安科瑞 劉秋霞

摘 要：為實現(xiàn)我國提出的雙碳目標(biāo)，推動能源結(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。通過對分布式光伏項目的推廣，可以有效促進(jìn)我國能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，實現(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電能的需求存在差異性、階段性特點，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，可以實現(xiàn)對大電網(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，具有使用壽命長(8萬小時)、可靠性高、可獨立工作、適用性廣等優(yōu)勢，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)電項目（以下簡稱“本項目"）是響應(yīng)國家“優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，提供更加清潔、可靠的能源"的號召，投資建設(shè)的分布式光伏發(fā)電應(yīng)用示范項目。

本項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。

本期項目采用光伏組件，總?cè)萘繛?.79WM，本項目電量結(jié)算原則為：自發(fā)自用，余電上網(wǎng)。項目計劃2024年10月底建成投產(chǎn)。本項目二次設(shè)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)控平臺采用在國產(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(hù)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3.79MW，項目采用自發(fā)自用余電上網(wǎng)的消納方式。利用原有的電源點作為光伏高壓并網(wǎng)點并入電網(wǎng)端，并網(wǎng)點設(shè)置光伏出線柜柜，計量柜，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)配置自動化系統(tǒng)，實時采集并網(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。項目采用Acrel-1000DP光伏監(jiān)控平臺，操作使用了國產(chǎn)凝思系統(tǒng)。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 項目一次圖

3.技術(shù)方案

本項目一期規(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、變壓器等采用國內(nèi)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)，實現(xiàn)并網(wǎng)，供廠區(qū)負(fù)荷使用。結(jié)合上級變電站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

本項目配備1臺三相交流1600KVA的干式變壓器、一臺三相交流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，能效等級滿足國家規(guī)范要求。

4.2繼電保護(hù)及安全自動裝置

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)及安全自動裝置

分布式光伏項目線路發(fā)生短路故障時，線路保護(hù)應(yīng)快速動作，瞬時跳開相應(yīng)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(yīng)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(yīng)斷路器（專用開關(guān)）。

2）防孤島檢測

分布式光伏項目逆變器必需要具備快速檢測孤島且監(jiān)測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、安全自動裝置和低電壓檢測裝置等相配合，時間上相匹配。該逆變器防孤島檢測策略應(yīng)符合國家電網(wǎng)的相應(yīng)規(guī)定。

3）電能質(zhì)量監(jiān)測裝置

分布式光伏項目對接入國網(wǎng)的電能質(zhì)量有著相應(yīng)的要求。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，光伏發(fā)電項目的電能質(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)測裝置遵照IEC61000-4-30《測試和測量技術(shù)-電能質(zhì)量測量方法》中規(guī)定的各電能質(zhì)量指標(biāo)的測量方法進(jìn)行測量，集諧波分析、波形采樣、電壓暫降/暫升/終端、善變監(jiān)測、電壓不平衡度監(jiān)測、事件記錄、測量控制等功能為一體。能夠?qū)崟r的監(jiān)測匯入電網(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)測量方法的標(biāo)準(zhǔn)化和指標(biāo)參數(shù)的測量精度以及時鐘同步、事件告警功能等各個方面均達(dá)到了國家標(biāo)準(zhǔn)要求，能夠滿足通過0.4-35KV電壓等級并網(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(hù)、控制、通信、測量等功能，可實現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)、開關(guān)站的全功能綜合自動化管理。本項目逆變器、高低壓設(shè)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(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(luò)失效的情況下，就地層仍能獨立完成就地各電氣設(shè)備的監(jiān)測。計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通過GPRS無線方式傳輸給遠(yuǎn)動工作站進(jìn)而與六安市電力公司實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。

站控層由計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接的服務(wù)器、操作員站、遠(yuǎn)動站等組成，提供站內(nèi)運(yùn)行的人機(jī)界面，實現(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)實際設(shè)計確定是否需要）、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(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)，測控裝置、智能計量表計的數(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

在此界面為項目一次設(shè)計圖，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)時可以遙控斷路器的分合，實時監(jiān)測廠站數(shù)據(jù)，能夠及時的發(fā)現(xiàn)異常告警，便于及時做出相應(yīng)的處理。

圖5 主接線界面圖

5.2.電能報表

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

圖6 電能報表界面圖

5.3.直流屏監(jiān)視界面

此界面可實時監(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)，及時發(fā)現(xiàn)異常狀態(tài)，發(fā)出報警信息。

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、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(yīng)對方案

圖8 電能質(zhì)量在線監(jiān)視界面圖

5.5.實時曲線監(jiān)視界面

在實時曲線界面，可以為用戶顯示實時數(shù)據(jù)，用戶可以選擇想要查看的數(shù)據(jù)，用戶可以同時選擇至多四個數(shù)據(jù)進(jìn)行實時對比。

圖9 并網(wǎng)柜監(jiān)視界面圖

6.結(jié)語

我國政府正積極推進(jìn)“十二五"光伏發(fā)展規(guī)劃的實現(xiàn)。我國到“十二五"末，光伏國內(nèi)裝機(jī)總量目標(biāo)將由先前的15GW提升到40GW，鼓勵超額完成規(guī)劃目標(biāo)，并且國家將大力支持、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，為推動可再生能源的發(fā)展和應(yīng)用做出更大的貢獻(xiàn)。同時，我們也將不斷提高技術(shù)水平和管理水平，確保項目的順利實施和運(yùn)行，為社會和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展做出積極貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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[3] 張欣，分布式光伏發(fā)電項目綜合效益評估研究.[D].河北：華北電力大學(xué)，2013.