摘要

隨著新能源產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，用戶側(cè)新能源接入規(guī)模不斷擴(kuò)大。然而，隨之而來(lái)的安全隱患、監(jiān)控缺失、發(fā)電效率及收益管理難題，以及運(yùn)行維護(hù)效率低下等問(wèn)題，嚴(yán)重制約了新能源的有效利用和可持續(xù)發(fā)展。本文深入探討了安科瑞Acrel - 1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)，詳細(xì)闡述該系統(tǒng)在保障全站安全穩(wěn)定運(yùn)行、提升發(fā)電效益與收益、實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范并網(wǎng)，以及優(yōu)化全站電力監(jiān)控與運(yùn)維等方面的功能和應(yīng)用效果，旨在為新能源接入和光伏電站管理提供有效解決方案。

關(guān)鍵詞

新能源接入；Acrel - 1000DP；光伏監(jiān)控系統(tǒng)；安全穩(wěn)定運(yùn)行；電力監(jiān)控與運(yùn)維

一、引言

在全球能源轉(zhuǎn)型的大背景下，以太陽(yáng)能為代表的新能源憑借清潔、可再生等顯著優(yōu)勢(shì)，在能源結(jié)構(gòu)中的占比持續(xù)攀升。用戶側(cè)分布式光伏作為太陽(yáng)能利用的重要形式，近年來(lái)實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展，不僅有助于緩解能源危機(jī)，還能推動(dòng)節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。但在實(shí)際應(yīng)用中，用戶新能源接入后暴露出諸多問(wèn)題，如部分分布式光伏電站因缺乏有效的安全防護(hù)措施，頻繁發(fā)生火災(zāi)、觸電等安全事故；多數(shù)小型光伏電站依靠人工定期巡檢，無(wú)法實(shí)時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，導(dǎo)致故障難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，嚴(yán)重影響發(fā)電效率；不同地區(qū)、不同類型的光伏電站并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)存在差異，部分電站因不符合標(biāo)準(zhǔn)，面臨并網(wǎng)難或并網(wǎng)后不穩(wěn)定的問(wèn)題。

安科瑞Acrel - 1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)的出現(xiàn)，為解決這些問(wèn)題提供了有效途徑。該平臺(tái)融合了先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶電站的全面、實(shí)時(shí)監(jiān)控，有效提升了電站的安全性、可靠性和運(yùn)營(yíng)效率，在推動(dòng)新能源產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展方面具有重要的研究?jī)r(jià)值和實(shí)踐意義。

二、新能源接入面臨的主要問(wèn)題

2.1 安全隱患突出

新能源設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中，由于電氣設(shè)備老化、安裝不規(guī)范、環(huán)境因素影響等原因，存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。例如，光伏組件長(zhǎng)期暴露在戶外，易受紫外線、雨水等侵蝕，導(dǎo)致絕緣性能下降，引發(fā)漏電事故；逆變器在高溫、高濕環(huán)境下運(yùn)行，可能出現(xiàn)過(guò)熱保護(hù)失效，甚至引發(fā)火災(zāi)。此外，部分用戶對(duì)新能源設(shè)備的操作和維護(hù)缺乏專業(yè)知識(shí)，違規(guī)操作也增加了安全事故的發(fā)生概率。

2.2 監(jiān)控手段匱乏

目前，許多用戶新能源電站缺乏有效的監(jiān)控系統(tǒng)，無(wú)法實(shí)時(shí)獲取設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)信息。部分電站雖安裝了簡(jiǎn)單的監(jiān)控設(shè)備，但功能單一，數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)電站的全面監(jiān)控。這使得運(yùn)維人員難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障和異常情況，導(dǎo)致故障處理不及時(shí)，影響電站的正常運(yùn)行，降低發(fā)電效率。

2.3 發(fā)電效率難以保障

發(fā)電效率受多種因素影響，如光照強(qiáng)度、溫度、光伏組件的性能和清潔程度等。在實(shí)際運(yùn)行中，由于缺乏對(duì)這些因素的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，無(wú)法及時(shí)采取有效的優(yōu)化措施，導(dǎo)致發(fā)電效率低下。此外，部分光伏電站的設(shè)備選型不合理，系統(tǒng)配置不科學(xué)，也進(jìn)一步降低了發(fā)電效率。

2.4 收益計(jì)算困難

新能源電站的收益計(jì)算涉及多個(gè)環(huán)節(jié)，包括發(fā)電量、上網(wǎng)電量、補(bǔ)貼政策、電價(jià)等。由于數(shù)據(jù)來(lái)源分散，計(jì)算過(guò)程復(fù)雜，且不同地區(qū)的補(bǔ)貼政策和電價(jià)標(biāo)準(zhǔn)存在差異，導(dǎo)致收益計(jì)算困難，準(zhǔn)確性難以保證。這給電站投資者和運(yùn)營(yíng)者的決策帶來(lái)了較大困擾。

2.5 運(yùn)行維護(hù)效率低

傳統(tǒng)的光伏電站運(yùn)行維護(hù)主要依靠人工巡檢，這種方式不僅耗費(fèi)大量的人力、物力和時(shí)間，而且容易出現(xiàn)漏檢、誤檢等問(wèn)題。同時(shí)，由于缺乏有效的故障預(yù)警和診斷機(jī)制，故障處理響應(yīng)速度慢，維修周期長(zhǎng)，進(jìn)一步降低了運(yùn)行維護(hù)效率，增加了運(yùn)維成本。

三、Acrel - 1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)架構(gòu)與功能

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

Acrel - 1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)采用分層分布式架構(gòu)，主要包括設(shè)備層、通訊層和平臺(tái)層。設(shè)備層由光伏組件、逆變器、箱式變壓器、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置等設(shè)備組成，負(fù)責(zé)采集和傳輸電站的各種運(yùn)行數(shù)據(jù)；通訊層通過(guò)有線或無(wú)線通信方式，將設(shè)備層的數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡脚_(tái)層，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交互；平臺(tái)層是整個(gè)系統(tǒng)的核心，由服務(wù)器、監(jiān)控軟件等組成，負(fù)責(zé)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析和處理，并提供可視化的監(jiān)控界面和管理功能。

架構(gòu)圖

3.2 功能模塊

3.2.1 實(shí)時(shí)監(jiān)控功能

系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)采集光伏電站的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，包括光伏組件的電壓、電流、功率，逆變器的輸入輸出參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)，箱式變壓器的溫度、負(fù)載等，并以直觀的圖表形式展示在監(jiān)控界面上。運(yùn)維人員可以通過(guò)電腦、手機(jī)等終端設(shè)備，隨時(shí)隨地查看電站的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，及時(shí)掌握設(shè)備的工作狀態(tài)。

3.2.2 安全預(yù)警功能

平臺(tái)內(nèi)置了多種安全預(yù)警模型，通過(guò)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的異常情況和安全隱患，并發(fā)出預(yù)警信號(hào)。例如，當(dāng)光伏組件的溫度過(guò)高、逆變器的輸出功率異常或電網(wǎng)電壓波動(dòng)超出允許范圍時(shí)，系統(tǒng)會(huì)立即向運(yùn)維人員發(fā)送報(bào)警信息，提醒其采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理，有效避免安全事故的發(fā)生。

3.2.3 發(fā)電效率分析功能

系統(tǒng)對(duì)光伏電站的發(fā)電數(shù)據(jù)進(jìn)行長(zhǎng)期的統(tǒng)計(jì)和分析，結(jié)合光照強(qiáng)度、溫度等環(huán)境參數(shù)，評(píng)估電站的發(fā)電效率。通過(guò)對(duì)比不同時(shí)間段、不同設(shè)備的發(fā)電效率，找出影響發(fā)電效率的因素，并提出針對(duì)性的優(yōu)化建議。例如，根據(jù)光照強(qiáng)度的變化，調(diào)整逆變器的工作參數(shù)，以提高發(fā)電效率；定期對(duì)光伏組件進(jìn)行清洗，減少灰塵對(duì)發(fā)電效率的影響。

3.2.4 收益計(jì)算功能

平臺(tái)根據(jù)電站的發(fā)電量、上網(wǎng)電量、補(bǔ)貼政策和電價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，自動(dòng)計(jì)算電站的收益。運(yùn)維人員可以隨時(shí)查看電站的收益報(bào)表，了解收益的構(gòu)成和變化情況，為決策提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。同時(shí)，系統(tǒng)還能對(duì)不同的運(yùn)營(yíng)方案進(jìn)行模擬分析，幫助投資者和運(yùn)營(yíng)者選擇最優(yōu)的運(yùn)營(yíng)策略，提高電站的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2.5 遠(yuǎn)程運(yùn)維功能

借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，運(yùn)維人員可以通過(guò)平臺(tái)對(duì)電站設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操作和維護(hù)，如遠(yuǎn)程啟停逆變器、調(diào)整設(shè)備參數(shù)、進(jìn)行軟件升級(jí)等。這大大減少了現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維的工作量，提高了運(yùn)維效率。此外，系統(tǒng)還具備故障診斷功能，當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，能夠快速定位故障點(diǎn)，并提供相應(yīng)的故障處理方案，縮短故障維修時(shí)間。

四、案例分析

4.1 某重工企業(yè)18MW分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)

（1）光伏配電房對(duì)A#車間,1#車間,2#車間新建屋頂分布式光伏進(jìn)行并網(wǎng)。

（2）光伏配電房對(duì)新長(zhǎng)誠(chéng)3#車間,4#車間,6#車間,10#車間新建屋頂分布式光伏發(fā)電進(jìn)行并網(wǎng)。

（3）光伏配電房擬在新長(zhǎng)誠(chéng)5#車間,7#車間與7#車間擴(kuò)建擴(kuò)建部分,8#車間,9#車間,11#車間新建屋頂分布式光伏進(jìn)行并網(wǎng)。

光伏并網(wǎng)平面布置圖

4.2本項(xiàng)目整體采用XGF10-Z-1國(guó)網(wǎng)典型設(shè)計(jì)方案，10kV并網(wǎng)。

（1）光伏配電房擬在新長(zhǎng)誠(chéng)A#,1#,2#車間新建屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目。

（2）光伏配電房擬在新長(zhǎng)誠(chéng)3#車間,4#車間,6#車間,10#車間新建屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目。

（3）光伏配電房擬在新長(zhǎng)誠(chéng)5#車間,7#車間與7#車間擴(kuò)建部分,8#車間,9#車間,11#車間新建屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目。

每個(gè)光伏配電房廠區(qū)安裝550Wp單晶單面組件10909塊，裝機(jī)容量5999.95kWp，共計(jì)總裝機(jī)容量18MW。

光伏組件選用550Wp單晶硅光伏組件;逆變器選用組串式逆變器，1500V系統(tǒng)，容量為225kW，1#光伏配電房30臺(tái)、2#光伏配電房28臺(tái)、3#光伏配電房27臺(tái)，共計(jì)85臺(tái)。更多資料請(qǐng)聯(lián)系安科瑞陳芳芳136/119655/14

一次設(shè)計(jì)

計(jì)量方式：本光伏項(xiàng)目發(fā)電量采用“自發(fā)自用，余電上網(wǎng)”的方式，向系統(tǒng)上送功率。在光伏10kV并網(wǎng)柜內(nèi)配置一套并網(wǎng)計(jì)量電能表，作為光伏發(fā)電量統(tǒng)計(jì)。

微機(jī)保護(hù)部分：10kV光伏并網(wǎng)柜應(yīng)配置方向電流速斷、過(guò)流保護(hù)，防孤島，故障解列裝置；逆變器應(yīng)配置防孤島保護(hù)，輸出過(guò)流保護(hù)，輸入反接保護(hù).。

二次設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目共三個(gè)光伏配電房，每個(gè)配電房分別提供通訊屏、站控屏（1防孤島保護(hù)*1、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置*1、公共測(cè)控裝置*1、故障解列*1）、直流屏。

每面通訊屏配置通信采集裝置、光網(wǎng)交換機(jī)以及時(shí)鐘同步裝置，3#通訊屏內(nèi)部署時(shí)鐘同步主模塊，1#、2#部署從模塊，確保全站光伏配電房數(shù)據(jù)時(shí)間統(tǒng)一。

3#光伏配電房為集中監(jiān)控室，單獨(dú)部署遠(yuǎn)動(dòng)屏與監(jiān)控主機(jī)屏，進(jìn)行集中監(jiān)控查看，并于調(diào)度端建立聯(lián)接，將數(shù)據(jù)上傳調(diào)度，同時(shí)接受調(diào)度調(diào)節(jié)指令，合理規(guī)劃分布式光伏發(fā)電。

其他14臺(tái)分散保護(hù)和3臺(tái)電度表分散安裝于就地開(kāi)關(guān)柜實(shí)現(xiàn)各自功能。

項(xiàng)目清單分解

光伏監(jiān)控系統(tǒng)按三層式（站控層、通信層、設(shè)備層）架構(gòu)，通過(guò)通信管理機(jī)或協(xié)議轉(zhuǎn)換器對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的各種設(shè)備（逆變器、防孤島保護(hù)、故障解列裝置、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置、直流屏等設(shè)備）信息進(jìn)行存儲(chǔ)和處理。將處理好的數(shù)據(jù)上傳至SCADA系統(tǒng)和遠(yuǎn)動(dòng)裝置，遠(yuǎn)動(dòng)裝置經(jīng)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)（無(wú)線通信網(wǎng)）將數(shù)據(jù)上傳至漳州供電公司配調(diào)，計(jì)量系統(tǒng)經(jīng)用采終端直采直傳至漳州供電公司配調(diào)主站用采系統(tǒng)光伏發(fā)電管理部門。

群調(diào)群控裝置接收調(diào)度指令，按要求調(diào)整光伏場(chǎng)站的出力，將調(diào)度指令發(fā)電量分解到各個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)，緩沖分布式光伏對(duì)主電網(wǎng)的沖擊，同時(shí)利用分布式光伏協(xié)控裝置調(diào)節(jié)逆變器的無(wú)功輸出實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的電壓協(xié)調(diào)優(yōu)化控制，緩解甚至是解決分布式光伏并網(wǎng)點(diǎn)電壓過(guò)高等諸多風(fēng)險(xiǎn).

拓?fù)鋱D

系統(tǒng)界面

五、結(jié)論與展望

本文對(duì)用戶新能源接入后存在的問(wèn)題進(jìn)行了深入分析，并詳細(xì)介紹了安科瑞Acrel - 1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)的架構(gòu)、功能以及在解決新能源接入問(wèn)題中的應(yīng)用實(shí)踐。實(shí)踐證明，該系統(tǒng)平臺(tái)能夠有效解決新能源接入后存在的安全隱患、監(jiān)控缺失、發(fā)電效率及收益管理難題，以及運(yùn)行維護(hù)效率低下等問(wèn)題，為用戶實(shí)現(xiàn)降低能源使用成本、提高收益、節(jié)能減碳的目標(biāo)提供了有力支持。

隨著新能源技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，未來(lái)分布式光伏電站將朝著智能化、規(guī)模化方向發(fā)展。Acrel - 1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)也將不斷升級(jí)和完善，進(jìn)一步融合人工智能、區(qū)塊鏈等新技術(shù)，提升系統(tǒng)的智能化水平和安全性。同時(shí)，加強(qiáng)與其他能源管理系統(tǒng)的互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)能源的綜合優(yōu)化管理，為推動(dòng)新能源產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展做出更大貢獻(xiàn)。

審核編輯 黃宇