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高速公路用分布式光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)

簡要描述:高速公路用分布式光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)針對(duì)用戶新能源接入后存在安全隱患、缺少有效監(jiān)控、發(fā)電效率無法保證、收益計(jì)算困難、運(yùn)行維護(hù)效率低等通點(diǎn),提出的Acrel-1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái),對(duì)整個(gè)用戶電站全面監(jiān)控,為用戶實(shí)現(xiàn)降低能源使用成本、減輕變壓器負(fù)載、余電上網(wǎng),提高收益;節(jié)能減碳,符合國家政策。

  • 所在城市:上海市
  • 廠商性質(zhì):生產(chǎn)廠家
  • 更新日期:2025-07-11
  • 訪  問  量:24
詳細(xì)介紹
品牌安科瑞/Acrel

簡婷

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  201801

摘 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(duì)電能質(zhì)量的要求很高。電能質(zhì)量分為電壓質(zhì)量和頻率質(zhì)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(guān)用戶帶來嚴(yán)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(zhì)量的優(yōu)質(zhì)性的保護(hù)方案。

關(guān)鍵詞:清潔能源;頻率;發(fā)電安全;

一、概述

   太陽能光伏發(fā)電是一種利用太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能的清潔能源技術(shù),具有可再生、無污染、可持續(xù)等優(yōu)點(diǎn)。在近年來,隨著全球?qū)Νh(huán)境保護(hù)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(yīng)和推廣。[1]電力系統(tǒng)中,對(duì)電能質(zhì)量要求很高,尤其是頻率質(zhì)量。在國內(nèi)電力系統(tǒng)中額定頻率為50Hz,頻率偏差為±0.2Hz。根據(jù)電力系統(tǒng)的容量,頻率偏差放寬到±0.5Hz;用戶沖擊引起的頻率偏差一般不得超過±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(zhì)量的優(yōu)質(zhì)性的保護(hù)方案尤為重要。

   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(hào)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片坡村段,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2.43MWp。通過原有10KV沙井線鳳凰頭聯(lián)絡(luò)支24號(hào)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)目采用高效光伏組件,總?cè)萘繛?.43MW,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(tái)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(duì)傳統(tǒng)能源的依賴,降低碳排放。

高速公路用分布式光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)

圖1 廣西電網(wǎng)接入批復(fù)文件圖

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(dòng)裝置、系統(tǒng)通信、系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化方案研究等。

高速公路用分布式光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)

圖2 項(xiàng)目現(xiàn)場圖

二、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2.43MW,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(dòng)化系統(tǒng),實(shí)時(shí)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沙井線。項(xiàng)目采用Acrel-1000DP光伏監(jiān)控平臺(tái)。監(jiān)控平臺(tái)具有對(duì)全站數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)觀測、事故告警提示等功能。

高速公路用分布式光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)

圖3 項(xiàng)目電站編號(hào)圖

三、技術(shù)方案

   本項(xiàng)目規(guī)模約為2.43MWp,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2.9162MWp,交流側(cè)容量為2.43MW,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283.81萬KWh,25年總共發(fā)電量為7095.31萬KWh,計(jì)劃投產(chǎn)時(shí)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(tái)三相交流1000KVA的干式變壓器、一臺(tái)三相交流800KVA的干式變壓器、一臺(tái)三相交流400KVA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(jí)滿足國家規(guī)范要求。

高速公路用分布式光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)

圖4 新建光伏一次圖

4.2繼電保護(hù)及安全自動(dòng)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(dòng)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(dòng)作時(shí)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(dòng)裝置動(dòng)作時(shí)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)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(guān)鍵安全設(shè)備。主要用于應(yīng)對(duì)系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重?cái)_動(dòng)時(shí),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(diào)度批復(fù)文件的要求,光伏電站應(yīng)具備一定的耐受系統(tǒng)頻率異常的能力,應(yīng)能夠在低壓48Hz時(shí)能夠根據(jù)光伏電站逆變器允許運(yùn)行的頻率或電網(wǎng)要求,頻率在48Hz-49.5Hz時(shí)要求至少能運(yùn)行10分鐘。頻率在49.5Hz-50.2Hz時(shí)要求系統(tǒng)能夠連續(xù)運(yùn)行。頻率在50.2Hz-50.5Hz時(shí)要求每次頻率高于50.2Hz時(shí),光伏電站應(yīng)具備能夠連續(xù)運(yùn)行兩分鐘的能力,同時(shí)具備0.2秒內(nèi)停止向電網(wǎng)線路送電的能力,實(shí)際運(yùn)行時(shí)間由電力調(diào)度部門決定:此時(shí)不允許處于停運(yùn)狀態(tài)的光伏電站并網(wǎng)。頻率在高于50.5Hz時(shí)要求在0.2秒內(nèi)停止向電網(wǎng)線路送電,且不允許處于停運(yùn)狀態(tài)的光伏電站并網(wǎng)。

(3)電能質(zhì)量監(jiān)測裝置

   分布式光伏項(xiàng)目對(duì)接入國網(wǎng)的電能質(zhì)量有著相應(yīng)的要求。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn),光伏發(fā)電項(xiàng)目的電能質(zhì)量應(yīng)符合《GB/T 15543-2008 光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)的電能質(zhì)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(yùn)行和電能質(zhì)量的可靠性。

(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(duì)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(duì)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))"。

高速公路用分布式光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)

圖5 AGC/AVC配置圖

(5)態(tài)勢(shì)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(hào)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(shí)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(shì)感知系統(tǒng)。配置態(tài)勢(shì)感知裝置能夠及時(shí)的監(jiān)測出潛在風(fēng)險(xiǎn),在遭遇風(fēng)險(xiǎn)攻擊時(shí)能夠及時(shí)發(fā)出告警。

高速公路用分布式光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)

圖6 態(tài)勢(shì)感知監(jiān)視圖

四、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

   本項(xiàng)目光伏電站配置一套綜合自動(dòng)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(dòng)化管理。本項(xiàng)目逆變器、高低壓設(shè)備等狀態(tài)信號(hào)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(duì)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(dòng)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(dòng)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(shí)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(duì)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(gè)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。

高速公路用分布式光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)

圖7 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(shí)監(jiān)測

   Acrel-1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面友好,在主界面可以之間查看到光伏系統(tǒng)的站點(diǎn)信息,以及裝機(jī)信息,同時(shí)也可以直觀的查看到總發(fā)電功率、日發(fā)電量、累計(jì)發(fā)電量,同時(shí)具有發(fā)電功率曲線界面以及累計(jì)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。

高速公路用分布式光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)

圖8 實(shí)時(shí)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(dòng)、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(shí)的做出應(yīng)對(duì)方案。

高速公路用分布式光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)

圖9 電能質(zhì)量監(jiān)視界面圖面功能圖

4.3. 實(shí)時(shí)報(bào)表監(jiān)測

   在實(shí)時(shí)報(bào)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(shí)的運(yùn)行參數(shù),報(bào)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(shí)值(處于不同狀態(tài)時(shí)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)、日最值及其發(fā)生時(shí)間、日平均值等。遙信量包括實(shí)時(shí)值(處于不同狀態(tài)時(shí)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(bào)表可以導(dǎo)出和打印。

高速公路用分布式光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)

圖10 實(shí)時(shí)報(bào)表監(jiān)測功能圖

4.4. 歷史曲線監(jiān)測

   歷史曲線是時(shí)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(shè)備狀態(tài)等關(guān)鍵參數(shù)隨時(shí)間的變化軌跡,為電網(wǎng)運(yùn)行、設(shè)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(shè)備(如變壓器、斷路器、電纜)的故障往往有“潛伏期",歷史曲線通過記錄設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的長期趨勢(shì)變化,可提前識(shí)別異常,避免突發(fā)停機(jī)。電能質(zhì)量指標(biāo)(如電壓偏差、頻率波動(dòng)、諧波畸變率)直接影響用電設(shè)備的壽命和電網(wǎng)穩(wěn)定性,歷史曲線是定位污染源、評(píng)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(yùn)行方式密切相關(guān),歷史曲線可幫助挖掘節(jié)能潛力,降低運(yùn)營成本。

高速公路用分布式光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)


圖11 實(shí)時(shí)曲線監(jiān)測功能圖

五、結(jié)論

   對(duì)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(gòu)建一條豐富完整的產(chǎn)業(yè)鏈條,既達(dá)到碳消耗不斷降低,又能為經(jīng)濟(jì)增長持續(xù)賦能的新能源產(chǎn)業(yè)拓寬發(fā)展路徑。同時(shí)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?yàn)橛脩?、電網(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(dòng)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(dòng)的新型分布式新能源調(diào)度管理的體系。


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