摘 要：為實(shí)現(xiàn)我國(guó)提出的雙碳目標(biāo)，推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，分布式光伏作為新能源的重要組成部分，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。分布式光伏作為一種清潔的新能源形式，不僅有助于實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展，還能通過(guò)“自發(fā)自用余電上網(wǎng)”的方式，提高能源利用效率，降低碳排放。通過(guò)對(duì)分布式光伏項(xiàng)目的推廣，可以有效促進(jìn)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的雙贏，為構(gòu)建綠色、低碳的可持續(xù)發(fā)展社會(huì)貢獻(xiàn)力量。

關(guān)鍵詞：新能源；分布式光伏；“自發(fā)自用余電上網(wǎng)”；綠色、低碳

一、概述

自 20 世紀(jì)后期，隨著社會(huì)高速發(fā)展，傳統(tǒng)大電網(wǎng)供電模式雖能滿足大部分用戶的基礎(chǔ)用電需求，但逐漸暴露出諸多局限性。由于電能資源在空間和時(shí)間維度上的分配不均衡，加之不同區(qū)域、不同類型用戶的用電需求呈現(xiàn)顯著的差異化與階段性特征，大電網(wǎng)供電靈活性不足的問(wèn)題日益凸顯。與之形成鮮明對(duì)比的是，分布式光伏發(fā)電憑借不受地理?xiàng)l件限制的靈活特性，成為彌補(bǔ)大電網(wǎng)供電短板的重要解決方案。

分布式電源光伏發(fā)電系統(tǒng)，是一種以光伏發(fā)電為核心的分布式電源技術(shù)。該系統(tǒng)通過(guò)太陽(yáng)能電池、逆變器、控制器及蓄電池等關(guān)鍵設(shè)備，實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換與電能存儲(chǔ)，具備使用壽命長(zhǎng)達(dá) 8 萬(wàn)小時(shí)、可靠性高、可獨(dú)立運(yùn)行、應(yīng)用場(chǎng)景廣泛等顯著優(yōu)勢(shì)，并且支持并網(wǎng)運(yùn)行，能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)大電網(wǎng)用電的靈活調(diào)配與補(bǔ)充，成為現(xiàn)代能源體系的重要組成部分。

六安市德天建材有限公司屋頂光伏發(fā)電項(xiàng)目積極響應(yīng)國(guó)家 “優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，構(gòu)建清潔可靠能源體系” 的戰(zhàn)略號(hào)召，是具有示范意義的分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目。項(xiàng)目選址于六安市裕安區(qū)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)潤(rùn)南路與工業(yè)路交叉口的廠區(qū)內(nèi)，充分利用現(xiàn)有廠房屋頂空間，規(guī)劃建設(shè)總規(guī)模約 5.5MWp 的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，項(xiàng)目建成后將由六安市城郊供電公司統(tǒng)一管理運(yùn)維。

本期工程選用光伏組件，裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá) 3.79MW，采用 “自發(fā)自用，余電上網(wǎng)” 的電量結(jié)算模式，預(yù)計(jì)于 2024 年 10 月底建成投產(chǎn)。在技術(shù)方案層面，項(xiàng)目二次設(shè)計(jì)采用安科瑞 Acrel-1000DP 分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)解決方案，并基于國(guó)產(chǎn)凝思操作系統(tǒng)搭建光伏監(jiān)控平臺(tái)，確保本地保護(hù)與監(jiān)控系統(tǒng)具備更高的穩(wěn)定性和可靠性。

本項(xiàng)目的實(shí)施，不僅為企業(yè)提供了清潔、可再生的電力能源，顯著降低了對(duì)傳統(tǒng)化石能源的依賴，同時(shí)也將大幅減少碳排放，對(duì)推動(dòng)區(qū)域能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、實(shí)現(xiàn) “雙碳” 目標(biāo)具有積極示范效應(yīng)。本文將圍繞項(xiàng)目的接入系統(tǒng)方案論證、繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)、系統(tǒng)通信架構(gòu)規(guī)劃、調(diào)度自動(dòng)化方案研究等核心內(nèi)容展開詳細(xì)闡述。

圖1項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)圖

二、解決方案

本項(xiàng)目為屋頂分布式光伏項(xiàng)目，該期項(xiàng)目的容量為3.79MW，項(xiàng)目采用自發(fā)自用余電上網(wǎng)的消納方式。利用原有的電源點(diǎn)作為光伏高壓并網(wǎng)點(diǎn)并入電網(wǎng)端，并網(wǎng)點(diǎn)設(shè)置光伏出線柜柜，計(jì)量柜，PT柜，光伏集線柜1，光伏集線柜2，站用變柜，SVG出線柜。新增的光伏系統(tǒng)配置自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集并網(wǎng)信息，信息上傳至當(dāng)?shù)卣{(diào)控中心DMS系統(tǒng)。光伏發(fā)電逆變器電源電壓為1000V，經(jīng)箱變升壓變升壓至10kV后,通過(guò)高壓電纜接入新增的10kV光伏進(jìn)線柜,通過(guò)并網(wǎng)柜并入原10kV市電高壓柜。項(xiàng)目采用Acrel-1000DP光伏監(jiān)控平臺(tái)，操作使用了國(guó)產(chǎn)凝思系統(tǒng)。監(jiān)控平臺(tái)具有對(duì)全站數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)觀測(cè)、事故告警提示等功能。

圖2項(xiàng)目一次圖

三、技術(shù)方案

本項(xiàng)目一期規(guī)模約為3.79MWp，利用廠房屋頂建設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)，關(guān)鍵設(shè)備光伏組件、逆變器、變壓器等采用國(guó)內(nèi)知名產(chǎn)品。分布式光伏系統(tǒng)所發(fā)電量采用就地消納，自發(fā)自用，余電上網(wǎng)。本項(xiàng)目光伏發(fā)電系統(tǒng)所輸出的直流電經(jīng)組串式逆變器轉(zhuǎn)換成交流電后，就地升壓至10KV，經(jīng)開關(guān)柜通過(guò)1回出線接入至廠區(qū)10KV進(jìn)線母線的用戶側(cè)，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)，供廠區(qū)負(fù)荷使用。結(jié)合上級(jí)變電站35KV電廠103線可接入容量為3799.12KW，本工程交流側(cè)并網(wǎng)上送容量不應(yīng)超過(guò)3799.12KW。根據(jù)屋面的勘查情況考慮，確定本光伏項(xiàng)目的建造容量為3790kWp為宜。

1.升壓變壓器及高低壓配電設(shè)備

本項(xiàng)目配備1臺(tái)三相交流1600KVA的干式變壓器、一臺(tái)三相交流2000KVA的干式變壓器。額定電壓10.5±2×2.5%/0.8kV。交流頻率為50Hz,可以戶外使用，能效等級(jí)滿足國(guó)家規(guī)范要求。

2.繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置

本光伏電站內(nèi)主要電氣設(shè)備采用微機(jī)保護(hù)，以滿足信息上送。元件保護(hù)按照《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》（GB14285－2006）配置。

1）并網(wǎng)線路繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置

分布式光伏項(xiàng)目線路發(fā)生短路故障時(shí)，線路保護(hù)應(yīng)快速動(dòng)作，瞬時(shí)跳開相應(yīng)并網(wǎng)點(diǎn)斷路器，滿足全線故障快速可靠切除故障的要求。安裝光伏發(fā)電項(xiàng)目的用戶變電站10kV母線應(yīng)配置故障解列裝置，實(shí)現(xiàn)頻率電壓異常緊急控制功能，跳開相應(yīng)斷路器（專用開關(guān)）。

2）防孤島檢測(cè)

分布式光伏項(xiàng)目逆變器需要具備快速檢測(cè)孤島且監(jiān)測(cè)到孤島后立即斷開與電網(wǎng)連接的能力，其防孤島方案應(yīng)與繼電保護(hù)配置、安全自動(dòng)裝置和低電壓檢測(cè)裝置等相配合，時(shí)間上相匹配。該逆變器防孤島檢測(cè)策略應(yīng)符合國(guó)家電網(wǎng)的相應(yīng)規(guī)定。

3）電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置

分布式光伏項(xiàng)目對(duì)接入國(guó)網(wǎng)的電能質(zhì)量有著相應(yīng)的要求。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，光伏發(fā)電項(xiàng)目的電能質(zhì)量應(yīng)符合《GB/T 15543-2008 光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)的電能質(zhì)量參數(shù)，包括電壓、電流、頻率、諧波含量等，以確保光伏發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行和電能質(zhì)量的可靠性。

電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置遵照IEC61000-4-30《測(cè)試和測(cè)量技術(shù)-電能質(zhì)量測(cè)量方法》中規(guī)定的各電能質(zhì)量指標(biāo)的測(cè)量方法進(jìn)行測(cè)量，集諧波分析、波形采樣、電壓暫降/暫升/終端、善變監(jiān)測(cè)、電壓不平衡度監(jiān)測(cè)、事件記錄、測(cè)量控制等功能為一體。能夠?qū)崟r(shí)的監(jiān)測(cè)匯入電網(wǎng)的電能的電參量數(shù)據(jù)，裝置在電能質(zhì)量指標(biāo)參數(shù)測(cè)量方法的標(biāo)準(zhǔn)化和指標(biāo)參數(shù)的測(cè)量精度以及時(shí)鐘同步、事件告警功能等各個(gè)方面均達(dá)到了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)A級(jí)要求，能夠滿足通過(guò)0.4-35KV電壓等級(jí)并網(wǎng)的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)要求。

圖3新建光伏一次圖

四、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本項(xiàng)目光伏電站配置安科瑞電氣股份有限公司的 Acrel-1000DP 分布式光伏電力監(jiān)控系統(tǒng)作為綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，具備保護(hù)、控制、通信、測(cè)量等功能，可實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)及開關(guān)站的全功能綜合自動(dòng)化管理，項(xiàng)目?jī)?nèi)逆變器、高低壓設(shè)備等狀態(tài)信號(hào)均接入該監(jiān)控系統(tǒng)；系統(tǒng)采用開放式分層、分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包含站控層和就地層兩部分，監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)以太網(wǎng)與就地層相連，就地層按功能和系統(tǒng)劃分，以相對(duì)獨(dú)立的方式分散部署在逆變器區(qū)域或箱變中，即使站控層及網(wǎng)絡(luò)失效，就地層仍可獨(dú)立完成就地各電氣設(shè)備的監(jiān)測(cè)，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng) GPRS 無(wú)線傳輸至遠(yuǎn)動(dòng)工作站，從而與六安市電力公司實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊；站控層由服務(wù)器、操作員站、遠(yuǎn)動(dòng)站等通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接組成，提供站內(nèi)運(yùn)行人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)對(duì)就地層設(shè)備的管理控制，形成全站監(jiān)控管理中心，并具備與遠(yuǎn)方控制中心通信的接口；就地層設(shè)備由智能測(cè)控單元、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通訊單元、逆變器數(shù)據(jù)采集單元、多功能電能表等構(gòu)成，涵蓋匯流柜（依實(shí)際設(shè)計(jì)配置）、逆變器、箱變、并網(wǎng)開關(guān)等主要電氣設(shè)備，負(fù)責(zé)直接采集處理現(xiàn)場(chǎng)原始數(shù)據(jù)并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上傳至站控層監(jiān)控主站，同時(shí)接收站控層控制操作命令，經(jīng)有效性判斷、閉鎖檢測(cè)、同步檢測(cè)后執(zhí)行設(shè)備操作；站控層與就地層間采用 GPRS 無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)光伏發(fā)電單元通過(guò) RS485 有線協(xié)議與發(fā)電裝置通訊，采集光伏組件數(shù)據(jù)、逆變器參數(shù)及測(cè)控裝置、智能計(jì)量表計(jì)數(shù)據(jù)，打包后經(jīng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸至監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)視。

圖4監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

五、系統(tǒng)功能

1. 主接線圖

在此界面為項(xiàng)目一次設(shè)計(jì)圖，可以查看直接保護(hù)裝置的電量參數(shù)，監(jiān)視斷路器和手車的狀態(tài)。裝置在遠(yuǎn)方狀態(tài)時(shí)可以遙控?cái)嗦菲鞯姆趾?，?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)廠站數(shù)據(jù)，能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)異常告警，便于及時(shí)做出相應(yīng)的處理。

圖5主接線界面圖

2.電能報(bào)表

在監(jiān)控軟件中可以點(diǎn)擊查看光伏發(fā)電項(xiàng)目的電能報(bào)表，報(bào)表可以使用打印機(jī)打印出，可清晰的查看歷史發(fā)電量。

圖6電能報(bào)表界面圖

3.直流屏監(jiān)視界面

此界面可實(shí)時(shí)監(jiān)視直流屏的電參量、通訊狀態(tài)以及開關(guān)量狀態(tài)。用于監(jiān)視直流屏的狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常狀態(tài)，發(fā)出報(bào)警信息。

圖7直流屏監(jiān)視界面圖

4.電能質(zhì)量在線監(jiān)視界面

在電能質(zhì)量監(jiān)控圖中，可以直接查看電能質(zhì)量裝置的運(yùn)行狀態(tài)、電流電壓總有效值、電壓波動(dòng)、電壓總畸變、正反向有功電能、有功、無(wú)功功率等電能質(zhì)量信息?？梢愿鶕?jù)這些信息監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)電能的質(zhì)量，及時(shí)的做出應(yīng)對(duì)方案

圖8電能質(zhì)量在線監(jiān)視界面圖

5.實(shí)時(shí)曲線監(jiān)視界面

在實(shí)時(shí)曲線界面，可以為用戶顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，用戶可以選擇想要查看的數(shù)據(jù)，用戶可以同時(shí)選擇至多四個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)對(duì)比。

圖9并網(wǎng)柜監(jiān)視界面圖

六、結(jié)語(yǔ)

我國(guó)政府正積極推進(jìn)“十二五”光伏發(fā)展規(guī)劃的實(shí)現(xiàn)。我國(guó)到“十二五”末，光伏國(guó)內(nèi)裝機(jī)總量目標(biāo)將由先前的15GW提升到40GW，鼓勵(lì)超額完成規(guī)劃目標(biāo)，并且國(guó)家將大力支持、推進(jìn)各類型分布式電站建設(shè)。[3]助力用戶、電網(wǎng)分布式光伏高比例有序并網(wǎng)，強(qiáng)化分布式光伏的統(tǒng)一管控，推動(dòng)分布式光伏和大電網(wǎng)的協(xié)調(diào)運(yùn)行，搭建數(shù)據(jù)透明、調(diào)控便捷、能源互動(dòng)的新型分布式新能源調(diào)度管理體系。在未來(lái)的發(fā)展中，我們將繼續(xù)努力，為推動(dòng)可再生能源的發(fā)展和應(yīng)用做出更大的貢獻(xiàn)。同時(shí)，我們也將不斷提高技術(shù)水平和管理水平，確保項(xiàng)目的順利實(shí)施和運(yùn)行，為社會(huì)和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展做出積極貢獻(xiàn)。