1 概述
“十四五”期間，隨著“雙碳”目標(biāo)提出及逐步落實(shí)，本就呈現(xiàn)出較好發(fā)展勢(shì)頭的分布式光伏發(fā)展有望大幅提速。就“十四五”光伏發(fā)展規(guī)劃，國(guó)家發(fā)改委能源研究所可再生能源發(fā)展中心副主任陶冶表示，“雙碳”目標(biāo)意味著國(guó)家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，未來(lái)10年，新能源裝機(jī)將保持在110GW以上的年增速，這里面包含集中式光伏電站和分布式光伏電站。相較于集中式電站來(lái)說(shuō)，分布式對(duì)土地等自然資源沒(méi)有依賴(lài)，各個(gè)地方的屋頂就是分布式電站的形成基礎(chǔ)，在碳中和方案的可選項(xiàng)中，分布式光伏由于其靈活性必將被大力發(fā)展，目前已有河北、甘肅、安徽、浙江、陜西等9省發(fā)布關(guān)于分布式光伏整縣推進(jìn)工作的通知。
目前我國(guó)的兩種分布式應(yīng)用場(chǎng)景分別是：廣大農(nóng)村屋頂?shù)膽粲霉夥凸ど虡I(yè)企業(yè)屋頂光伏，這兩類(lèi)分布式光伏電站今年都發(fā)展迅速。
2 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)Q/GDW1480-2015 《分布式電源接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》：分布式電源并網(wǎng)電壓等級(jí)可根據(jù)各并網(wǎng)點(diǎn)裝機(jī)容量進(jìn)行初步選擇，推薦如下：8kW 及以下可接入220V；8kW~400kW可接入380V；400kW~6000kW可接入10kV；5000kW~30000kW以上可接入35kV。終并網(wǎng)電壓等級(jí)應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)條件，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選論證確定。若高低兩級(jí)電壓均具備接入條件，優(yōu)先采用低電壓等級(jí)接入。
Q/GDW1480-2015 《分布式電源接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》
GB/T 29319-2012 《光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》
GB 50797-2012 《光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范》
Q/GDW1617-2015 《光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》
JGJ203-2010 《民用建筑太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》
3 解決方案
交流220V并網(wǎng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)多用于居民屋頂光伏發(fā)電，裝機(jī)功率在8kW左右。戶用光伏電站今年發(fā)展非常迅猛，根據(jù)國(guó)家能源局網(wǎng)站提供的數(shù)據(jù)，截至2021年6月底，全國(guó)累計(jì)納入2021年國(guó)家財(cái)政補(bǔ)貼規(guī)模戶用光伏項(xiàng)目裝機(jī)容量為586.14萬(wàn)千瓦，這相當(dāng)于6個(gè)月在居民屋頂建造了四分之一個(gè)三峽水電站。
部分小型光伏電站為自發(fā)自用，余電不上網(wǎng)模式，這種類(lèi)型的光伏電站需要安裝防逆流保護(hù)裝置，避免往電網(wǎng)輸送電能。光伏電站規(guī)模較小，而且比較分散，對(duì)于光伏電站的管理者來(lái)說(shuō)，通過(guò)云平臺(tái)來(lái)管理此類(lèi)光伏電站非常有必要，安科瑞在這類(lèi)光伏電站提供的解決方案包括以下方面：
名稱(chēng) | 圖片 | 型號(hào) | 功能 | 應(yīng)用 |
智能網(wǎng)關(guān) |
| ANet-1E1S1-4G | 嵌入式linux系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)通訊方式具備Socket方式，支持XML格式壓縮上傳，提供AES加密及MD5身份認(rèn)證等安全需求，支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳，支持Modbus、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、101、103、104協(xié)議 | 應(yīng)用于單臺(tái)逆變器數(shù)據(jù)采集和上傳云平臺(tái) |
防逆流裝置 （選用） |
| ACR10R-D10TE | 防止光伏系統(tǒng)向電網(wǎng)輸送功率，用于單相光伏發(fā)電系統(tǒng) | |
光伏運(yùn)維云平臺(tái) |
| AcrelCloud-PV | 監(jiān)測(cè)光伏發(fā)電功率、發(fā)電量、功率曲線、發(fā)電日月年報(bào)表、設(shè)備信息、故障報(bào)警、氣象數(shù)據(jù)等 |
根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)Q/GDW1480-2015 《分布式電源接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》，8kW~400kW可380V并網(wǎng)，這類(lèi)分布式光伏多為工商業(yè)企業(yè)屋頂光伏，自發(fā)自用，余電上網(wǎng)。分布式光伏接入配電網(wǎng)前，應(yīng)明確計(jì)量點(diǎn)，計(jì)量點(diǎn)設(shè)置除應(yīng)考慮產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn)外，還應(yīng)考慮分布式電源出口與用戶自用電線路處。每個(gè)計(jì)量點(diǎn)均應(yīng)裝設(shè)雙向電能計(jì)量裝置，其設(shè)備配置和技術(shù)要求符合 DL/T 448 的相關(guān)規(guī)定，以及 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程要求。電能表采用智能電能表，技術(shù)性能應(yīng)滿足國(guó)家電網(wǎng)公司關(guān)于智能電能表的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。用于結(jié)算和考核的分布式電源計(jì)量裝置，應(yīng)安裝采集設(shè)備，接入用電信息采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)用電信息的遠(yuǎn)程自動(dòng)采集。
光伏陣列接入組串式光伏逆變器，或者通過(guò)匯流箱接入逆變器，然后接入企業(yè)380V電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)自發(fā)自用，余電上網(wǎng)。在380V并網(wǎng)點(diǎn)前需要安裝計(jì)量電表用于計(jì)量光伏發(fā)電量，同時(shí)在企業(yè)電網(wǎng)和公共電網(wǎng)連接處也需要安裝雙向計(jì)量電表，用于計(jì)量企業(yè)上網(wǎng)電量，數(shù)據(jù)均應(yīng)上傳供電部門(mén)用電信息采集系統(tǒng)，用于光伏發(fā)電補(bǔ)貼和上網(wǎng)電量結(jié)算。
部分光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)需要監(jiān)測(cè)并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量，包括電源頻率、電源電壓的大小、電壓不平衡、電壓驟升/驟降/中斷、快速電壓變化、諧波/間諧波 THD、閃變等，需要安裝單獨(dú)的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置。部分光伏電站為自發(fā)自用，余電不上網(wǎng)模式，這種類(lèi)型的光伏電站需要安裝防逆流保護(hù)裝置，避免往電網(wǎng)輸送電能。
這種并網(wǎng)模式單體光伏電站規(guī)模適中，可通過(guò)云平臺(tái)采用光伏發(fā)電數(shù)據(jù)和儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，安科瑞在這類(lèi)光伏電站提供的解決方案包括以下方面：
名稱(chēng) | 圖片 | 型號(hào) | 功能 | 應(yīng)用 |
智能網(wǎng)關(guān) |
| ANet-1E2S1-4G | 嵌入式linux系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)通訊方式具備Socket方式，支持XML格式壓縮上傳，提供AES加密及MD5身份認(rèn)證等安全需求，支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳，支持Modbus、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、101、103、104協(xié)議 | 應(yīng)用于多臺(tái)逆變器、計(jì)量?jī)x表及氣象數(shù)據(jù)采集和上傳云平臺(tái) |
防逆流裝置 |
| ACR10R-D10TE4 | 防止光伏系統(tǒng)向電網(wǎng)輸送功率，用于三相光伏發(fā)電系統(tǒng) | |
直流電表 |
| DJSF1352 | 電壓輸入DC750V，電流輸入DC300A/75mV，在分布式光伏項(xiàng)目中適用于儲(chǔ)能回路等直流信號(hào)設(shè)備電量測(cè)量和電能計(jì)量使用 | |
靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償 |
| ANSVG100-400 | 光伏并網(wǎng)時(shí)主要提供有功功率，這樣市電側(cè)有功減少，而無(wú)功不變，這樣會(huì)導(dǎo)致功率因數(shù)降低，通過(guò)無(wú)功補(bǔ)償裝置可以提高系統(tǒng)功率因數(shù)。 | |
電能質(zhì)量監(jiān)測(cè) |
| APQM-E | 電網(wǎng)頻率 ,電壓、電流有效值,有功功率、無(wú)功功率、視在功率及功率因數(shù),電壓偏差,頻率偏差,三相電壓不平衡度、三相電流不平衡度；三相電壓、電流各序分量；基波電壓、電流，功率、功率因數(shù)、相位等,諧波（2～50 次）。包括電壓、電流的總諧波畸變率、各次諧波電壓、電流含有率、有效值、功率等,諧波群 ,間諧波 電壓波動(dòng)、閃變?？奢斎?7.7V/100V 或 220V/380V 。 | |
光伏運(yùn)維云平臺(tái) |
| AcrelCloud-PV | 監(jiān)測(cè)光伏發(fā)電功率、發(fā)電量、功率曲線、發(fā)電日月年報(bào)表、設(shè)備信息、故障報(bào)警、氣象數(shù)據(jù)等 |
根據(jù)《國(guó)家能源局關(guān)于2019年風(fēng)電、光伏發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)有關(guān)事項(xiàng)通知》（國(guó)發(fā)新能〔2019〕49號(hào)），對(duì)于需要國(guó)家補(bǔ)貼的新建工商業(yè)分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目，需要滿足單點(diǎn)并網(wǎng)裝機(jī)容量小于6兆瓦且為非戶用的要求，支持在符合電網(wǎng)運(yùn)行安全技術(shù)要求的前提下，通過(guò)內(nèi)部多點(diǎn)接入配電系統(tǒng)。
此類(lèi)分布式光伏裝機(jī)容量一般比較大，需要通過(guò)升壓變壓器升壓后接入電網(wǎng)。由于裝機(jī)容量較大，可能對(duì)公共電網(wǎng)造成比較大的干擾，因此供電部門(mén)對(duì)于此規(guī)模的分布式光伏電站穩(wěn)控系統(tǒng)、電能質(zhì)量以及和調(diào)度的通信要求都比較高。
光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)需要監(jiān)測(cè)并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量，包括電源頻率、電源電壓的大小、電壓不平衡、電壓驟升/驟降/中斷、快速電壓變化、諧波/間諧波 THD、閃變等，需要安裝單獨(dú)的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置。
上圖為一個(gè)1MW分布式光伏電站的示意圖，光伏陣列接入光伏匯流箱，經(jīng)過(guò)直流柜匯流后接入集中式逆變器(直流柜根據(jù)情況可不設(shè)置)，后經(jīng)過(guò)升壓變壓器升壓至10kV或35kV后并入中壓電網(wǎng)。由于光伏電站裝機(jī)容量比較大，涉及到的保護(hù)和測(cè)控設(shè)備比較多，主要如下表：
名稱(chēng) | 圖片 | 型號(hào) | 功能 | 應(yīng)用 |
匯流箱 |
| APV光伏匯流箱 | 防護(hù)等級(jí)為IP65,滿足室內(nèi)外安裝要求； 采用霍爾傳感器，隔離測(cè)量，大16路輸入； 耐壓DC1kV,熔斷電流可選擇； 可選電壓測(cè)量功能,高測(cè)量電壓DC 1kV； 具有RS485通訊接口，ModBus-RTU通訊協(xié)議； 可根據(jù)客戶需求配用國(guó)內(nèi)外廠家的光伏直流斷路器，光伏直流熔斷器、防雷保護(hù)器等元件。
| 應(yīng)用于6MW以下光伏變電站 |
微機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置 |
| AM5SE | 適用于35kV和10kV電壓等級(jí)的線路保護(hù)測(cè)控、變壓器差動(dòng)、后備保護(hù)測(cè)控等功能 | |
電能質(zhì)量監(jiān)測(cè) |
| APQM-E | 電網(wǎng)頻率 ,電壓、電流有效值,有功功率、無(wú)功功率、視在功率及功率因數(shù),電壓偏差,頻率偏差,三相電壓不平衡度、三相電流不平衡度；三相電壓、電流各序分量；基波電壓、電流，功率、功率因數(shù)、相位等,諧波（2～50 次）。包括電壓、電流的總諧波畸變率、各次諧波電壓、電流含有率、有效值、功率等,諧波群 ,間諧波 電壓波動(dòng)、閃變?？奢斎?7.7V/100V 或 220V/380V 。 | |
弧光保護(hù)裝置 |
| ARB5 | 集保護(hù)、測(cè)量、控制、監(jiān)測(cè)、通訊、故障錄波、事件記錄等多種功能于一體,準(zhǔn)確實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)弧光信號(hào)，保護(hù)電流，適用于中低壓等級(jí)電網(wǎng)的 弧光故障迅速切除裝置。 | |
直流電表 |
| DJSF1352 | 電壓輸入DC750V，電流輸入DC300A/75mV，在分布式光伏項(xiàng)目中適用于儲(chǔ)能回路等直流信號(hào)設(shè)備電量測(cè)量和電能計(jì)量使用 | |
多功能電表 |
| APM800 | 各電壓等級(jí)全電氣參數(shù)測(cè)量、計(jì)量和狀態(tài)量采集 | |
智能網(wǎng)關(guān) |
| ANet-1E2S1-4G | 嵌入式linux系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)通訊方式具備Socket方式，支持XML格式壓縮上傳，提供AES加密及MD5身份認(rèn)證等安全需求，支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳，支持Modbus、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、101、103、104協(xié)議，支持和調(diào)度系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)通訊。 | |
電力監(jiān)控系統(tǒng) |
| Acrel-2000Z | 電力監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏發(fā)電站遙測(cè)、遙信、遙控、異常報(bào)警、故障記錄和分析等功能，接收調(diào)度系統(tǒng)指令對(duì)光伏電站進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。 | |
光伏運(yùn)維云平臺(tái) |
| AcrelCloud-PV | 監(jiān)測(cè)光伏發(fā)電功率、發(fā)電量、功率曲線、發(fā)電日月年報(bào)表、設(shè)備信息、故障報(bào)警、氣象數(shù)據(jù)等 |
3.4 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)
安科瑞電光伏電站監(jiān)控軟件采用Acrel-2000Z，是安科瑞電氣股份有限公司總結(jié)多年的開(kāi)發(fā)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和大量的用戶需求而設(shè)計(jì)針對(duì)用戶配電系統(tǒng)和光伏電站的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。
3.4.1 軟件運(yùn)行環(huán)境配置
服務(wù)器上安裝Windows 7操作系統(tǒng)。
3.4.2 光伏電站電力監(jiān)控軟件架構(gòu)
軟件采用C/S架構(gòu)，實(shí)時(shí)采集光伏電站電流、電壓、日/月/年/累計(jì)發(fā)電量和氣象數(shù)據(jù)。
3.4.3 光伏電站電力監(jiān)控軟件功能
對(duì)光伏電站的整體信息進(jìn)行監(jiān)控，采用圖形和數(shù)據(jù)的形式實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地展現(xiàn)電站概況、電站實(shí)時(shí)發(fā)電及發(fā)電統(tǒng)計(jì)信息。包括電站概括、環(huán)境參數(shù)、實(shí)時(shí)信息、發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及發(fā)電量信息
通過(guò)主界面可以對(duì)光伏陣列現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與顯示，如室外溫度值、風(fēng)速、風(fēng)向、光照強(qiáng)度等。
1）通過(guò)對(duì)電站內(nèi)一次及二次配電網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的監(jiān)控，了解電站內(nèi)各電氣設(shè)備的運(yùn)行情況及狀態(tài)，并對(duì)電站的并網(wǎng)狀態(tài)、有/ 無(wú)功功率流向情況等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。
2）光伏組件分布監(jiān)控
能夠根據(jù)微逆變反應(yīng)的數(shù)據(jù)顯示各組太陽(yáng)能電池板的工作狀態(tài)（是否正常發(fā)電），根據(jù)組串式逆變器顯示各光伏組串輸出功率，分別計(jì)量?jī)煞N兩種逆變方式的發(fā)電量日發(fā)電量、日發(fā)電量曲線、月發(fā)電量柱狀圖、年發(fā)電量柱狀圖等，并對(duì)這兩種方式發(fā)電量進(jìn)行對(duì)比。
3）逆變器監(jiān)控
組串式逆變器主要監(jiān)測(cè)指標(biāo)包括：
- 直流電壓、直流電流、直流功率
- 交流電壓、交流電流
- 逆變器內(nèi)溫度、時(shí)鐘
- 頻率、功率因數(shù)、當(dāng)前發(fā)電功率
- 日發(fā)電量、累積發(fā)電量、累積CO2 減排量
- 電網(wǎng)電壓過(guò)高、電網(wǎng)電壓過(guò)低
- 電網(wǎng)頻率過(guò)高、電網(wǎng)頻率過(guò)低
- 直流電壓過(guò)高、直流電壓過(guò)低
- 逆變器過(guò)載、逆變器過(guò)熱、逆變器短路
- 散熱器過(guò)熱
- 逆變器孤島
- DSP 故障、通訊故障等。
監(jiān)控系統(tǒng)可繪制顯示逆變器電壓—時(shí)間曲線、功率—時(shí)間曲線等，直流側(cè)輸入電流實(shí)時(shí)曲線、交流側(cè)逆變輸出電流曲線，并采集與顯示各逆變器日發(fā)電量等電參量；
4）交流匯流箱監(jiān)控
交流匯流箱主要監(jiān)測(cè)指標(biāo)包括：
- 光伏組串輸出直流電壓、輸出直流電流、輸出直流功率
- 各路輸入總發(fā)電功率、總發(fā)電量
- 匯流箱輸出電流、匯流箱輸出電壓、匯流箱輸出功率
- 電流監(jiān)測(cè)允差報(bào)警
- 傳輸電纜/ 短路故障告警
- 空氣開(kāi)關(guān)狀態(tài)、故障信息等
5）交流配電柜監(jiān)控
交流配電柜主要監(jiān)測(cè)指標(biāo)包括：
- 光伏發(fā)電總輸出有功功率、無(wú)功功率
- 功率因數(shù)、電壓、電流
- 斷路器故障信息、防雷器狀態(tài)信息等
6）并網(wǎng)柜監(jiān)控
通過(guò)對(duì)并網(wǎng)柜的監(jiān)控，計(jì)量上網(wǎng)電量、內(nèi)部用電量、電能質(zhì)量、光伏發(fā)電系統(tǒng)有功和無(wú)功輸出、發(fā)電量、功率因數(shù)、并網(wǎng)點(diǎn)的電壓和頻率、注入系統(tǒng)的電等參數(shù)，計(jì)算碳減排量，并折算成標(biāo)準(zhǔn)煤，計(jì)算發(fā)電收益。
7）環(huán)境參數(shù)監(jiān)控
環(huán)境參數(shù)主要監(jiān)測(cè)指標(biāo)包括 ：
- 日照輻射
- 風(fēng)速、風(fēng)向
- 環(huán)境溫度
- 太陽(yáng)能電池板溫度等
對(duì)比實(shí)際微逆或幾種微逆輸出指導(dǎo)電池板需要清洗等信息。
監(jiān)控系統(tǒng)可針對(duì)光伏發(fā)電現(xiàn)場(chǎng)的各種事件進(jìn)行記錄，如：通訊采集異常、開(kāi)關(guān)變位、操作記錄等，時(shí)間記錄支持按類(lèi)型查詢，并可對(duì)越限報(bào)警值進(jìn)行更改設(shè)置；
9）日發(fā)電趨勢(shì)分析
系統(tǒng)提供了實(shí)時(shí)曲線和歷史趨勢(shì)兩種曲線分析界面，可以反映出每天24小時(shí)內(nèi)光伏發(fā)電量與該日日照強(qiáng)度，環(huán)境溫度，風(fēng)速等的波動(dòng)情況。
10）故障報(bào)警
當(dāng)電池板長(zhǎng)時(shí)間輸出功率偏低進(jìn)行故障指示，建議運(yùn)維人員前往現(xiàn)場(chǎng)檢查是否有故障發(fā)生等；另外對(duì)于并網(wǎng)柜部分的主斷路器分合閘狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)出現(xiàn)開(kāi)關(guān)變位及時(shí)報(bào)警，提醒運(yùn)維人員。
4 云平臺(tái)
云平臺(tái)軟件采用B/S架構(gòu)，任何具備權(quán)限的用戶都可以通過(guò)WEB 瀏覽器，根據(jù)授權(quán)的不同監(jiān)視分布在區(qū)域內(nèi)各建筑的光伏電站的運(yùn)行狀態(tài)（如電站地理分布、規(guī)模信息、是否并網(wǎng)、當(dāng)前發(fā)電量、總發(fā)電量等信息）。
1）顯示各場(chǎng)站發(fā)電量、發(fā)電功率、裝機(jī)容量等數(shù)據(jù)。
2）顯示單個(gè)場(chǎng)站當(dāng)日發(fā)電收益、總收益、裝機(jī)容量、日/月/累計(jì)發(fā)電量以及功率曲線、設(shè)備狀況等。
3）顯示單個(gè)逆變器詳細(xì)情況，包括實(shí)時(shí)功率、日發(fā)電量、事件告警以及支路信息。
