摘 要：分布式光伏發(fā)電站是指將光伏發(fā)電組件安裝在用戶(hù)的建筑物屋頂、空地或其他適合的場(chǎng)地上，利用太陽(yáng)能進(jìn)行發(fā)電的一種可再生能源利用方式，與傳統的大型集中式光伏電站相比，分布式光伏發(fā)電具有更靈活的布局、更低的建設成本和更高的能效，能夠有效滿(mǎn)足用戶(hù)的用電需求，同時(shí)減輕對環(huán)境的影響。電站通常由光伏組件、逆變器、支架系統、電纜和監控系統等幾個(gè)主要部分組成，光伏組件是將太陽(yáng)光轉化為電能的核心部分；逆變器則將直流電轉換為交流電；支架系統用于固定光伏組件；電纜用于連接各個(gè)組件；而監控系統則用于主要用于實(shí)時(shí)監測、數據分析和故障診斷。本文介紹了安科瑞Acrel-1000DP分布式光伏監控系統在浙江安吉成新照明電器有限公司3234.465kWp分布式光伏發(fā)電項目中的應用，該系統的應用有效提升了光伏發(fā)電系統的運行效率和可靠性。

關(guān)鍵詞：可再生能源；分布式光伏；光伏監控系統

1. 項目概述

浙江安吉成新照明電器有限公司是螺旋節能燈毛管專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)型企業(yè)，成立于2007年6月，擁有全自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)、強大的技術(shù)實(shí)力以及經(jīng)驗豐富的管理隊伍，專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)綠環(huán)保型產(chǎn)品，是政府倡導的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。

浙江安吉成新照明電器有限公司3234.465kWp分布式光伏發(fā)電項目（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“本項目"）由湖州翔傲電力科技有限公司投資，采用“全額上網(wǎng)"模式，建設光伏電站總容量為3234.465kWp。項目位于浙江省湖州市安吉縣溪龍鄉溪龍村涼亭崗自然村，利用浙江安吉成新照明電器有限公司的廠(chǎng)房屋頂安裝太陽(yáng)能光伏板，項目預計首年發(fā)電量304.77萬(wàn)kWh，25年總發(fā)電量7106.03萬(wàn)kWh，年平均發(fā)電量284.24萬(wàn)kWh。每年可節約燃燒標準煤約932.31噸，相應每年可減少燃煤所造成的多種有害氣體的排放，其中二氧化硫（SO2）85.27噸，氮氧化合物（NOx）42.63噸，粉塵773.13噸，可減輕排放溫室效應性氣體二氧化碳（CO2）2833.87噸。

2. 用電現狀

浙江安吉成新照明電器有限公司由10kV電壓等級供電，現有10kV降壓配電房1座，配變總規模為630kVA+250kVA，電源來(lái)自110kV溪龍變電站10kV溪工202線(xiàn)#2+1桿，采用高供高計計量方式。

圖2.1 一次主接線(xiàn)圖（現狀）

3. 分布式光伏設計

本項目利用浙江安吉成新照明電器有限公司6個(gè)廠(chǎng)房屋頂，合計約24000平方米，建設總裝機規模為3234.465kWp的光伏發(fā)電項目。共采用585W單晶硅太陽(yáng)能電池組件5529塊，通過(guò)串/并聯(lián)方式組成光伏發(fā)電陣列，發(fā)電單元內每18/19/20/21/22/24/25/26塊光伏組件串聯(lián)為一個(gè)光伏組串，并聯(lián)組串數共298串，組串式逆變器10臺，容量為320kW/196kW/230kW，輸出為0.8kV低壓交流電壓，分別接入變壓器升壓至10kV，經(jīng)開(kāi)關(guān)站后接入至10kV線(xiàn)路，以10kV電壓等級接入電網(wǎng)，采用“全額上網(wǎng)"接入。

圖3.1 光伏接入系統示意圖

圖3.2 光伏組件布置圖

4. 技術(shù)方案

本項目配置了Acrel-1000DP分布式光伏監控系統，實(shí)現對光伏電站的集中管理，包括設備的狀態(tài)監測、故障報警、運行參數設置等，并通過(guò)遠動(dòng)網(wǎng)關(guān)將光伏電站的信息上傳到調度中心。

新建并網(wǎng)點(diǎn)光伏開(kāi)關(guān)站中電氣設備包括2臺1600kVA干式變壓器，高壓柜7臺，交直流屏、綜合保護屏、遠動(dòng)通訊屏各1面；其中10kV光伏開(kāi)關(guān)站中繼電保護裝置采用線(xiàn)路保護裝置，配置方向過(guò)流保護；并網(wǎng)點(diǎn)配置電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置、防孤島保護裝置等設備。

4.1. 二次電氣設備

1）線(xiàn)路保護裝置

線(xiàn)路保護裝置主要功能是確保電氣設備的安全運行。裝置實(shí)時(shí)監測電流、電壓等電氣參數，一旦檢測到異常，如過(guò)載、短路或接地故障，線(xiàn)路保護裝置會(huì )迅速切斷電源，從而防止設備損壞和火災風(fēng)險。

2）防孤島裝置

在電網(wǎng)失電的情況下，分布式電源未能夠及時(shí)與電網(wǎng)斷開(kāi)連接，會(huì )形成孤島狀態(tài)，這種狀態(tài)可能造成分布式電源不可控、電網(wǎng)恢復時(shí)的電壓和頻率不匹配等問(wèn)題。防孤島裝置通過(guò)實(shí)時(shí)監測電網(wǎng)狀態(tài)，一旦檢測到電網(wǎng)斷電，能夠在規定的時(shí)間內迅速切斷分布式電源與電網(wǎng)的連接，同時(shí)，防孤島裝置還具有多種保護功能，如高頻、低頻、過(guò)電壓、低電壓保護等，能保障電力系統的穩定運行。

3）故障解列裝置

裝置能夠監測電網(wǎng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，一旦檢測到異?；蚬收闲盘?，如短路、過(guò)載等，它會(huì )立即啟動(dòng)，將故障儲能單元或設備與電網(wǎng)斷開(kāi)，既能防止故障設備對電網(wǎng)造成進(jìn)一步損害，也確保其他正常運行的儲能單元繼續供電，保障用戶(hù)的電力需求。

4.2. 電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置

電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置能夠實(shí)時(shí)監測儲能站接入電網(wǎng)后的電能質(zhì)量，包括電壓偏差、頻率偏差、諧波含量、三相不平衡度等關(guān)鍵指標。通過(guò)測量與分析，它能夠及時(shí)發(fā)現電能質(zhì)量問(wèn)題，如電壓波動(dòng)、諧波污染等，為運維人員提供及時(shí)的告警信息，此外，電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置的數據記錄功能還可為后續的故障排查和電能質(zhì)量治理提供有力支持。

4.3. Ⅱ型網(wǎng)絡(luò )安全監測裝置

Ⅱ型網(wǎng)絡(luò )安全監測裝置搭配探針軟件能夠實(shí)時(shí)監測系統中的網(wǎng)絡(luò )流量和數據包，通過(guò)探針軟件的深度分析，識別和記錄潛在的網(wǎng)絡(luò )安全威脅和異常行為，及時(shí)發(fā)出警報并采取相應措施，從而有效防止網(wǎng)絡(luò )攻擊、數據泄露和系統故障，為系統的可靠運行提供堅強的網(wǎng)絡(luò )安全支撐。

5. 系統結構

本項使用基于國產(chǎn)操作系統的分布式光伏監控系統Acrel-1000DP，系統結構采用分層分布式，分成站控層、通信層和設備層。

站控層負責對整個(gè)系統進(jìn)行集中管理和控制。操作員可以實(shí)時(shí)監控系統狀態(tài)，進(jìn)行數據分析與處理，從而實(shí)現對生產(chǎn)過(guò)程的智能調度與優(yōu)化。

通信層負責信息傳遞與數據交互，確保各個(gè)設備和系統組件之間能夠無(wú)縫連接和協(xié)同工作，此外，通信層還可以支持多種網(wǎng)絡(luò )拓撲結構，適應不同規模和需求的應用場(chǎng)景，保證系統的靈活性和可擴展性。

設備層涵蓋了各種傳感器、執行器和控制器等硬件設備。這些設備負責采集現場(chǎng)數據并執行控制指令，是實(shí)現自動(dòng)化操作的核心。

圖5.1系統拓撲圖

6. 現場(chǎng)圖片

圖6.1 預制艙（高壓室、低壓室、二次設備室）

               圖6.2 高壓柜                       圖6.3 二次設備組屏              

7. 系統功能

7.1. 實(shí)時(shí)監測

系統可以直觀(guān)的展示新建光伏電站的一次系統圖，實(shí)時(shí)顯示采集到的各類(lèi)數據，包括電站內開(kāi)關(guān)柜和故障解列、防孤島裝置等二次設備的電壓、電流、功率等關(guān)鍵參數，以及開(kāi)關(guān)柜內斷路器、手車(chē)的分合狀態(tài)等。

圖7.1 實(shí)時(shí)監測

7.2. 逆變器監測

逆變器數據監測功能是光伏發(fā)電監控系統中的一個(gè)關(guān)鍵組成部分，它負責收集、分析和處理逆變器的運行數據，包括電壓、電流、功率和溫度等參數，以確保光伏發(fā)電系統的穩定運行，通過(guò)數據監測，用戶(hù)可以及時(shí)發(fā)現系統異常，進(jìn)行故障診斷與維護，提高系統的整體效率與可靠性。

圖7.2 逆變器監測

7.3. 電能質(zhì)量在線(xiàn)監測

系統可以對整個(gè)供電系統的電能質(zhì)量包括穩態(tài)狀態(tài)和暫態(tài)狀態(tài)進(jìn)行持續監測，使管理人員實(shí)時(shí)掌握供電系統電能質(zhì)量情況，以便及時(shí)發(fā)現和消除供電不穩定因素。在供電系統主界面上應能實(shí)時(shí)顯示各電能質(zhì)量監測點(diǎn)的監測裝置通信狀態(tài)、各監測點(diǎn)的A/B/C相電壓總畸變率、三相電壓不平衡度百分比和正序/負序/零序電壓值、三相電流不平衡度百分比和正序/負序/零序電流值。

圖7.3 電能質(zhì)量實(shí)時(shí)數據監測界面

7.4. 調度上傳

系統通過(guò)遠動(dòng)裝置、縱向加密裝置將采集到的光伏電站信息安全上傳至湖州地調，為保證數據網(wǎng)絡(luò )的安全，配置了網(wǎng)絡(luò )安全監測裝置搭配探針軟件，對網(wǎng)絡(luò )中的數據流量、異常行為和潛在威脅進(jìn)行實(shí)時(shí)監測和分析，以實(shí)現對光伏電站信息網(wǎng)絡(luò )的保護，確保信息傳輸的可靠性和安全性。

圖7.4 數據上傳調度

7.5. 電力安全防護

為了確保系統安全、穩定運作，在驗收前需要結合網(wǎng)安設備對監控主機、交換機、網(wǎng)關(guān)和調度系統之間的網(wǎng)絡(luò )安全進(jìn)行測試。針對監控主機，需要對網(wǎng)絡(luò )白名單、登陸事件、關(guān)鍵目錄/文件篡改行為進(jìn)行檢測，同時(shí)識別網(wǎng)絡(luò )端口潛在的安全風(fēng)險，包括非法端口、網(wǎng)絡(luò )外聯(lián)等問(wèn)題；交換機作為數據流量的樞紐，需要檢測是否能夠有效防御網(wǎng)絡(luò )攻擊，檢驗功能包括配置變更、修改用戶(hù)名密碼、登陸事件、網(wǎng)口up/down、交換機離線(xiàn)/上線(xiàn)等；對于遠動(dòng)網(wǎng)關(guān)的驗收，主要在于確保數據傳輸過(guò)程中的安全，主要檢驗功能包括網(wǎng)絡(luò )白名單、登陸事件、關(guān)鍵目錄/文件篡改行為、網(wǎng)絡(luò )外聯(lián)和開(kāi)放非法端口事件。

圖7.5 網(wǎng)安設備安全功能驗收

8. 結語(yǔ)

分布式屋頂光伏系統作為可再生能源的重要組成部分，近年來(lái)迅速發(fā)展。系統通過(guò)在建筑物的屋頂安裝太陽(yáng)能板來(lái)將太陽(yáng)能轉化為電能，既可供建筑自身使用，也可并入電網(wǎng)，從技術(shù)角度分析，分布式光伏監控系統的引入使得用戶(hù)可以實(shí)時(shí)監測發(fā)電情況，優(yōu)化能源使用，確保系統的運行與維護，進(jìn)一步結合儲能系統后，還能提升用戶(hù)的用電自主性，增加對電網(wǎng)的獨立性。