安科瑞分布式光伏監(jiān)控系統在德天建材3.79mw光伏10kV（一期）項目中應用

安科瑞 宣依依

摘 要：為實現我國提出的雙碳目標，推動能源結構轉型，分布式光伏作為新能源的重要組成部分，發(fā)揮著至關重要的作用。分布式光伏作為一種清潔的新能源形式，不僅有助于實現能源的可持續(xù)發(fā)展，還能通過“自發(fā)自用余電上網"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，可以有效促進我國能源結構的優(yōu)化，實現環(huán)境保護與經濟發(fā)展的雙贏，為構建綠色、低碳的可持續(xù)發(fā)展社會貢獻力量。

關鍵詞：新能源；分布式光伏；“自發(fā)自用余電上網"；綠色、低碳

1. 概述

自20世紀后期以來，在社會快速發(fā)展，傳統的大電網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，可以彌補大電網靈活性不足的問題。

分布式電源光伏發(fā)電系統，是一種完quan借助(或主要借助)光伏發(fā)電系統進行作業(yè)的分布式電源，可以實現對大電網用電的調配、補充。光伏發(fā)電系統(PVsystem)是分布式電源系統的一種形式，可以借助太陽能電池、逆變器、控制器、蓄電池等設備進行光電轉換和存儲，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，且能夠實現并網運行[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"）是響應國家“優(yōu)化能源結構，提供更加清潔、可靠的能源"的號召，投資建設的分布式光伏發(fā)電應用示范項目。

本項目位于六安市德天建材有限公司廠區(qū)內，利用現有廠房屋頂建設分布式光伏發(fā)電項目，總建設規(guī)模約為5.5MWp。光伏發(fā)電組件位于六安市裕安區(qū)高新技術產業(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，通過用戶配電站接入公共電網，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，總容量為3.79WM，本項目電量結算原則為：自發(fā)自用，余電上網。項目計劃2024年10月底建成投產。本項目二次設計選用安科瑞Acrel-1000DP分布式光伏監(jiān)控系統解決方案，光伏監(jiān)控平臺采用在國產凝思操作系統下運行，使得本地保護、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，有助于減少對傳統能源的依賴，降低碳排放。

本文介紹光伏電站接入系統方案的論證，系統繼電保護及安全自動裝置、系統通信、系統調度自動化方案研究等。

圖1 項目現場圖

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)自用余電上網的消納方式。利用原有的電源點作為光伏高壓并網點并入電網端，并網點設置光伏出線柜柜，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。新增的光伏系統配置自動化系統，實時采集并網信息，信息上傳至當地調控中心DMS系統。光伏發(fā)電逆變器電源電壓為1000V，經箱變升壓變升壓至10kV后,通過高壓電纜接入新增的10kV光伏進線柜,通過并網柜并入原10kV市電高壓柜。項目采用Acrel-1000DP光伏監(jiān)控平臺，操作使用了國產凝思系統。監(jiān)控平臺具有對全站數據的實時觀測、事故告警提示等功能。

圖2 項目一次圖

3. 技術方案

本項目一期規(guī)模約為3.79MWp，利用廠房屋頂建設光伏發(fā)電系統，關鍵設備光伏組件、逆變器、變壓器等采用國內zhi名產品。分布式光伏系統所發(fā)電量采用就地消納，自發(fā)自用，余電上網。本項目光伏發(fā)電系統所輸出的直流電經組串式逆變器轉換成交流電后，就地升壓至10KV，經開關柜通過1回出線接入至廠區(qū)10KV進線母線的用戶側，實現并網，供廠區(qū)負荷使用。結合上級變電站35KV電廠103線可接入容量為3799.12KW，本工程交流側并網上送容量不應超過3799.12KW。根據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繼電保護及安全自動裝置

本光伏電站內主要電氣設備采用微機保護，以滿足信息上送。元件保護按照《繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程》（GB14285－2006）配置。

1）并網線路繼電保護及安全自動裝置

分布式光伏項目線路發(fā)生短路故障時，線路保護應快速動作，瞬時跳開相應并網點斷路器，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母線應配置故障解列裝置，實現頻率電壓異常緊急控制功能，跳開相應斷路器（專用開關）。

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連接的能力，其防孤島方案應與繼電保護配置、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符合國家電網的相應規(guī)定。

3）電能質量監(jiān)測裝置

分布式光伏項目對接入國網的電能質量有著相應的要求。根據國家標準，光伏發(fā)電項目的電能質量應符合《GB/T 15543-2008 光伏發(fā)電系統接入電網技術規(guī)定》等相關標準。這些標準規(guī)定了光伏發(fā)電系統接入電網的電能質量參數，包括電壓、電流、頻率、諧波含量等，以確保光伏發(fā)電系統與電網的穩(wěn)定運行和電能質量的可靠性。

電能質量在線監(jiān)測裝置遵照IEC61000-4-30《測試和測量技術-電能質量測量方法》中規(guī)定的各電能質量指標的測量方法進行測量，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。能夠實時的監(jiān)測匯入電網的電能的電參量數據，裝置在電能質量指標參數測量方法的標準化和指標參數的測量精度以及時鐘同步、事件告警功能等各個方面均達到了國家標準要求，能夠滿足通過0.4-35KV電壓等級并網的分布式光伏發(fā)電系統要求。

圖3 新建光伏一次圖

4. 系統結構

本項目光伏電站配置一套綜合自動化系統，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)控系統具有保護、控制、通信、測量等功能，可實現光伏發(fā)電系統、開關站的全功能綜合自動化管理。本項目逆變器、高低壓設備等狀態(tài)信號均接入本監(jiān)控系統。

本項目光伏電站監(jiān)控系統包括兩部分：站控層和就地層，網絡結構為開放式分層、分布式結構。

監(jiān)控系統通過以太網與就地層相連,就地層按照不同的功能、系統劃分，以相對獨立的方式分散在逆變器區(qū)域或箱變中，在站控層及網絡失效的情況下，就地層仍能獨立完成就地各電氣設備的監(jiān)測。計算機監(jiān)控系統通過GPRS無線方式傳輸給遠動工作站進而與六安市電力公司實現數據通訊。

站控層由計算機網絡連接的服務器、操作員站、遠動站等組成，提供站內運行的人機界面，實現管理控制就地層設備等功能，形成全站監(jiān)控、管理中心，并具備與遠方控制中心通信的接口。

就地層設備由智能測控單元、網絡系統通訊單元、逆變器數據采集單元、多功能電能表等構成，主要電氣設備包括匯流柜（根據實際設計確定是否需要）、逆變器、箱變、并網開關。直接采集處理現場的原始數據，通過網絡傳送給站控層監(jiān)控主站，同時接收站控層發(fā)來的控制操作命令，經過有效性判斷、閉鎖檢測、同步檢測等，最后對設備進行操作控制。

站控層與就地層之間的通訊網絡采用GPRS無線通訊網絡。

每個光伏發(fā)電單元通過有線方式利用RS485協議與發(fā)電裝置進行通訊，采集每組光伏組件數據，逆變器參數，測控裝置、智能計量表計的數據，打包后通過無線網絡傳輸給監(jiān)控系統實現監(jiān)視。

圖4 監(jiān)控系統網絡結構圖

5. 系統功能

5.1. 主接線圖

在此界面為項目一次設計圖，可以查看直接保護裝置的電量參數，監(jiān)視斷路器和手車的狀態(tài)。裝置在遠方狀態(tài)時可以遙控斷路器的分合，實時監(jiān)測廠站數據，能夠及時的發(fā)現異常告警，便于及時做出相應的處理。

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)以及開關量狀態(tài)。用于監(jiān)視直流屏的狀態(tài)，及時發(fā)現異常狀態(tài)，發(fā)出報警信息。

圖7 直流屏監(jiān)視界面圖

5.4. 電能質量在線監(jiān)視界面

在電能質量監(jiān)控圖中，可以直接查看電能質量裝置的運行狀態(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、無功功率等電能質量信息。可以根據這些信息監(jiān)測現場電能的質量，及時的做出應對方案

圖8 電能質量在線監(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據，用戶可以選擇想要查看的數據，用戶可以同時選擇至多四個數據進行實時對比。

圖9 并網柜監(jiān)視界面圖

6. 結語

我國政府正積極推進“十二五"光伏發(fā)展規(guī)劃的實現。我國到“十二五"末，光伏國內裝機總量目標將由先前的15GW提升到40GW，鼓勵超額完成規(guī)劃目標，并且國家將大力支持、推進各類型分布式電站建設。[3]助力用戶、電網分布式光伏高比例有序并網，強化分布式光伏的統一管控，推動分布式光伏和大電網的協調運行，搭建數據透明、調控便捷、能源互動的新型分布式新能源調度管理體系。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)展和應用做出更大的貢獻。同時，我們也將不斷提高技術水平和管理水平，確保項目的順利實施和運行，為社會和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展做出積極貢獻。