1客戶需求

海南農(nóng)墾集團，原海南省農(nóng)墾總公司，是中央直屬三大墾區(qū)之一。集團在海南有多個養(yǎng)殖場，包括紅華養(yǎng)豬場、紅華肉牛繁育場等，計劃在這些養(yǎng)殖場的屋頂安裝分布式光伏系統(tǒng)，用于自發(fā)自用和余電上網(wǎng)。紅華養(yǎng)豬場和紅華肉牛繁育場的項目位于臨高縣，裝機容量分別為5.5MW和1.39MW；白沙縣邦溪鎮(zhèn)的和牛產(chǎn)業(yè)扶貧養(yǎng)殖場裝機容量為1.45MW。光伏組件安裝在廠房屋頂，通過逆變器接入10kV系統(tǒng)，并連接到廠區(qū)的10kV母線。

2 項目概況

紅華養(yǎng)豬場在養(yǎng)殖棚的屋頂上建設(shè)了一座分布式光伏電站。該電站采用了平鋪式的組件布局，共安裝了10108片單晶硅單面單玻545Wp的組件。這些組件以每28片為一組串聯(lián)起來，整個系統(tǒng)配置了16臺250kW的逆變器。太陽能電池板根據(jù)屋頂?shù)木唧w情況進行了合理布置，所產(chǎn)生的直流電通過逆變器轉(zhuǎn)換為800V的交流電，然后接入箱式變壓器升壓至10kV，最終并入電網(wǎng)。該并網(wǎng)方式為自發(fā)自用，多余電量則上網(wǎng)銷售。

紅華養(yǎng)豬場光伏接入系統(tǒng)示意圖

紅華肉牛繁育場區(qū)的光伏系統(tǒng)采用了550W的單晶硅組件，并安裝了1臺50kW、13臺70kW、3臺100kW以及1臺110kW的組串逆變器。該系統(tǒng)的總光伏發(fā)電能力達到了1.39MW。該項目未采用匯流箱，而是將所有逆變器的出線回路直接接入升壓變壓器。此外，場區(qū)內(nèi)設(shè)置了一座1600kVA的10kV箱式變壓器，以10kV的電壓等級實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。

紅華肉牛繁育場光伏接入系統(tǒng)示意圖

紅華肉牛繁育場光伏組件布置圖

3技術(shù)方案

紅華養(yǎng)豬場的分布式光伏項目通過在屋頂安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)，實現(xiàn)自產(chǎn)自用和多余電量上網(wǎng)。發(fā)電通過逆變器和箱變升壓至10kV，接入現(xiàn)有電網(wǎng)。為保證系統(tǒng)高效、穩(wěn)定、安全運行并順利并網(wǎng)，項目配備了繼電保護、安全自動裝置、遠動通訊屏，以及Acrel-1000DP監(jiān)控系統(tǒng)和AcrelCloud-1200云平臺進行監(jiān)控和運維。

3.1箱變內(nèi)主要電氣設(shè)備

本項目中的箱式變壓器均配備了干式三相雙繞組低損耗無勵磁調(diào)壓變壓器，其容量為2500kVA，電壓等級為10±5%/0.4kV，接線組別為“D，yn11”，交流頻率為50Hz，適用于戶外環(huán)境，并且其能效等級符合國家相關(guān)規(guī)范。

高壓側(cè)包括進線柜、PT柜、計量柜以及出線柜。高壓配電室的門必須安裝電磁鎖，以確保在10kV側(cè)帶電時，高壓室內(nèi)門無法被打開。低壓側(cè)則與逆變器相連。箱變內(nèi)部安裝了專用的溫濕度監(jiān)控器，能夠?qū)崟r監(jiān)測箱變內(nèi)部的環(huán)境溫度，并輸出相應(yīng)的環(huán)境溫度測控接點，以確保變壓器在合理溫度范圍內(nèi)運行，并滿足故障報警及跳閘要求，同時保障箱變內(nèi)部的正常運行。

①繼電保護及安全自動裝置

并網(wǎng)線路繼電保護及安全自動裝置

分布式光伏項目并網(wǎng)時，若線路短路，保護機制應(yīng)迅速響應(yīng)，斷開故障并網(wǎng)點斷路器，限制故障影響，確保電網(wǎng)穩(wěn)定。10kV母線需安裝故障解列裝置，實時監(jiān)控頻率和電壓，異常時自動斷開連接光伏系統(tǒng)的斷路器，防止問題擴散，維護電網(wǎng)和用戶設(shè)備安全。

②防孤島檢測

分布式光伏項目必須配備防孤島措施，包括逆變器的孤島檢測、防孤島保護和低壓檢測裝置，以快速自動斷開電網(wǎng)連接。同時，這些措施應(yīng)遵循國家電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，確保安全有效。

2）運動通訊設(shè)備

光伏電站需配備本地監(jiān)控系統(tǒng)，能自動執(zhí)行調(diào)度部門的功率控制指令。站內(nèi)應(yīng)有智能邊緣計算網(wǎng)關(guān)，連接省級配網(wǎng)自動化主站，向臨高縣調(diào)上傳必要信息，如并網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)、電壓、電流、有功和無功功率、發(fā)電量等，確保調(diào)控實時監(jiān)控電站運行。

3.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本項目旨在創(chuàng)建一個智能光伏電站管理系統(tǒng)，融合了Acrel-1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)和AcrelCloud-1200光伏運維云平臺，以全面控制和優(yōu)化光伏發(fā)電站。系統(tǒng)采用分層、分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，分為三個層次：

站控層：在值班室設(shè)置操作員站，使用C/S架構(gòu)的監(jiān)控系統(tǒng)和B/S架構(gòu)的云平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)集抄、界面顯示和遠程通信。

通信層：通訊管理機獨立于逆變器區(qū)域或箱變中，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)整理、分析和上傳，保證即使站控層網(wǎng)絡(luò)失效，也能獨立監(jiān)測電氣設(shè)備。

設(shè)備層：包括微機保護、電能質(zhì)量監(jiān)測等設(shè)備，負(fù)責(zé)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、處理和傳送，以及接收控制命令執(zhí)行設(shè)備操作。

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)示意圖

項目配置設(shè)備清單如下表所示：

方案設(shè)備列表

3.3系統(tǒng)功能

綜合看板

在分布式光伏電站的管理與運營過程中，一個高效且直觀的綜合看板是不可或缺的。該看板融合了發(fā)電功率監(jiān)測、裝機容量記錄、發(fā)電量統(tǒng)計以及光伏收益計算等關(guān)鍵功能，并且特別強調(diào)了對環(huán)保貢獻的量化評估，涵蓋了二氧化碳減排量的計算以及節(jié)約的噸標(biāo)煤量。

分布式光伏電站運維管理

分布式光伏運維平臺的報警處理分為事故報警和預(yù)告報警。事故報警涉及非操作導(dǎo)致的斷路器跳閘和保護裝置動作，而預(yù)告報警包括設(shè)備變位、狀態(tài)異常、模擬量越限/復(fù)限以及計算機站控系統(tǒng)部件和就地單元的狀態(tài)異常。不同等級的報警有不同的處理方式，預(yù)告報警可選擇性地遠程發(fā)送。平臺還提供設(shè)備管理模塊，支持遠程配置、參數(shù)調(diào)整和軟件升級，這些功能能顯著提升運維效率并減少現(xiàn)場操作成本。用戶可以根據(jù)需求靈活配置和擴展平臺。

設(shè)備管理界面

光伏發(fā)電效率監(jiān)測

平臺整合多項關(guān)鍵功能，來提升電站運營效率和經(jīng)濟收益。其數(shù)據(jù)分析能力可評估電站發(fā)電和使用效率，為運維團隊提供改進方向。同時，電站收益統(tǒng)計功能依據(jù)發(fā)電數(shù)據(jù)和電價政策，自動計算收益情況，為投資者和管理層提供財務(wù)數(shù)據(jù)支持。逆變器狀態(tài)查詢功能實時監(jiān)控逆變器工作狀態(tài)，幫助運維團隊及時解決逆變器問題，確保電站發(fā)電效率和穩(wěn)定性。

發(fā)電站監(jiān)測界面

4結(jié)語

分布式光伏發(fā)電，作為分布式能源的一種形式，在我國的實踐中主要涵蓋戶用光伏和工商業(yè)分布式光伏。在畜牧業(yè)中應(yīng)用分布式光伏發(fā)電，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)生態(tài)效益與經(jīng)濟效益的雙重提升，而且有助于推動碳減排目標(biāo)的達成，為打造綠色、智能、可持續(xù)的現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)提供了堅實的支持。本文闡述了畜牧業(yè)中分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)與光伏運維平臺相結(jié)合的策略，通過整合數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲、處理分析以及遠程監(jiān)控和設(shè)備管理等功能，有效提升了光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行效率和可靠性，同時降低了運維成本。

參考文獻

[1] 吳琦.分布式光伏發(fā)電:中國光伏產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑[J].中國電力教育，2013.DOI:CNKI: SUN:ZGDI.0.2013-36-124..

[2] 周志敏.分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)工程設(shè)計與實例[M].中國電力出版社,2014.

[3] 劉躍.分布式光伏電站接入配電網(wǎng)繼電保護配置研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報, 2015(3):1.DOI:10.3969 /j.issn.1674-098X.2015.03.019.

審核編輯 黃宇