(xiàn)路進(jìn)行實(shí)時(shí)監測和故障保護，確保設備的安全運行，降低因故障帶來(lái)的經(jīng)濟損失；電能在線(xiàn)監測裝置可以及時(shí)發(fā)現并記錄電壓波動(dòng)、諧波等問(wèn)題；此外項目還配備了煙霧傳感器，實(shí)時(shí)監測配電房?jì)葷撛诘幕馂耐{，并在煙霧濃度觸發(fā)報警時(shí)上傳信息到后臺系統。
1）線(xiàn)路保護裝置
線(xiàn)路保護裝置主要功能是確保電氣設備的安全運行。裝置實(shí)時(shí)監測電流、電壓等電氣參數，一旦檢測到異常，如過(guò)載、短路或接地故障，線(xiàn)路保護裝置會(huì )迅速切斷電源，從而防止設備損壞和火災風(fēng)險。
2）防孤島裝置
防孤島裝置其主要功能是防止在電網(wǎng)故障或異常情況下，光伏發(fā)電站與主電網(wǎng)隔離而形成孤島現象，孤島現象會(huì )導致局部電力供應不穩定，甚至引發(fā)安全隱患。防孤島裝置通過(guò)實(shí)時(shí)監測電網(wǎng)的運行狀態(tài)，檢測電流、電壓、頻率等參數，當發(fā)現系統出現異常時(shí)，能夠迅速切斷孤島區域與主電網(wǎng)的連接，確保電力系統的整體安全與穩定。此外，防孤島裝置還具備自恢復功能，在故障排除后，可以自動(dòng)恢復與主電網(wǎng)的連接，確保電力供應的連續性，此裝置為光伏并網(wǎng)提供了安全的環(huán)境。
3）電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置
電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置是一種用于實(shí)時(shí)監測和分析電力系統中電能質(zhì)量的高科技設備。其主要功能包括對電壓、電流、頻率、諧波、閃變、波動(dòng)等關(guān)鍵電能質(zhì)量參數進(jìn)行準確測量和記錄。裝置能夠及時(shí)識別出電能質(zhì)量問(wèn)題，如電壓波動(dòng)、諧波污染及瞬態(tài)電壓等，從而為電力用戶(hù)提供有效的改進(jìn)建議。
1）對時(shí)裝置
全球定位系統（GPS）和中國的北斗導航系統通過(guò)提供高精度的時(shí)間信號，幫助系統實(shí)現設備間的協(xié)調與同步，降低了因時(shí)間誤差引發(fā)的故障風(fēng)險，方便分析問(wèn)題時(shí)可以準確定位。
2）縱向加密裝置
縱向加密裝置提升了數據上傳的安全性。通過(guò)采用加密技術(shù)，縱向加密裝置能夠有效保護電力數據在傳輸過(guò)程中的安全，防止數據被惡意篡改或竊取。
3）遠動(dòng)通訊管理機
遠動(dòng)通訊管理機是一種用于監控和控制遠程設備的專(zhuān)業(yè)設備，其主要功能包括數據采集、實(shí)時(shí)監測、故障報警和遠程控制等。通過(guò)與各類(lèi)傳感器和執行器的連接，遠動(dòng)通訊管理機能夠實(shí)時(shí)獲取設備的運行狀態(tài)和環(huán)境參數，為用戶(hù)提供數據信息支持。該設備也具備強大的通訊功能，能夠通過(guò)多種通訊協(xié)議與系統進(jìn)行數據交互，實(shí)現對設備的遠程管理和故障診斷。
該系統結構采用分層分布式，整個(gè)系統分成站控層、通信管理層和間隔層，在站控層、通信管理層及網(wǎng)絡(luò )失效的情況下，間隔層仍能獨立完成間隔層的監測和斷路器控制功能。
站控層設備負責整個(gè)系統的集中監控，一般由主機、打印機以及其它網(wǎng)絡(luò )設備組成。
通訊管理層負責與間隔層設備通訊并進(jìn)行數據采集，對數據進(jìn)行接收、發(fā)送。通訊管理機是全系統信息的中心，通訊管理機采用與繼電保護裝置同一品牌的設備。
間隔層配置具備測控、保護及通訊功能的繼電保護裝置，可以直接安裝在開(kāi)關(guān)柜或者組屏安裝，各繼電保護裝置和通訊管理層以開(kāi)放型總線(xiàn)式標準通訊網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行信息交換和完成各項指令。
圖4.1系統網(wǎng)絡(luò )示意圖
項目配置設備清單如下表所示：
表4.1 方案設備列表
系統通過(guò)實(shí)時(shí)采集光伏發(fā)電系統的關(guān)鍵運行數據，包括光伏組件的輸出電壓、電流、功率、發(fā)電量以及環(huán)境參數如溫度、濕度、光照強度等，實(shí)現對光伏電站的監控。能夠通過(guò)分析處理，提供實(shí)時(shí)的性能評估和故障診斷，確保光伏系統的運行狀態(tài)，同時(shí)支持遠程調度與維護，大大提升了光伏電站的管理效率和安全性能。
圖5.1 光伏監控界面
系統可以對整個(gè)供電系統的電能質(zhì)量包括穩態(tài)狀態(tài)和暫態(tài)狀態(tài)進(jìn)行持續監測，使管理人員實(shí)時(shí)掌握供電系統電能質(zhì)量情況，以便及時(shí)發(fā)現和消除供電不穩定因素。在供電系統主界面上應能實(shí)時(shí)顯示各電能質(zhì)量監測點(diǎn)的監測裝置通信狀態(tài)、各監測點(diǎn)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5.2 電能質(zhì)量穩態(tài)數據監測界面
逆變器數據監測功能是光伏發(fā)電監控系統中的一個(gè)關(guān)鍵組成部分，它負責收集、分析和處理逆變器的運行數據，包括電壓、電流、功率和溫度等參數，以確保光伏發(fā)電系統的穩定運行和性能。通過(guò)數據監測，用戶(hù)可以及時(shí)發(fā)現系統異常，進(jìn)行故障診斷與維護，提高系統的整體效率與可靠性。
圖5.3 逆變器監測界面
隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的智能監控解決方案被應用于分布式光伏發(fā)電領(lǐng)域，推動(dòng)其向更智能的方向發(fā)展。Acrel-1000DP分布式光伏監控系統通過(guò)實(shí)時(shí)采集、分析和處理光伏發(fā)電站的數據，對整個(gè)發(fā)電過(guò)程進(jìn)行監控和管理，確保發(fā)電系統的安全、穩定運行，同時(shí)，該系統還具備強大的數據分析能力，可以為運營(yíng)維護提供科學(xué)依據，優(yōu)化光伏發(fā)電的整體性能，這不僅提升了光伏發(fā)電的經(jīng)濟效益，也為可再生能源的廣泛應用奠定了堅實(shí)的基礎。
參考文獻
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