江蘇安科瑞電器制造有限公司
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系統(tǒng)解決方案
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Acrel-1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)在廣西大茅垌4.08MW分布式光伏中的應(yīng)用

時間:2025/6/27閱讀:162
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安科瑞 宣依依

  摘 要:人類對地球傳統(tǒng)能源需求的增加給環(huán)境帶來了致命負(fù)擔(dān)。太陽能的開發(fā)利用為人類開辟了一條兼顧發(fā)展與生態(tài)的新路徑,其中分布式光伏的興起尤為關(guān)鍵。作為能源利用方式的革新,分布式光伏通過“就近發(fā)電、就近消納"的靈活模式,不僅有效降低了傳統(tǒng)化石能源的依賴程度,更在推動清潔能源體系構(gòu)建、促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型中扮演著重要角色,為全球減碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)注入了新動能。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(zhì)量的保護(hù)方案。

  關(guān)鍵詞:分布式光伏;減碳目標(biāo);“就近發(fā)電、就近消納"

  1. 概述

  在分布式光伏是一種以太陽能光伏發(fā)電為基礎(chǔ)的電力供應(yīng)方式,與傳統(tǒng)的集中式光伏發(fā)電不同,分布式光伏分布在用戶集中的地區(qū),是更加靈活的光伏發(fā)電系統(tǒng)。光伏發(fā)電具有顯著的能源、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益,是好的綠色能源之一,在我國平均日照條件下安裝1 千瓦光伏發(fā)電系統(tǒng),1 年可發(fā)出1200 度電,可減少煤炭(標(biāo)準(zhǔn)煤)使用量約400 千克,減少二氧化碳排放約1 噸。根據(jù)世界自然基金會研究結(jié)果:從減少二氧化碳效果而言,安裝1平米光伏發(fā)電系統(tǒng)相當(dāng)于植樹造林100 平米,目前發(fā)展光伏發(fā)電等可再生能源是根本上解決霧霾、酸雨等環(huán)境問題的有效手段之一。

  大塘至浦北高速公路光伏發(fā)電項(xiàng)目(以下簡稱“本項(xiàng)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(xiàng)目。

  本項(xiàng)目位于欽州市大塘至浦北高速公路浦北縣大茅垌路段,利用高速公路沿線邊坡建設(shè)分布式光伏發(fā)電站,項(xiàng)目采用“全額上網(wǎng)"模式,利用高速公路沿線斜坡建設(shè)分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目,總建設(shè)規(guī)模約為4.08MWp。通過原有10KV更山支52+1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(xiàng)目采用光伏組件,總?cè)萘繛?.08MW,本項(xiàng)目電量結(jié)算原則為:全額上網(wǎng)。項(xiàng)目計(jì)劃2025年4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)控平臺在配套操作系統(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(shí)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。

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圖1 項(xiàng)目現(xiàn)場圖

  2. 解決方案

  本項(xiàng)目為屋頂分布式光伏項(xiàng)目,該期項(xiàng)目的容量為4.08MW,項(xiàng)目采用全額上網(wǎng)的消納方式。新增并網(wǎng)點(diǎn)設(shè)置光伏出線柜柜,計(jì)量柜,PT柜,光伏進(jìn)線柜。新增的光伏系統(tǒng)配置自動化系統(tǒng),實(shí)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800V,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)柜并入原有10KV六橋線。項(xiàng)目采用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(shí)時觀測、事故告警提示等功能。

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圖2 項(xiàng)目電站編號圖

  3.技術(shù)方案

  本項(xiàng)目規(guī)模約為4.08MWp,利用高速公路沿線空地建設(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)電量采用全額上網(wǎng)。本項(xiàng)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(guān)進(jìn)行并網(wǎng)。本工程規(guī)劃擬建裝機(jī)容量為4.896MWp,交流側(cè)容量為4.08MW,按照光伏電站使用壽命25年進(jìn)行計(jì)算得到,本項(xiàng)目平均每年發(fā)電容量為559.41KWh,25年總共發(fā)電量為13985.27KWh,計(jì)劃投產(chǎn)時間2025年,擬采用“全額上網(wǎng)"模式。

  4.1升壓變壓器及高低壓配電設(shè)備

  本項(xiàng)目配備一臺三相交流1000KVA的干式變壓器、一臺三相交流800KVA的干式變壓器、一臺三相交流500KVA的干式變壓器、一臺三相交流630KVA的干式變壓器、五臺三相交流630KVA的干式變壓器。額定電壓10.5±2×2.5%/0.8kV,接線組別為 Dy11。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。

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圖3 新建光伏一次圖

  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)防孤島檢測

  分布式電源應(yīng)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(hù)動作時間不大于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裝置動作時間相配合。在本光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)裝設(shè)防孤島保護(hù)裝置,防止產(chǎn)生非計(jì)劃性孤島。

  2)并網(wǎng)線路繼電保護(hù)及安全自動裝

  分布式光伏項(xiàng)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(diǎn)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(xiàng)目的用戶變電站10kV母線應(yīng)配置故障解列裝置,實(shí)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))。

  3)電能質(zhì)量監(jiān)測裝置

  根據(jù)Q/GDW10651—2015《電能質(zhì)量評估技術(shù)導(dǎo)則》的相關(guān)要求;通過10(6)kV~35kV電壓等級并網(wǎng)的變流器類型電源應(yīng)在公共連接點(diǎn)裝設(shè)滿足GB/T19862要求的電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置,以滿足接入福建電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測子站通信機(jī)的接入規(guī)范,對電壓、頻率、諧 波、功率因數(shù)等電能質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測,電能質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)至少保存一年。

  光伏電站應(yīng)滿足《國網(wǎng)湖北電力做好中低壓分布式電源接入系統(tǒng)優(yōu)質(zhì)服務(wù)指導(dǎo)意見》有關(guān)電能質(zhì)量要求的規(guī)定,當(dāng)接入配電網(wǎng)的分布式電源導(dǎo)致公共連接點(diǎn) 電能質(zhì)量不滿足相關(guān)要求時,運(yùn)營管理方應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)采取改善電能質(zhì)量措施,未采取治理措施或采取改善措施后電能質(zhì)量仍無法滿足要求時,電網(wǎng)運(yùn)營管理部門采取斷開該分布式電源管控措施,直至電能質(zhì)量滿足要求時方可重新并網(wǎng)。

  通過10KV電壓等級并網(wǎng)的分布式電源,應(yīng)具備低電壓穿越能力和高電壓穿越能力,高低 電壓穿越的考核曲線應(yīng)滿足現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范要求。

  通過10(6)kV~35kV電壓等級并網(wǎng)的分布式電源,應(yīng)在并網(wǎng)運(yùn)行后6個月內(nèi)向縣供電公司提供運(yùn)行特性檢測報告,檢測結(jié)果應(yīng)符合Q/GDW10651—2015《電能質(zhì)量評估技術(shù)導(dǎo)則》的相 關(guān)要求。分布式電源接入電網(wǎng)的檢測點(diǎn)為電源并網(wǎng)點(diǎn),應(yīng)由具有相應(yīng)資質(zhì)的單位或部門進(jìn)行檢測,并在檢測前將檢測方案報縣供電公司調(diào)控中心備案。

  在新(擴(kuò))建諧波源用戶投運(yùn)后,縣供電公司營銷部組織對用戶諧波進(jìn)行測試。如發(fā)現(xiàn)評估不超標(biāo)而實(shí)測超標(biāo)的用戶,縣供電公司營銷部應(yīng)對該用戶下發(fā)諧波整改通知,及時落實(shí)用戶諧波治理措施。

  4)AGC/AVC裝置

  根據(jù)南網(wǎng)調(diào)度部門的設(shè)計(jì)要求分布式光伏項(xiàng)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(shù)規(guī)定(GB/T 29319-2024)》。配置AGC/AVC裝置可以實(shí)現(xiàn)對逆變器有功功率和無功功率進(jìn)行調(diào)節(jié),滿足設(shè)計(jì)所要求的“四可(可觀、可測、可控、可調(diào))"。

  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(luò)安全防拍方案》(辦總調(diào)(2022)7號附件1)分布式新能源場站配置配網(wǎng)安全防護(hù)裝置,并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全威脅的實(shí)時監(jiān)測與審計(jì),上送電力監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)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(fēng)險,在遭遇風(fēng)險攻擊時能夠及時發(fā)出告警。

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圖4 態(tài)勢感知配置圖

  4.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

  本項(xiàng)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(shí)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(xiàng)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(xiàng)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(dú)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(dú)立完成就地各電氣設(shè)備的監(jiān)測。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通過遠(yuǎn)動工作站GPRS公網(wǎng)與欽州市電力公司實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。

  站控層由計(jì)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(shí)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)備包括逆變器、箱變、并網(wǎng)開關(guān)。它直接采集處理現(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(jì)量表計(jì)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(shí)現(xiàn)監(jiān)視。

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圖5 監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)功能

  4.1.實(shí)時監(jiān)測

  Acrel-1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面友好,能夠以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運(yùn)行狀態(tài),實(shí)時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息,動態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關(guān)、地刀等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號。同時可以設(shè)計(jì)整體界面,供用戶選擇對應(yīng)配電房對應(yīng)光伏組件或高壓部分進(jìn)行查看。

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圖6 實(shí)時監(jiān)測主界面功能圖

  4.2. 電能質(zhì)量監(jiān)視

  在電能質(zhì)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(zhì)量信息??梢愿鶕?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。

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圖7 電能質(zhì)量監(jiān)視界面圖面功能圖

  4.3.實(shí)時曲線監(jiān)測

  在實(shí)時曲線監(jiān)測界面中,用戶可以根據(jù)需求直接選擇所想要查看的數(shù)據(jù),選擇后可在界面中實(shí)時顯示數(shù)據(jù)的變化,方便用戶分析數(shù)據(jù)的變化情況,目前實(shí)時曲線支持至多四條曲線同時變化顯示。

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圖8 實(shí)時曲線監(jiān)測功能圖

  4.4.實(shí)時報表監(jiān)測

  在實(shí)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(shè)備,能查詢各回路或設(shè)備實(shí)時的運(yùn)行參數(shù),報表中顯示的電參量信息應(yīng)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(shí)時值(處于不同狀態(tài)時應(yīng)給以不同顏色區(qū)分)、測點(diǎn)狀態(tài)(越限、置入、通信異常等)及其發(fā)生時間、日平均值等。遙信量包括實(shí)時值(處于不同狀態(tài)時應(yīng)給以不同顏色區(qū)分)、測點(diǎn)狀態(tài)(置入、通信異常等)、日變位次數(shù)等,報表可以導(dǎo)出和打印。

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圖9 實(shí)時報表監(jiān)測功能圖

  5. 結(jié)語

  太陽能光伏發(fā)電市場規(guī)模在過去紀(jì)念里持續(xù)擴(kuò)大,這主要是由于太陽能光伏發(fā)電成本不斷下降和政府的支持[3]本項(xiàng)目積極響應(yīng)了國家的號召,大力發(fā)展高速公路陸域光伏建設(shè),在發(fā)展的同時需要符合當(dāng)?shù)毓╇娋謱﹄娏Π踩囊?。因此分布式光伏并網(wǎng)過程中需要使用到一套安全可靠的分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)解決方案,我司的電力監(jiān)控系統(tǒng)方案能夠?yàn)橛脩簟㈦娋W(wǎng)助力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,具有能夠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)度管理的體系。

  參考文獻(xiàn)

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