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Acrel-1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)在廣西大坪村2.43MW分布式光伏中的應用

來源:江蘇安科瑞電器制造有限公司   2025年07月10日 13:18  

安科瑞 劉邁

要:隨著全球氣候變化和能源需求的不斷增長,清潔能源以及變成了各國能源政策和發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。然而在電力系統(tǒng)中對電能質量的要求很高。電能質量分為電壓質量和頻率質量,電力系統(tǒng)的電壓和頻率的變化,都可以給電廠以及相關用戶帶來嚴重的后果。為保證光伏發(fā)電的安全性,需要采用一套既能夠保證發(fā)電的安全性,又能夠保證發(fā)電的質量的保護方案。

 

關鍵詞:清潔能源;頻率;發(fā)電安全;

1.                       

太陽能光伏發(fā)電是一種利用太陽能直接轉換為電能的清潔能源技術,具有可再生、可持續(xù)等優(yōu)點。在近年來,隨著全球對環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的重視,太陽能光伏發(fā)電得到了越來越廣泛的應和推廣[1]電力系統(tǒng),對電能質量要求很,尤其是頻率質量。在國內電力系統(tǒng)中額定頻率50Hz,頻率偏差±0.2Hz。根據(jù)電力系統(tǒng)的容,頻率偏差放寬±0.5Hz;用戶沖擊引起的頻率偏差一般不得超±0.2Hz。[2]因此配置一套一套既能夠保證發(fā)電的安全性,又能夠保證發(fā)電的質量的保護方案尤為重要。

大塘至浦北高速公路光伏發(fā)電項目(以下簡本項)是響應國優(yōu)化能源結構,提供更加清潔、可靠的能的號召,投資建設的分布式光伏發(fā)電應用示范項目。

本項目位于欽州市大塘至浦北高速公路浦北縣大片坡村段,利用高速公路沿線邊坡建設分布式光伏發(fā)電站,項目采全額上網(wǎng)模式,利用高速公路沿線斜坡建設分布式光伏發(fā)電項目,總建設規(guī)模約2.43MWp。通過原10KV沙井線鳳凰頭聯(lián)絡24號桿接入電網(wǎng)的接入系統(tǒng),屬于欽州市供電公司管理范圍。

本期項目采用光伏組件,總容量為2.43MW,本項目電量結算原則為:全額上網(wǎng)。項目計20254月底建成投產(chǎn)。本項目二次設計選用安科Acrel-1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)解決方案,光伏監(jiān)控平臺在配套操作系統(tǒng)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用戶提供清潔、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。

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1 廣西電網(wǎng)接入批復文件圖

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

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2 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2.43MW,項目采用全額上網(wǎng)的消納方式。新增并網(wǎng)點設置光伏出線柜柜,計量柜PT柜,光伏進線柜。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?shù)卣{控中DMS系統(tǒng)。光伏發(fā)電逆變器電源電壓800V,經(jīng)箱變升壓變升壓10kV,通過高壓電纜接入新增10kV光伏進線,通過并網(wǎng)柜并入原10KV沙井線。項目采Acrel-1000DP光伏監(jiān)控平臺。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。

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3 項目電站編號圖

3.                      技術方案

本項目規(guī)模約為2.43MWp,利用高速公路沿線空地建設光伏發(fā)電系統(tǒng),關鍵設備光伏組件、逆變器、變壓器等采用國內產(chǎn)品。分布式光伏系統(tǒng)所發(fā)電量采用全額上網(wǎng)。本項目光伏發(fā)電系統(tǒng)所輸出的直流電經(jīng)組串式逆變器轉換成交流電后,就地升壓10KV,經(jīng)開關柜通1回出線接入至一次倉10KV并網(wǎng)柜母線,并網(wǎng)柜傳輸光伏發(fā)電至柱上開關進行并網(wǎng)。本工程規(guī)劃擬建裝機容量2.9162MWp,交流側容量2.43MW,按照光伏電站使用壽25年進行計算得到,本項目平均每年發(fā)電容量283.81KWh,25年總共發(fā)電量7095.31KWh,計劃投產(chǎn)時2025年,擬采全額上網(wǎng)模式。

4.1升壓變壓器及高低壓配電設備

本項目配備臺三相交流1000KVA的干式變壓器、一臺三相交800KVA的干式變壓器、一臺三相交400KVA的干式變壓器。額定電10.5±2×2.5%/0.8kV,接線組別Dy11。交流頻率50Hz,可以戶外使用,能效等級滿足國家規(guī)范要求。

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4 新建光伏一次圖

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》GB142852006)配置。

1)防孤島檢測

分布式電源應具備快速監(jiān)測孤島且立即斷開與電網(wǎng)連接的能力,防孤島保護動作時間不大2S,其防孤島保護應與配電網(wǎng)側線路重合閘和安全自動裝置動作時間相配合。在本光伏電站并網(wǎng)點裝設防孤島保護裝置,防止產(chǎn)生非計劃性孤島。

2)       頻率電壓緊急控制裝置

頻率電壓緊急控制裝置是電力系統(tǒng)中保障頻率和電壓的關鍵安全設備。主要用于應對系統(tǒng)發(fā)生嚴重擾動時,頻率或電壓超過安全范圍的緊急場景。根據(jù)南方電網(wǎng)調度批復文件的要求,光伏電站應具備一定的耐受系統(tǒng)頻率異常的能力,應能夠在低48Hz時能夠根據(jù)光伏電站逆變器允許運行的低頻率或電網(wǎng)要求,頻率48Hz-49.5Hz時要求至少能運10分鐘。頻率49.5Hz-50.2Hz時要求系統(tǒng)能夠連續(xù)運行。頻率50.2Hz-50.5Hz時要求每次頻率高50.2Hz時,光伏電站應具備能夠連續(xù)運行兩分鐘的能力,同時具0.2秒內停止向電網(wǎng)線路送電的能力,實際運行時間由電力調度部門決:此時不允許處于停運狀態(tài)的光伏電站并網(wǎng)。頻率在高50.5Hz時要求0.2秒內停止向電網(wǎng)線路送電,且不允許處于停運狀態(tài)的光伏電站并網(wǎng)。

3)       電能質量監(jiān)測裝置

分布式光伏項目對接入國網(wǎng)的電能質量有著相應的要求。根據(jù)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(tǒng)接入電網(wǎng)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(tǒng)接入電網(wǎng)的電能質量參數(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)定運行和電能質量的可靠性。

4)       AGC/AVC裝置

根據(jù)南網(wǎng)調度部門的設計要求分布式光伏項目對接入南網(wǎng)需要滿足《光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)技術規(guī)定GB/T 29319-2024)》。配AGC/AVC裝置可以實現(xiàn)對逆變器有功功率和無功功率進行調節(jié),滿足設計所要求(可觀、可測、可控、可調。

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5 AGC/AVC配置圖

5)       態(tài)勢感知裝置

根據(jù)《南方電網(wǎng)分布式新能源并網(wǎng)網(wǎng)絡安全防拍方案》(辦總調20227號附1)分布式新能源場站配置配網(wǎng)安全防護裝置,并實現(xiàn)網(wǎng)絡安全威脅的實時監(jiān)測與審計,上送電力監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡安全態(tài)勢感知系統(tǒng)。配置態(tài)勢感知裝置能夠及時的監(jiān)測出潛在風險,在遭遇風險攻擊時能夠及時發(fā)出告警。

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6 態(tài)勢感知監(jiān)視圖

4.                      系統(tǒng)結構

本項目光伏電站配置套綜合自動化系統(tǒng),采用安科瑞電氣股份有限公司所提供Acrel-1000DP分布式光伏電力監(jiān)控系統(tǒng)具有保護、控制、通信、測量等功能,可實現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)、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)絡結構為開放式分層、分布式結構。

監(jiān)控系統(tǒng)通過以太網(wǎng)與就地層相,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(tǒng)通過遠動工作GPRS公網(wǎng)與欽州市電力公司實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。

站控層由計算機網(wǎng)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(xiàn)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(wǎng)絡系統(tǒng)通訊單元、逆變器數(shù)據(jù)采集單元、多功能電能表等構成,主要電氣設備包括逆變器、箱變、并網(wǎng)開關。它直接采集處理現(xiàn)場的原始數(shù)據(jù),通過網(wǎng)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(jīng)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(wǎng)絡采GPRS無線通訊網(wǎng)絡。

每個光伏發(fā)電單元配帶無線發(fā)射功能的數(shù)據(jù)采集裝置,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)絡傳輸給監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)視。

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7 監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡結構圖系統(tǒng)功能

4.1.                      實時監(jiān)測

Acrel-1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)人機界面友好,在主界面可以之間查看到光伏系統(tǒng)的站點信息,以及裝機信息,同時也可以直觀的查看到總發(fā)電功率、日發(fā)電量、累計發(fā)電量,同時具有發(fā)電功率曲線界面以及累計發(fā)電量的直方圖,方便用戶更加直觀的監(jiān)測發(fā)電信息。

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8 實時監(jiān)測主界面功能圖

4.2.                      電能質量監(jiān)視

在電能質量監(jiān)控圖中,可以直接查看電流電壓總有效值、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??梢愿鶕?jù)這些信息監(jiān)測現(xiàn)場電能的質量,及時的做出應對方案。

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9 電能質量監(jiān)視界面圖面功能圖

4.3.                      實時報表監(jiān)測

在實時報表監(jiān)測界面中,用戶可以根據(jù)需求直接選擇所想要查看數(shù)據(jù)的設備,能查詢各回路或設備實時的運行參數(shù),報表中顯示的電參量信息應包括:各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無功功率、電能,遙信量等。遙測量包括實時值(處于不同狀態(tài)時應給以不同顏色區(qū)分)、測點狀態(tài)(越限、置入、通信異常等)、日平均值等。遙信量包括實時值(處于不同狀態(tài)時應給以不同顏色區(qū)分)、測點狀態(tài)(置入、通信異常等)、日變位次數(shù)等,報表可以導出和打印。

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10 實時報表監(jiān)測功能圖

4.4.                      歷史曲線監(jiān)測

歷史曲線是時間序列數(shù)據(jù)的可視化工具,通過記錄電壓、電流、功率、頻率、設備狀態(tài)等關鍵參數(shù)隨時間的變化軌跡,為電網(wǎng)運行、設備管理、故障診斷及優(yōu)化決策提供核心支撐。在電力系統(tǒng)發(fā)生故障后,可以通過歷史曲線定位故障源頭、分析演變過程。電力設備(如變壓器、斷路器、電纜)的故障往往潛伏,歷史曲線通過記錄設備運行參數(shù)的長期趨勢變化,可提前識別異常,避免突發(fā)停機。電能質量指標(如電壓偏差、頻率波動、諧波畸變率)直接影響用電設備的壽命和電網(wǎng)穩(wěn)定性,歷史曲線是定位污染源、評估治理效果的核心依據(jù)。電力系統(tǒng)的線損(電能傳輸損耗)、無功損耗等與運行方式密切相關,歷史曲線可幫助挖掘節(jié)能潛力,降低運營成本。

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11 實時曲線監(jiān)測功能圖

5.                      結語

對在碳中和的大背景下,光伏和新能源車密不可分,總體思路是光伏發(fā)電、新能源車用電,構建一條豐富完整的產(chǎn)業(yè)鏈條,既達到碳消耗不斷降低,又能為經(jīng)濟增長持續(xù)賦能的新能源產(chǎn)業(yè)拓寬發(fā)展路徑。同時擁有一套能夠保障電力安全的系統(tǒng)具有必要性。我司提供的電力監(jiān)控系統(tǒng)方案能夠為用戶、電網(wǎng)助力分布式光伏高比例有序并網(wǎng),強化分布式光伏的統(tǒng)一管控,具有能夠推動分布式光伏和大電網(wǎng)的協(xié)調運行,搭建數(shù)據(jù)透明、調控便捷、能源互動的新型分布式新能源調度管理的體系。

參考文獻

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