分布式光伏發電系統就地監控與運維解決方案

一、 分布式光伏發電系統現狀

我國太陽能十分豐富，在政府大力扶持光伏發電產業的當下，光伏發電相關技術均得到了長足的進步，其中，具代表性的是分布式光伏發電技術。其優勢主要是能夠解決各地區日照長度、太陽能儲能不均的情況，通過對各構件進行科學布設的方式，使太陽能得到充分開發，在利用該技術對光伏發電相關項目進行開發時，仍有亟待解決的問題存在，例如，有相關人員未能做到嚴格管控組件質量，導致不達標組件進入項目，使發電系統的穩定性和安全性受到負面影響，太陽能不穩定，光伏發電期間極易出線電網波動的情況，進而使發電系統難以正常運行。

現階段亟待解決的問題主要包括一下兩個:

(1)除特殊情況外，集中進行供電的配電網均存在電力輻射的情況，若配電網處于正常運行狀態，其電壓將沿功率傳輸方案緩慢下降，但運用分布式光伏發電技術后，電網內將形成多個電源節點，同時傳輸功率潮流的方向也發生了改變，使各個節點對應電壓不斷變化，導致電壓偏壓持續增大，進而對電網的安全性造成不利影響。

(2)若供電系統因故停止運行，但光伏發電仍處于供電狀態，會造成孤島現象，一般來說，孤島現場主要分為非計劃性和計劃性兩類，非計劃孤島往往難以預測。此外，考慮到電網難以做到有效控制孤島輸電頻率和電壓，隨著孤島現象存在時間的增加，其他設備受損的概率將大幅提高。

二、分布式光伏監控系統解決方案

按Q/GDW1480-2015《分布式電源接入電網技術規定》:分布式電源并網電壓等級可根據各并網點裝機容量進行初步選擇，推薦如下:

8kw 及以下可接入220V;

8kW~400kW可接入380V;

400kW~6MW可接入10kV;

5MW~30MW以上可接入35kV。

最終并網電壓等級應根據電網條件，通過技術經濟比選論證確定。若高低兩級電壓均具備接入條件，優先采用低電壓等級接入。

分布式光伏發電項目可以專線或T接方式接入系統。380V、10kV接入的分布式光伏發電可采用無線公網通信方式(光纖到戶的可采用光纖通信方式)，但應采取信息安全防護措施。

分布式光伏發電系統應用

分布式光伏發電系統中裝設的電力二次部分主要有繼電保護及安全自動裝置，如線路保護、安全自動裝置、防孤島保護防止孤島效應帶來的危害、UPS電源等設備，為滿足調度自動化要求，需配置遠動系統、對時設備及安全防護裝置;為滿足系統電量統計，需配置電能計量裝置，如關口計量表、并網電能表、自用電計量電能表及采集終端等裝置;為滿足并網電能質量的要求，需要配置電能頁量監測裝置，監測光伏發電給電網帶來的電壓偏差危害，并及時系統報警進行整改;同時建立整個光伏系統的通信設備，滿足系統的互聯互通和可管理性。

三、分布式光伏發電系統功能介紹

3.1 概述

Acrel-1000DP分布式光伏監控系統，是我司根據電力系統自動化及無人值守的要求，總結國內外的研究和生產的先進經驗，專門研制出的新一代分布式光伏監控系統。本系統具有保護、遙測、遙信、遙脈、遙調、遙控功能可實現無人或少人值守功能，為監控系統的安全、經濟、可靠運行提供了全新的解決方案。

本系統采用分層分布式結構，整個監控系統在物理上分為兩個層:站控層和間隔層。站級通信網絡采用標準以太網及TCP/IP通信協議，物理媒介可以為光纖、網線、屏蔽雙絞線等。系統支持ModbusRTU、Modbu: TCP、CDTEC60870-5-101、IEC60870-5-103、1EC60870-5-104、MQTT 等通信規約。

3.2 光伏監控總覽

展示光伏電站名稱、位置、逆變器數量等基本信息;統計當前光伏電站日、月、年發電量;按匯流數據分散分析每組光伏組件發電功率以及工作狀態。

3.3 光伏組件監控

展示整個光伏陣列各個組件的電壓、電流、功率等電參量信息;監測逆變器當前輸入功率、輸出功率、溫度及當前狀態等信息;監測逆變器交直流側電參量信息。

3.4 光伏功率預測

光伏發電功率預測系統通過采集數值天氣預報數據、實時環境氣象數據、光伏電站實時輸出功率數據、光伏組件運行狀態等信息，可按照電網調度技術要求，實現標準格式的短期功率預測(預測光伏電站未來0h-168h的光伏輸出功率，時間分辨率為15min)、超短期功率預測(預測未來15min-4h的光伏輸出功率，時間分辨率為15min)，以及光伏電站實時氣象數據、裝機容量、投運容量、最大出力等信息的上報。

3.5 發電曲線分析

展示逆變器交流側總有功功率曲線;展示逆變器直流側電壓曲線;展示當前光伏發電站所處環境溫度曲線;綜合分析環境對光伏發電的影響。

3.6 數據采集和處理

監控系統通過通信管理機實時采集光伏逆變器的模擬量狀態量等信息量;通過公共接口設備接受來自其他通信裝置的數據。

對所采集的實時信息進行數字濾波、有效性檢查，工程值轉換、人工置入等加工。從而提供電流、電壓、有功功率、無功功率、功率因數、系統總功率、總發電量、溫度等各種實時數據。

3.7 供電質量監測

針對分布式光伏發電并網提供提供高精度的電能質量監測與分析，針對并網點的電壓諧波、電流諧波、電壓間諧波、電流間諧波、三相電壓不平衡度、電壓波動與閃變及直流分量進行實時監測與分析，為用戶的微電網系統運行提供可靠保障。

3.8 故障告警

對整個用戶側市電及光伏發電系統中的設備進行監視管理，如發生電壓異常、頻率異常、孤島效應等故障時，及時發出報警，并通過就地保護裝置進行實時控制。報警方式具有多種表現形式，包括彈窗、畫面閃爍、聲光報警器、語音、短信、電話等但不限于以上幾種方式，用戶根據自己的需要添加或修改報警信息。

四、典型硬件產品

4.1 AM5SE-IS微機保護裝置

AM5SE-IS防孤島保護裝置主要適用于35kV、10kV及低壓380V光伏發電、燃氣發電等新能源并網供電系統。當發生孤島現象時，可以快速切除并網點，使本站與電網側快速脫離，保證整個電站和相關維護人員的生命安全。

4.2 APView500電能質量治理在線監測裝置

APView500電能質量在線監測裝置集諧波分析、波形采樣、電壓暫降/暫升/中斷、閃變監測、電壓不平衡度監測、事件記錄、測量控制等功能為一體，能夠滿足通過0.4-35kV電壓等級并網的分布式光伏發電系統要求，廣泛適用于工業廠房、商業屋頂、物流基地、機場交通、高速服務區等行業的分布式光伏并網點電能質量監測。

五、典型案例