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摘要：隨著我國(guó)社會(huì)的不斷進(jìn)步,經(jīng)濟(jì)得到迅速的發(fā)展,城市化進(jìn)程也逐漸加快。城市電力配電網(wǎng)絡(luò)的供電壓力逐漸增加,傳統(tǒng)的發(fā)電技術(shù)已經(jīng)不再適用于目前城市電力配電的發(fā)展現(xiàn)狀。傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)電力轉(zhuǎn)化的效率比較低,對(duì)空氣的污染也比較大,不利于城市環(huán)境的保護(hù)以及經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展。分布式光伏發(fā)電作為一種可再生能源技術(shù)，得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。本項(xiàng)目旨在利用分布式光伏發(fā)電技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自發(fā)自用、余電上網(wǎng)，提高能源利用效率，降低能源成本，同時(shí)減少對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。
關(guān)鍵詞：分布式光伏；自發(fā)自用，余電上網(wǎng)；可持續(xù)發(fā)展
1.概述
我國(guó)擁有豐富的清潔可再生能源資源儲(chǔ)量，積極開發(fā)利用可再生能源，為解決當(dāng)前化石能源短缺與環(huán)境污染嚴(yán)重的燃眉之急提供了有效途徑。但是可再生能源的利用和開發(fā)，可再生能源技術(shù)的發(fā)展和推廣以及可再生能源資源對(duì)環(huán)境保護(hù)的正向影響，卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到理想的水平。大力開發(fā)太陽(yáng)能、風(fēng)能等新能源和可再生能源利用技術(shù)將成為減少環(huán)境污染的重要措施。
光伏發(fā)電主要包括集中式光伏發(fā)電和分布式光伏發(fā)電兩類。集中式光伏發(fā)電一般為大型地面光伏電站;分布式光伏發(fā)電主要指小型分散式光伏電站，其應(yīng)用形式主要為屋頂分布式光伏發(fā)電。集中式光伏電站的投資大、建設(shè)周期長(zhǎng)、占地面積大;而分布式光伏電站的投資小、建設(shè)周期短、政策支持力度大且選址自由等，本項(xiàng)目采用分布式光伏發(fā)電的運(yùn)行方式，在廠區(qū)的屋頂進(jìn)行安裝光伏發(fā)電設(shè)備進(jìn)行發(fā)電。
本項(xiàng)目采用高效光伏組件，總?cè)萘繛?.03WM，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6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)麒麟操作系統(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(guò)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。
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，該項(xiàng)目的容量為4.03MW，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)置光伏進(jìn)線柜柜，站用變柜，SVG柜，PT柜，計(jì)量柜，出線總柜，并網(wǎng)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(guò)高壓電纜接入新增的10kV光伏進(jìn)線柜,通過(guò)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)麒麟系統(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 光伏電站一次系統(tǒng)圖
3.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備主要分為三部分，就地高壓柜、二次保護(hù)裝置柜、箱變。就地高壓保護(hù)裝置根據(jù)不同功能安裝在對(duì)應(yīng)的高壓柜對(duì)電力進(jìn)行保護(hù)。二次保護(hù)裝置柜配備防孤島保護(hù)，公共測(cè)控裝置、頻率電壓緊急控制裝置、電能質(zhì)量裝置，對(duì)時(shí)裝置以及采集上傳設(shè)備，二次保護(hù)裝置主要對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行保護(hù)、廠站內(nèi)的數(shù)據(jù)采集與調(diào)度上傳。箱變安裝有數(shù)采儀對(duì)逆變器的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。
系統(tǒng)可分為三層結(jié)構(gòu)：即現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通訊層、和平臺(tái)管理層。
現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層：箱變微機(jī)保護(hù)、電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置、頻率電壓緊急控制裝置、多功能儀表、計(jì)量表等裝置用于采集站內(nèi)配電柜內(nèi)電氣運(yùn)行參數(shù)、開關(guān)狀態(tài)等數(shù)據(jù)，同時(shí)在10kv變電所配置直流電源，保障現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備良好的運(yùn)行環(huán)境。
網(wǎng)絡(luò)通訊層：包含安科瑞智能網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)主動(dòng)采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù)，并可進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，分散10kV變電站通過(guò)數(shù)據(jù)采集箱（內(nèi)置智能網(wǎng)關(guān)）采集數(shù)據(jù)通過(guò)光纖上傳至通信室分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)平臺(tái)；同時(shí)網(wǎng)關(guān)充當(dāng)遠(yuǎn)動(dòng)通信裝置，將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)采集后通過(guò)交換機(jī)經(jīng)縱向加密數(shù)據(jù)加密后上傳調(diào)度網(wǎng)。
平臺(tái)管理層：分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)、國(guó)網(wǎng)宿遷供電公司調(diào)度控制中心平臺(tái)。
圖3 監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
3.1 功能需求
3.1.1. 繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置需求
分布式電源繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置配置應(yīng)符合相關(guān)繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)程、運(yùn)行規(guī)程和反事故措施的規(guī)定，裝置定值應(yīng)與電網(wǎng)繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置配合整定，防止發(fā)生繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置誤動(dòng)、拒動(dòng)，確保人身、設(shè)備和電網(wǎng)安全。10kV接入的分布式電源，保護(hù)和安全自動(dòng)裝置配置還應(yīng)滿足《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》（GB/T14285-2006）。
1.線路保護(hù)裝置：光伏電站線路發(fā)生短路故障時(shí)，線路保護(hù)能快速動(dòng)作，瞬時(shí)跳開相應(yīng)并網(wǎng)點(diǎn)斷路器，滿足全線故障時(shí)快速可靠切除故障的要求。
2.電容器保護(hù)裝置：在高壓配電室10kVSVG柜，裝設(shè)1套電容器保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)欠電壓，過(guò)電壓，零序電壓，不平衡電壓保護(hù)，異常緊急控制功能，跳開電容器斷路器。
3.防孤島保護(hù)裝置：防孤島檢測(cè)需滿足GB/T19964-2012《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》、Q/GDW617-2011《光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》等規(guī)范文件的要求。分布式電源應(yīng)具備快速監(jiān)測(cè)孤島且立即斷開與電網(wǎng)連接的能力，防孤島保護(hù)動(dòng)作時(shí)間不大于2S,其防孤島保護(hù)應(yīng)與配電網(wǎng)側(cè)線路重合閘和安全自動(dòng)裝置動(dòng)作時(shí)間相配合。針對(duì)電網(wǎng)失壓后分布式電源可能繼續(xù)運(yùn)行、且向電網(wǎng)線路送電的情況提出。孤島運(yùn)行一方面危及電網(wǎng)線路維護(hù)人員和用戶的生命安全，干擾電網(wǎng)的正常合閘；另一方面孤島運(yùn)行電網(wǎng)中的電壓和頻率不受控制，將對(duì)配電設(shè)備和用戶設(shè)備造成損壞。防孤島裝置應(yīng)具備線路故障時(shí)，確保電源能及時(shí)斷開與電網(wǎng)連接，確保重合閘能正確動(dòng)作。
4.光伏電站內(nèi)需具備直流電源，供10kV保護(hù)及測(cè)控裝置，電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置等設(shè)備使用。光伏電站內(nèi)需配置交直流一體化電源，供關(guān)口電能表、電能量終端服務(wù)器、交換機(jī)等設(shè)備使用。系統(tǒng)繼電保護(hù)應(yīng)使用專用的電流互感器和電壓互感器的二次繞組，電流互感器準(zhǔn)確級(jí)宜采用0.2S、10P級(jí)，電壓互感器準(zhǔn)確級(jí)宜采用0.2、3P級(jí)。
5.光伏電站本體應(yīng)具備故障和異常工作狀態(tài)報(bào)警和保護(hù)的功能。
6.光伏電站應(yīng)支持調(diào)度機(jī)構(gòu)開展"四遙"(遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào))應(yīng)用功能。
7.恢復(fù)并網(wǎng)：當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)因電網(wǎng)擾動(dòng)脫網(wǎng)后，在電網(wǎng)電壓和頻率恢復(fù)到正常運(yùn)行范圍之前，光伏發(fā)電系統(tǒng)不允許并網(wǎng)；在電網(wǎng)電壓和頻率恢復(fù)正常后，通過(guò)10kV電壓等級(jí)并網(wǎng)的分布式電源恢復(fù)并網(wǎng)應(yīng)經(jīng)過(guò)電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)的允許。
3.1.2. 調(diào)度自動(dòng)化需求
根據(jù)上述調(diào)度自動(dòng)化需求，本項(xiàng)目采用104有線、101無(wú)線兩路通道進(jìn)行數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)度上傳。利用安科瑞遠(yuǎn)動(dòng)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行數(shù)據(jù)的調(diào)度上傳，通過(guò)方天裝置與調(diào)度之間建立的無(wú)線101通道進(jìn)行數(shù)據(jù)101上傳；通過(guò)ONU裝置與調(diào)度之間建立的有線104通道進(jìn)行數(shù)據(jù)104上傳。本項(xiàng)目具有AGC控制，通過(guò)AGC控制裝置采集數(shù)采儀數(shù)據(jù)，匯總數(shù)采儀數(shù)據(jù)，利用內(nèi)部邏輯進(jìn)行處理后輸出群調(diào)群控信號(hào)，群調(diào)群控信號(hào)利用網(wǎng)關(guān)采集后上傳到調(diào)度，調(diào)度可以設(shè)置發(fā)電功率命令通過(guò)網(wǎng)關(guān)下發(fā)到AGC控制裝置，調(diào)節(jié)逆變器的發(fā)電功率。
3.1.3. 電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)需求
3.2 配置設(shè)備清單
根據(jù)3.2所述的光伏監(jiān)控系統(tǒng)需求，安科瑞電氣配置1套完整的分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)，詳細(xì)設(shè)備清單如表1。
表1我司提供方案設(shè)備列表
3.3典型設(shè)備介紹
AMSSE-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(guò)流保護(hù)、反時(shí)限保護(hù)、兩段式零序IO過(guò)流/IO反時(shí)限過(guò)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(guò)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(duì)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(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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。
APView500PV電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置采用了高性能多核平臺(tái)和嵌入式操作系統(tǒng)，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/中斷、閃變監(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。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(guò)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，廣泛適用于工業(yè)廠房、商業(yè)屋頂、物流基地、機(jī)場(chǎng)交通、高速服務(wù)區(qū)等行業(yè)的分布式光伏并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)。電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置的作用主要包括實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電能質(zhì)量參數(shù)、?分析電能質(zhì)量問(wèn)題、?提高電能利用效率、?保障電氣設(shè)備安全運(yùn)行、?降低電能損耗、?預(yù)防電力事故、?提高用戶滿意度等。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電能質(zhì)量參數(shù)：?通過(guò)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)中的電壓、?電流等參數(shù)，?及時(shí)發(fā)現(xiàn)電能質(zhì)量問(wèn)題，?如電壓波動(dòng)、?電流諧波、?電能失真等。分析電能質(zhì)量問(wèn)題：?通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，?可以深入了解電能質(zhì)量問(wèn)題的性質(zhì)、?原因和影響，?為后續(xù)的處理提供依據(jù)。提高電能利用效率：?通過(guò)監(jiān)測(cè)和分析電能質(zhì)量問(wèn)題，?可以采取相應(yīng)的措施來(lái)改善電能質(zhì)量，?從而提高電能利用效率，?減少能源浪費(fèi)。提高用戶滿意度：?通過(guò)監(jiān)測(cè)和分析電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，?幫助電力系統(tǒng)管理人員了解電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，?及時(shí)調(diào)整電力系統(tǒng)的負(fù)載和運(yùn)行模式，?提高電力系統(tǒng)的效率，?減少能源浪費(fèi)，?降低能源成本，?從而提高用戶滿意度。
3.4現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用圖
圖4 光伏電站屏柜布置圖
圖5 直流屏柜布置圖
圖6 光伏電站監(jiān)控主機(jī)臺(tái)布置圖
4.系統(tǒng)功能
4.1. 主接線界面圖
在此界面可以查看配電室內(nèi)高壓保護(hù)柜的電量參數(shù)，監(jiān)視斷路器和手車的狀態(tài)，在遠(yuǎn)方狀態(tài)時(shí)可以遙控?cái)嗦菲鞯姆趾希O(jiān)視高壓柜保護(hù)裝置的參數(shù)，能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)做出相應(yīng)的處理。
圖7 主接線界面圖
4.2. 電能質(zhì)量監(jiān)視界面圖
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(wú)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)量監(jiān)視界面圖
4.3. 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣缑鎴D
系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；可在線診斷設(shè)備通信狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時(shí)能自動(dòng)在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。
圖9 站內(nèi)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
4.4. 逆變器監(jiān)視界面圖
此界面可以監(jiān)視逆變器的電流電壓等電參量數(shù)據(jù)，逆變器的發(fā)電有功功率，總發(fā)電量以及故障告警信息。通過(guò)友好的用戶界面和強(qiáng)大的分析功能，?能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決潛在問(wèn)題，?確保光伏發(fā)電系統(tǒng)的可靠和穩(wěn)定運(yùn)行。
圖10 逆變器監(jiān)視界面圖
4.5. 實(shí)時(shí)曲線監(jiān)視界面圖
此界面選擇所要設(shè)備的電量，查看電量的實(shí)時(shí)曲線，便于現(xiàn)場(chǎng)人員查看電參量的變化情況，利用曲線的變化情況更加直觀的展示出現(xiàn)場(chǎng)電量的變化方便分析現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)。
圖11 實(shí)時(shí)曲線監(jiān)視界面圖
5.結(jié)束語(yǔ)
光伏發(fā)電是我國(guó)重要的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，大力推進(jìn)光伏發(fā)電應(yīng)用對(duì)優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、保障能源安全、改善生態(tài)環(huán)境、轉(zhuǎn)變城鄉(xiāng)用能方式具有重大戰(zhàn)略意義。分布式光伏發(fā)電應(yīng)用范圍廣，在城鄉(xiāng)建筑、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、公共設(shè)施等領(lǐng)域都有廣闊應(yīng)用前景，既是推動(dòng)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命的重要力量，也是促進(jìn)穩(wěn)增長(zhǎng)調(diào)結(jié)構(gòu)促改革惠民生的重要舉措。該項(xiàng)目的實(shí)施可以有效地推動(dòng)可再生能源的發(fā)展，減少對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴，降低能源消耗和環(huán)境污染。通過(guò)分布式光伏的應(yīng)用，我們成功實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能的利用，為社會(huì)提供了清潔、可持續(xù)的電力供應(yīng)。在未來(lái)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)。
當(dāng)前位置：