結合物聯網新技術，構建統(tǒng)一的監(jiān)控管理系統(tǒng)，能夠對不同廠商、不同類別、不同型號的逆變器和其他設備進行監(jiān)控管理，從而實現光伏電站運維管理效率化。
1 概述
“十四五”期間，隨著“雙碳”目標提出及逐步落實，本就呈現出較好發(fā)展勢頭的分布式光伏發(fā)展有望大幅提速。就“十四五”光伏發(fā)展規(guī)劃，能源研究所可再生能源發(fā)展中心副主任陶冶表示，“雙碳”目標意味著產業(yè)結構的調整，未來10年，新能源裝機將保持在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說，分布式對土地等自然資源沒有依賴，各個地方的屋頂就是分布式電站的形成基礎，在碳中和方案的可選項中，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)布關于分布式光伏整縣推進工作的通知。
目前我國的兩種分布式應用場景分別是：廣大農村屋頂的戶用光伏和業(yè)企業(yè)屋頂光伏，這兩類分布式光伏電站今年都發(fā)展迅速。
2 相關標準
根據電網Q/GDW1480-2015 《分布式電源接入電網技術規(guī)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~6000kW可接入10kV；5000kW~30000kW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(yōu)先采用低電壓等級接入。
Q/GDW1480-2015 《分布式電源接入電網技術規(guī)定》
GB/T 29319-2012 《光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網技術規(guī)定》
GB 50797-2012 《光伏發(fā)電站設計規(guī)范》
Q/GDW1617-2015 《光伏電站接入電網技術規(guī)定》
JGJ203-2010 《民用建筑太陽能光伏系統(tǒng)應用技術規(guī)范》
3 解決方案
3.1 交流220V并網
交流220V并網的光伏發(fā)電系統(tǒng)多用于居民屋頂光伏發(fā)電，裝機功率在8kW左右。戶用光伏電站今年發(fā)展非常迅猛，根據能源網站提供的數據，截至2021年6月底，全國累計納入2021年財政補貼規(guī)模戶用光伏項目裝機容量為586.14萬千瓦，這相當于6個月在居民屋頂建造了四分之一個三峽水電站。
部分小型光伏電站為自發(fā)自用，余電不上網模式，這種類型的光伏電站需要安裝防逆流保護裝置，避免往電網輸送電能。光伏電站規(guī)模較小，而且比較分散，對于光伏電站的管理者來說，通過云平臺來管理此類光伏電站非常有必要，安科瑞在這類光伏電站提供的解決方案包括以下方面：
3.2 交流380V并網
根據電網Q/GDW1480-2015 《分布式電源接入電網技術規(guī)定》，8kW~400kW可380V并網，超出400kW的光伏電站視情況也可以采用多點380V并網，以當地電力部門的審批意見為準。這類分布式光伏多為業(yè)企業(yè)屋頂光伏，自發(fā)自用，余電上網。分布式光伏接入配電網前，應明確計量點，計量點設置除應考慮產權分界點外，還應考慮分布式電源出口與用戶自用電線路處。每個計量點均應裝設雙向電能計量裝置，其設備配置和技術要求符合 DL/T 448 的相關規(guī)定，以及相關標準、規(guī)程要求。電能表采用智能電能表，技術性能應滿足電網公司關于智能電能表的相關標準。用于結算和考核的分布式電源計量裝置，應安裝采集設備，接入用電信息采集統(tǒng)，實現用電信息的遠程自動采集。
光伏陣列接入組串式光伏逆變器，或者通過匯流箱接入逆變器，然后接入企業(yè)380V電網，實現自發(fā)自用，余電上網。在380V并網點前需要安裝計量電表用于計量光伏發(fā)電量，同時在企業(yè)電網和公共電網連接處也需要安裝雙向計量電表，用于計量企業(yè)上網電量，數據均應上傳供電部門用電信息采集系統(tǒng)，用于光伏發(fā)電補貼和上網電量結算。
部分光伏電站并網點需要監(jiān)測并網點電能質量，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，需要安裝單獨的電能質量監(jiān)測裝置。部分光伏電站為自發(fā)自用，余電不上網模式，這種類型的光伏電站需要安裝防逆流保護裝置，避免往電網輸送電能。
這種并網模式單體光伏電站規(guī)模適中，可通過云平臺采用光伏發(fā)電數據和儲能系統(tǒng)運行數據，安科瑞在這類光伏電站提供的解決方案包括以下方面：
3.3 10kV或35kV并網
跟據《能源關于2019年風電、光伏發(fā)電項目建設有關事項通知》（國發(fā)新能〔2019〕49號），對于需要補貼的新建業(yè)分布式光伏發(fā)電項目，需要滿足單點并網裝機容量小于6兆瓦且為非戶用的要求，支持在符合電網運行安全技術要求的前提下，通過內部多點接入配電系統(tǒng)。
此類分布式光伏裝機容量一般比較大，需要通過升壓變壓器升壓后接入電網。由于裝機容量較大，可能對公共電網造成比較大的干擾，因此供電部門對于此規(guī)模的分布式光伏電站穩(wěn)控系統(tǒng)、電能質量以及和調度的通信要求都比較高。
光伏電站并網點需要監(jiān)測并網點電能質量，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，需要安裝單獨的電能質量監(jiān)測裝置。
上圖為一個1MW分布式光伏電站的示意圖，光伏陣列接入光伏匯流箱，經過直流柜匯流后接入集中式逆變器(直流柜根據情況可不設置)，經過升壓變壓器升壓至10kV或35kV后并入中壓電網。由于光伏電站裝機容量比較大，涉及到的保護和測控設備比較多，主要如下表：
3.4 系統(tǒng)功能設計
Acrel-2000光伏電站管理系統(tǒng)，發(fā)電量監(jiān)測，是安科瑞電氣股份有限公司總結多年的開發(fā)、實踐經驗和大量的用戶需求而設計針對用戶配電系統(tǒng)和光伏電站的實時監(jiān)控系統(tǒng)。
3.4.1
軟件運行環(huán)境配置
服務器上安裝Windows 7操作系統(tǒng)。
3.4.2 光伏電站電力監(jiān)控架構
軟件采用C/S架構，實時采集光伏電站電流、電壓、日/月/年/累計發(fā)電量和氣象數據。
3.4.3 光伏電站電力監(jiān)控功能
對光伏電站的整體信息進行監(jiān)控，采用圖形和數據的形式實時動態(tài)地展現電站概況、電站實時發(fā)電及發(fā)電統(tǒng)計信息。包括電站概括、環(huán)境參數、實時信息、發(fā)電量統(tǒng)計及發(fā)電量信息
通過主界面可以對光伏陣列現場環(huán)境進行實時監(jiān)測與顯示，如室外溫度值、風速、風向、光照強度等。
1）通過對電站內一次及二次配電網絡狀態(tài)的監(jiān)控，了解電站內各電氣設備的運行情況及狀態(tài)，并對電站的并網狀態(tài)、有/ 無功功率流向情況等進行實時監(jiān)控。
2）光伏組件分布監(jiān)控
能夠根據微逆變反應的數據顯示各組太陽能電池板的工作狀態(tài)（是否正常發(fā)電），根據組串式逆變器顯示各光伏組串輸出功率，分別計量兩種兩種逆變方式的發(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，并對這兩種方式發(fā)電量進行對比。
3）逆變器監(jiān)控
組串式逆變器主要監(jiān)測指標包括：
1.直流電壓、直流電流、直流功率
2.交流電壓、交流電流
3.逆變器內溫度、時鐘
4.頻率、功率因數、當前發(fā)電功率
5.日發(fā)電量、累積發(fā)電量、累積CO2 減排量
6.電網電壓過高、電網電壓過低
7.電網頻率過高、電網頻率過低
8.直流電壓過高、直流電壓過低
9.逆變器過載、逆變器過熱、逆變器短路
10.散熱器過熱
11.逆變器孤島
12.DSP 故障、通訊故障等
監(jiān)控系統(tǒng)可繪制顯示逆變器電壓—時間曲線、功率—時間曲線等，直流側輸入電流實時曲線、交流側逆變輸出電流曲線，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)測指標包括：
1.光伏組串輸出直流電壓、輸出直流電流、輸出直流功率
2.各路輸入總發(fā)電功率、總發(fā)電量
3.匯流箱輸出電流、匯流箱輸出電壓、匯流箱輸出功率
4.電流監(jiān)測允差報警
5.傳輸電纜/ 短路故障告警
6.空氣開關狀態(tài)、故障信息等
5）交流配電柜監(jiān)控
交流配電柜主要監(jiān)測指標包括：
1.光伏發(fā)電總輸出有功功率、無功功率
2.功率因數、電壓、電流
3.斷路器故障信息、防雷器狀態(tài)信息等
6）并網柜監(jiān)控
通過對并網柜的監(jiān)控，計量上網電量、內部用電量、電能質量、光伏發(fā)電系統(tǒng)有功和無功輸出、發(fā)電量、功率因數、并網點的電壓和頻率、注入系統(tǒng)的電等參數，計算碳減排量，并折算成標準煤，計算發(fā)電收益。
7）環(huán)境參數監(jiān)控
環(huán)境參數主要監(jiān)測指標包括 ：
1.日照輻射
2.風速、風向
3.環(huán)境溫度
4.太陽能電池板溫度等
對比實際微逆或幾種微逆輸出指導電池板需要清洗等信息。
8）歷史數據管理
監(jiān)控系統(tǒng)可針對光伏發(fā)電現場的各種事件進行記錄，如：通訊采集異常、開關變位、操作記錄等，時間記錄支持按類型查詢，并可對越限報警值進行更改設置；
9）日發(fā)電趨勢分析
系統(tǒng)提供了實時曲線和歷史趨勢兩種曲線分析界面，可以反映出每天24小時內光伏發(fā)電量與該日日照強度，環(huán)境溫度，風速等的波動情況。
10）故障報警
當電池板長時間輸出功率偏低進行故障指示，建議運維人員前往現場檢查是否有故障發(fā)生等；另外對于并網柜部分的主斷路器分合閘狀態(tài)進行監(jiān)視，當出現開關變位及時報警，提醒運維人員。
4 云平臺
云平臺軟件采用B/S架構，任何具備權限的用戶都可以通過WEB 瀏覽器，根據授權的不同監(jiān)視分布在區(qū)域內各建筑的光伏電站的運行狀態(tài)（如電站地理分布、規(guī)模信息、是否并網、當前發(fā)電量、總發(fā)電量等信息）。
1）顯示接入的電站位置、數量、裝機容量以及異常報警情況。
2）顯示單個場站當日發(fā)電功率曲線、日/月/累計發(fā)電量以及設備狀況等。
3）顯示單個逆變器詳細情況，包括實時功率、日發(fā)電量、事件告警以及支路信息
光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)，匯流箱、逆變器、交直流配電柜、太陽跟蹤控制系統(tǒng)等設備進行實時監(jiān)控和控制，通過各種樣式的圖表及數據快速掌握電站的運行情況，其友好的用戶界面、強大的分析功能、完善的故障報警確保了太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的*可靠和穩(wěn)定運行。Acrel-2000光伏電站管理系統(tǒng)，發(fā)電量監(jiān)測
