安科瑞光伏監(jiān)控系統(tǒng)在光伏電站運(yùn)營中的應(yīng)用

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

     光伏電站，具體來說便是相連于電網(wǎng)并將電力輸送給電網(wǎng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)，是我國*點(diǎn)和全力發(fā)展的綠色能源項(xiàng)目。其中，監(jiān)控自動化系統(tǒng)的接入，屬于光伏電站應(yīng)用中的重要部分。對于光伏區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的探究，可以使光伏電站接入自動化系統(tǒng)有相應(yīng)的提升，進(jìn)而強(qiáng)化電站的運(yùn)行效率和運(yùn)維效率，進(jìn)一步降低運(yùn)維成本。

一、光伏區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)概述

    光伏電站，如圖一所示。監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器屬于光伏區(qū)逆變器、匯流箱、箱逆變一體機(jī)等各類電氣設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、存儲、網(wǎng)絡(luò)管理*心，并且也是光伏區(qū)數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)關(guān)鍵的人機(jī)對話界面，可以顯示設(shè)備圖形和相關(guān)信息報(bào)表、記錄時間順序、顯示故障報(bào)警狀態(tài)、查詢參數(shù)、操作控制命令解釋以及下達(dá)等等。運(yùn)維人員借助監(jiān)控主機(jī)便可以針對電氣設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測和操作控制，并將系統(tǒng)的維護(hù)管理、修改、軟件系統(tǒng)診斷等工作同時完成。針對光伏區(qū)后臺監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)施的維護(hù)工作，只可以在監(jiān)控主機(jī)上開展，登陸保護(hù)有非常強(qiáng)的安全性。

   在光伏電站接入自動化系統(tǒng)監(jiān)控后臺當(dāng)中，應(yīng)用的結(jié)構(gòu)形式為開放式以及分層分布式，系統(tǒng)縱向包括站控層和間隔層。間隔層對電氣單元當(dāng)中設(shè)置的測控單元進(jìn)行了使用，但站控層對功能分布結(jié)構(gòu)進(jìn)行使用，兩層彼此之間的結(jié)構(gòu)為單以太網(wǎng)。通信線纜，一般情況下，都會利用RS485屏蔽雙絞線帶鎧光纜，可以對速率的增加給予保障，并使其有更理想的可靠性。有些項(xiàng)目為了將施工以及材料成本節(jié)約，會利用LET的通信方式。

二、光伏區(qū)設(shè)備數(shù)據(jù)監(jiān)視的作用

1、實(shí)時對光伏區(qū)設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，可以使運(yùn)維管理模式提升。

1）主動性。

對主動型的應(yīng)用，是一種預(yù)防維護(hù)性措施，使運(yùn)維計(jì)劃有較強(qiáng)的前瞻性以及預(yù)防性，進(jìn)而針對工作開展實(shí)時追蹤。

2）持續(xù)性。

針對設(shè)備開展精細(xì)化管理，持續(xù)化以及科學(xué)化管。

3）精細(xì)型。

將運(yùn)維流程實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，對運(yùn)維管理平臺的完*構(gòu)建，可以使運(yùn)維定位以及管理更加準(zhǔn)確。2、針對專家資源開展集中配置，會將管理效率進(jìn)一步提升。

3、相同種類的設(shè)備，在不同區(qū)域中可實(shí)現(xiàn)調(diào)度統(tǒng)一，使庫存風(fēng)險有所降低。

4、統(tǒng)一推廣故障處理經(jīng)驗(yàn)，可以使運(yùn)維效率有相應(yīng)的提升。

三、光伏區(qū)域后臺系統(tǒng)的功能

1、設(shè)備數(shù)據(jù)采集以及處理。

   光伏區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)針對光伏區(qū)逆變器、直流匯流箱箱、箱逆變一體機(jī)的遙測信號，報(bào)警以及遙信信號實(shí)時采集，可以對逆變器穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)給予保障。其中，可以針對電站設(shè)備的所有運(yùn)行情況開展集中監(jiān)控，實(shí)施故障以及專家診斷等，使故障分析的準(zhǔn)確性提升，并使處理故障的時間縮短，進(jìn)而使設(shè)備檢修質(zhì)量和相應(yīng)的生產(chǎn)安全性有所提升。借助統(tǒng)一管理和指揮生產(chǎn)運(yùn)營工作，可以優(yōu)化配置備品配件等相關(guān)資源，使其得到規(guī)范性管理。

2、構(gòu)建數(shù)據(jù)庫。

數(shù)據(jù)庫具有數(shù)據(jù)存儲功能，并且可以對運(yùn)行報(bào)表進(jìn)行保存。

3、可開展控制以及調(diào)節(jié)。

例如針對站內(nèi)設(shè)備實(shí)施控制以及功能調(diào)節(jié)。

4、可以防止誤閉鎖的操作。

5、可以完成數(shù)據(jù)之間的通信。

6、可針對系統(tǒng)實(shí)施診斷。

7、可完成時鐘對時工作。

8、可以報(bào)文并開展記錄以及分析工作。

9、具有語音報(bào)警功能。

10、仿真培訓(xùn)并開發(fā)軟件。

11、具有自恢復(fù)功能。

四、安科瑞分布式光伏運(yùn)維云平臺介紹

4.1概述

   AcrelCloud-1200分布式光伏運(yùn)維云平臺通過監(jiān)測光伏站點(diǎn)的逆變器設(shè)備，氣象設(shè)備以及攝像頭設(shè)備、幫助用戶管理分散在各地的光伏站點(diǎn)。主要功能包括：站點(diǎn)監(jiān)測，逆變器監(jiān)測，發(fā)電統(tǒng)計(jì)，逆變器一次圖，操作日志，告警信息，環(huán)境監(jiān)測，設(shè)備檔案，運(yùn)維管理，角色管理。用戶可通過WEB端以及APP端訪問平臺，及時掌握光伏發(fā)電效率和發(fā)電收益。

4.2應(yīng)用場所

   目前我國的兩種分布式應(yīng)用場景分別是：廣大農(nóng)村屋頂?shù)膽粲霉夥凸ど虡I(yè)企業(yè)屋頂光伏，這兩類分布式光伏電站今年都發(fā)展迅速。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

   在光伏變電站安裝逆變器、以及多功能電力計(jì)量儀表，通過網(wǎng)關(guān)將采集的數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行集中存儲管理。用戶可以通過PC訪問平臺，及時獲取分布式光伏電站的運(yùn)行情況以及各逆變器運(yùn)行狀況。平臺整體結(jié)構(gòu)如圖所示。

4.4系統(tǒng)功能

   AcrelCloud-1200分布式光伏運(yùn)維云平臺軟件采用B/S架構(gòu)，任何具備權(quán)限的用戶都可以通過WEB瀏覽器根據(jù)權(quán)限范圍監(jiān)視分布在區(qū)域內(nèi)各建筑的光伏電站的運(yùn)行狀態(tài)（如電站地理分布、電站信息、逆變器狀態(tài)、發(fā)電功率曲線、是否并網(wǎng)、當(dāng)前發(fā)電量、總發(fā)電量等信息）。

4.4.1光伏發(fā)電

4.4.1.1綜合看板

●顯示所有光伏電站的數(shù)量，裝機(jī)容量，實(shí)時發(fā)電功率。

●累計(jì)日、月、年發(fā)電量及發(fā)電收益。

●累計(jì)社會效益。

●柱狀圖展示月發(fā)電量

4.4.1.2電站狀態(tài)

●電站狀態(tài)展示當(dāng)前光伏電站發(fā)電功率，補(bǔ)貼電價，峰值功率等基本參數(shù)。

●統(tǒng)計(jì)當(dāng)前光伏電站的日、月、年發(fā)電量及發(fā)電收益。

●攝像頭實(shí)時監(jiān)測現(xiàn)場環(huán)境，并且接入輻照度、溫濕度、風(fēng)速等環(huán)境參數(shù)。

●顯示當(dāng)前光伏電站逆變器接入數(shù)量及基本參數(shù)。

4.4.1.3逆變器狀態(tài)

●逆變器基本參數(shù)顯示。

●日、月、年發(fā)電量及發(fā)電收益顯示。

●通過曲線圖顯示逆變器功率、環(huán)境輻照度曲線。

●直流側(cè)電壓電流查詢。

●交流電壓、電流、有功功率、頻率、功率因數(shù)查詢。

4.4.1.4電站發(fā)電統(tǒng)計(jì)

●展示所選電站的時、日、月、年發(fā)電量統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

4.4.1.5逆變器發(fā)電統(tǒng)計(jì)

●展示所選逆變器的時、日、月、年發(fā)電量統(tǒng)計(jì)報(bào)表

4.4.1.6配電圖

●實(shí)時展示逆變器交、直流側(cè)的數(shù)據(jù)。

●展示當(dāng)前逆變器接入組件數(shù)量。

●展示當(dāng)前輻照度、溫濕度、風(fēng)速等環(huán)境參數(shù)。

●展示逆變器型號及廠商。

4.4.1.7逆變器曲線分析

●展示交、直流側(cè)電壓、功率、輻照度、溫度曲線。

4.4.2事件記錄

●操作日志：用戶登錄情況查詢

●短信日志：查詢短信推送時間、內(nèi)容、發(fā)送結(jié)果、回復(fù)等。

●平臺運(yùn)行日志：查看儀表、網(wǎng)關(guān)離線狀況。

●報(bào)警信息：將報(bào)警分進(jìn)行分級處理，記錄報(bào)警內(nèi)容，發(fā)生時間以及確認(rèn)狀態(tài)。

4.4.3運(yùn)行環(huán)境

●視頻監(jiān)控：通過安裝在現(xiàn)場的視頻攝像頭，可以實(shí)時監(jiān)視光伏站運(yùn)行情況。對于有硬件條件的攝像頭，還支持錄像回放以及云臺監(jiān)控功能。

4.5系統(tǒng)硬件裝置

4.5.1交流220V并網(wǎng)

交流220V并網(wǎng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)多用于居民屋頂光伏發(fā)電，裝機(jī)功率在8kW左右。

   部分小型光伏電站為自發(fā)自用，余電不上網(wǎng)模式，這種類型的光伏電站需要安裝防逆流保護(hù)裝置，避免往電網(wǎng)輸送電能。光伏電站規(guī)模較小，而且比較分散，對于光伏電站的管理者來說，通過云平臺來管理此類光伏電站非常有必要，安科瑞在這類光伏電站提供的解決方案包括以下方面：

4.5.2交流380V并網(wǎng)

   根據(jù)電網(wǎng)Q/GDW1480-2015《分布式電源接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》，8kW~400kW可380V并網(wǎng)，超出400kW的光伏電站視情況也可以采用多點(diǎn)380V并網(wǎng)，以當(dāng)?shù)仉娏Σ块T的審批意見為準(zhǔn)。這類分布式光伏多為工商業(yè)企業(yè)屋頂光伏，自發(fā)自用，余電上網(wǎng)。分布式光伏接入配電網(wǎng)前，應(yīng)明確計(jì)量點(diǎn)，計(jì)量點(diǎn)設(shè)置除應(yīng)考慮產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn)外，還應(yīng)考慮分布式電源出口與用戶自用電線路處。每個計(jì)量點(diǎn)均應(yīng)裝設(shè)雙向電能計(jì)量裝置，其設(shè)備配置和技術(shù)要求符合DL/T448的相關(guān)規(guī)定，以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程要求。電能表采用智能電能表，技術(shù)性能應(yīng)滿足電網(wǎng)公司關(guān)于智能電能表的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。用于結(jié)算和考核的分布式電源計(jì)量裝置，應(yīng)安裝采集設(shè)備，接入用電信息采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)用電信息的遠(yuǎn)程自動采集。

   光伏陣列接入組串式光伏逆變器，或者通過匯流箱接入逆變器，然后接入企業(yè)380V電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)自發(fā)自用，余電上網(wǎng)。在380V并網(wǎng)點(diǎn)前需要安裝計(jì)量電表用于計(jì)量光伏發(fā)電量，同時在企業(yè)電網(wǎng)和公共電網(wǎng)連接處也需要安裝雙向計(jì)量電表，用于計(jì)量企業(yè)上網(wǎng)電量，數(shù)據(jù)均應(yīng)上傳供電部門用電信息采集系統(tǒng)，用于光伏發(fā)電補(bǔ)貼和上網(wǎng)電量結(jié)算。

   部分光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)需要監(jiān)測并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量，包括電源頻率、電源電壓的大小、電壓不平衡、電壓驟升/驟降/中斷、快速電壓變化、諧波/間諧波THD、閃變等，需要安裝單獨(dú)的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置。部分光伏電站為自發(fā)自用，余電不上網(wǎng)模式，這種類型的光伏電站需要安裝防逆流保護(hù)裝置，避免往電網(wǎng)輸送電能，系統(tǒng)圖如下。

    這種并網(wǎng)模式單體光伏電站規(guī)模適中，可通過云平臺采用光伏發(fā)電數(shù)據(jù)和儲能系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，安科瑞在這類光伏電站提供的解決方案包括以下方面：

4.5.3 10kV或35kV并網(wǎng)

    根據(jù)《國*能源局關(guān)于2019年風(fēng)電、光伏發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)有關(guān)事項(xiàng)通知》（國發(fā)新能〔2019〕49號），對于需要補(bǔ)貼的新建工商業(yè)分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目，需要滿足單點(diǎn)并網(wǎng)裝機(jī)容量小于6兆瓦且為非戶用的要求，支持在符合電網(wǎng)運(yùn)行安全技術(shù)要求的前提下，通過內(nèi)部多點(diǎn)接入配電系統(tǒng)。

    此類分布式光伏裝機(jī)容量一般比較大，需要通過升壓變壓器升壓后接入電網(wǎng)。由于裝機(jī)容量較大，可能對公共電網(wǎng)造成比較大的干擾，因此供電部門對于此規(guī)模的分布式光伏電站穩(wěn)控系統(tǒng)、電能質(zhì)量以及和調(diào)度的通信要求都比較高。

    光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)需要監(jiān)測并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量，包括電源頻率、電源電壓的大小、電壓不平衡、電壓驟升/驟降/中斷、快速電壓變化、諧波/間諧波THD、閃變等，需要安裝單獨(dú)的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置。

   上圖為一個1MW分布式光伏電站的示意圖，光伏陣列接入光伏匯流箱，經(jīng)過直流柜匯流后接入集中式逆變器(直流柜根據(jù)情況可不設(shè)置)，*后經(jīng)過升壓變壓器升壓至10kV或35kV后并入中壓電網(wǎng)。由于光伏電站裝機(jī)容量比較大，涉及到的保護(hù)和測控設(shè)備比較多，主要如下表：

    總之，針對光伏電站光伏區(qū)信息接入研究的深入開展，效果和意義非常突出。因?yàn)楣夥娬緦儆?點(diǎn)以及全力開發(fā)的綠色能源項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)光伏區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)在光伏電站運(yùn)營的應(yīng)用，可以將電站運(yùn)行的管理效率的提升，強(qiáng)化生產(chǎn)運(yùn)行管理水平，進(jìn)而使生產(chǎn)運(yùn)行以及相應(yīng)的設(shè)備維護(hù)成本有所降低。

作者介紹

未曉妃，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)槲㈦娋W(wǎng)能效管理和環(huán)保安全用電。