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分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)在和光同程分布式光伏項(xiàng)目中的應(yīng)用與研究
更新時(shí)間:2024-10-29   點(diǎn)擊次數(shù):115次


1.                      項(xiàng)目概述

和光同程光伏科技(宜賓)有限公司成立于20233月,落地于四川省宜賓市敘州區(qū),總占地926畝,公司專(zhuān)注于高效晶硅太陽(yáng)能電池的制造、生產(chǎn)和銷(xiāo)售。

宜賓高新區(qū)和光同程一期屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“本項(xiàng)目")利用和光同程一期電池生產(chǎn)車(chē)間屋頂建設(shè)分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目,總裝機(jī)容量為19.9MWp(指直流側(cè)19.9MWp,交流側(cè)升壓變?nèi)萘亢嫌?jì)20MVA)。本項(xiàng)目布置4個(gè)分布式光伏電站,每個(gè)電站直流側(cè)裝機(jī)4.975MWp,交流側(cè)升壓變壓器容量為2×2.5MVA,在每個(gè)電站分別新建一回10kV線(xiàn)路接入和光同程廠區(qū)內(nèi)既有的四個(gè)配電室:S1-配電室1S1-配電室2、S2-配電室1、S2-配電室2,經(jīng)同程220kV專(zhuān)用站接入公網(wǎng)。

由于各配電室之間距離較遠(yuǎn),本項(xiàng)目通過(guò)光纖組網(wǎng)。在4個(gè)分布式光伏電站側(cè)分別部署安全自動(dòng)裝置屏;Acrel-1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)部署在S2-配電室1中,搭配一套光功率預(yù)測(cè)系統(tǒng),用于預(yù)測(cè)光伏發(fā)電量、響應(yīng)調(diào)度調(diào)控,配置一臺(tái)云平臺(tái)網(wǎng)關(guān),將數(shù)據(jù)上傳至AcrelCloud-1200分布式光伏運(yùn)維云平臺(tái),便于用戶(hù)日常運(yùn)維管理光伏電站;調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)屏安裝在220KV電站通訊室,新建光伏的數(shù)據(jù)借用220kV變電站原有光傳輸設(shè)備接入調(diào)度系統(tǒng),本項(xiàng)目?jī)H配置調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備。

2.                      分布式光伏設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目電量消納方式采用“自發(fā)自用",預(yù)計(jì)年均發(fā)電總量約1495萬(wàn)kwh,年平均利用小時(shí)數(shù)為752h。每個(gè)光伏電站設(shè)置兩臺(tái)箱變,經(jīng)升壓變就地升壓為10kV,集中匯流至就近10kV光伏開(kāi)關(guān)站,接入既有配電房10kV母線(xiàn)后供全站使用。光伏組件采用平鋪設(shè)計(jì),共使用35840塊組件組成2240個(gè)組串,每16路組串接至1臺(tái)光伏逆變器,逆變器140臺(tái),2.5MVA變壓器8臺(tái),總?cè)萘繛?/span>20MVA,單個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)容量為5MVA。

 

img1 

圖2.1 光伏接入系統(tǒng)示意圖

img2 

圖2.2 光伏組件布置圖

3.                      技術(shù)方案

本項(xiàng)目采用Acrel-1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)搭配光功率預(yù)測(cè)軟件,同時(shí)配置AcrelCloud-1200分布式光伏運(yùn)維云平臺(tái),來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)光伏發(fā)電的全面掌控與優(yōu)化。

在分布式光伏電站側(cè)分別配置防孤島保護(hù)裝置、電能質(zhì)量在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置、防逆流保護(hù)裝置等安全自動(dòng)裝置;在220KV電站配置1套調(diào)度數(shù)據(jù)專(zhuān)網(wǎng)接入設(shè)備及其配套的二次系統(tǒng)安全防護(hù)裝置;由于光伏電站自發(fā)自用不上網(wǎng),所以不設(shè)置貿(mào)易關(guān)口點(diǎn),在4個(gè)分布式光伏電站10kV并網(wǎng)開(kāi)關(guān)用戶(hù)側(cè)分別設(shè)置發(fā)電量計(jì)量,并配置電能量采集終端4套,電能量數(shù)據(jù)接入國(guó)網(wǎng)四川省電力公司電力用戶(hù)用電信息采集系統(tǒng)。

3.1.                      安全自動(dòng)裝置

1)頻率電壓緊急控制裝置

裝置能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)的頻率和電壓,一旦檢測(cè)到超出設(shè)定范圍的異常情況,立即啟動(dòng)控制策略,通過(guò)調(diào)整發(fā)電機(jī)出力、切除部分負(fù)荷或投入補(bǔ)償設(shè)備等方式,快速恢復(fù)電網(wǎng)的頻率和電壓至正常水平,確保電力供應(yīng)的連續(xù)性和可靠性。

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(fù)時(shí)的電壓和頻率不匹配等問(wèn)題,也可能導(dǎo)致電力工作人員在不知情的情況下進(jìn)行危險(xiǎn)的操作。防孤島裝置通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)狀態(tài),一旦檢測(cè)到電網(wǎng)斷電,能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)迅速切斷分布式電源與電網(wǎng)的連接,從而保障電網(wǎng)的安全運(yùn)行和維修人員的人身安全。

3防逆流裝置

防逆流裝置主要功能是在光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能超過(guò)用戶(hù)自身消耗時(shí),防止多余的電能逆流進(jìn)入公共電網(wǎng)。當(dāng)裝置檢測(cè)到電網(wǎng)電壓低于光伏系統(tǒng)電壓時(shí),會(huì)立即啟動(dòng),自動(dòng)切斷光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)的連接,保證電網(wǎng)的穩(wěn)定和安全。

3.2.                      調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備

1)縱向加密裝置

縱向加密裝置通過(guò)采用先進(jìn)的加密技術(shù),來(lái)確保信息在傳輸過(guò)程中的機(jī)密性和完整性。裝置通過(guò)將數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理,使得即使信息在傳輸過(guò)程中被截獲,未經(jīng)授權(quán)的第三方也無(wú)法解讀其中的內(nèi)容。

2)正反向隔離裝置

正反向隔離裝置通過(guò)物理或邏輯手段將不同安全等級(jí)的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域隔離開(kāi)來(lái),有效防止了網(wǎng)絡(luò)間的直接通信,從而避免了潛在的信息泄露和攻擊。同時(shí),裝置支持在兩個(gè)隔離的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域之間進(jìn)行單向的、安全的數(shù)據(jù)交換,在數(shù)據(jù)傳遞過(guò)程中會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行簽名驗(yàn)證、內(nèi)容過(guò)濾、有效性檢查等處理,以抵御病毒、黑*等惡意攻擊,確保數(shù)據(jù)的合法性和安全性。

3)Ⅱ型網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測(cè)裝置

Ⅱ型網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測(cè)裝置搭配探針軟件能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)流量和數(shù)據(jù)包,通過(guò)探針軟件的深度分析,識(shí)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(bào)并采取相應(yīng)措施,從而有效防止網(wǎng)絡(luò)攻擊、數(shù)據(jù)泄露和系統(tǒng)故障,為系統(tǒng)的可靠運(yùn)行提供堅(jiān)強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)安全支撐。

3.3.                      視頻監(jiān)控子系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)為維護(hù)電站的安全與高效運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)保障。通過(guò)配置顯示器、硬盤(pán)錄像機(jī)、交換機(jī)等設(shè)備,接入分布在各地的攝像頭,可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電站周邊環(huán)境,防止非法入侵或破壞行為。

4.                      系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本項(xiàng)目致力于構(gòu)建一個(gè)高效、智能的光伏電站管理體系,集成了一套先進(jìn)的分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)Acrel-1000DP與光伏運(yùn)維云平臺(tái)AcrelCloud-1200,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用分層分布式,分成站控層、通信層和設(shè)備層。

站控層負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行集中管理和控制。操作員可以實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài),進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與處理,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的智能調(diào)度與優(yōu)化。

通信層負(fù)責(zé)信息傳遞與數(shù)據(jù)交互,確保各個(gè)設(shè)備和系統(tǒng)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?fù)浣Y(jié)構(gòu),適應(yīng)不同規(guī)模和需求的應(yīng)用場(chǎng)景,保證系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性。

設(shè)備層涵蓋了各種傳感器、執(zhí)行器和控制器等硬件設(shè)備。這些設(shè)備負(fù)責(zé)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)并執(zhí)行控制指令,是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作的核心。

img3 

圖4.1系統(tǒng)拓?fù)鋱D

項(xiàng)目配置設(shè)備清單如下表所示:

4.1 方案設(shè)備列表

安裝位置

產(chǎn)品圖片

型號(hào)

數(shù)量

功能

綜合管理

img4 

AcrelCloud-1200
分布式光伏運(yùn)維云平臺(tái)

1

B/S架構(gòu),支持多平臺(tái)、多終端網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn);

方便集中運(yùn)維、設(shè)備信息管理

配電室
監(jiān)控主機(jī)屏

1面)

img5 

Acrel-1000DP

分布式光伏監(jiān)控主機(jī)

1

具有保護(hù)、控制、通信、測(cè)量等功能,可實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)、開(kāi)關(guān)站的全功能綜合自動(dòng)化管理

光功率預(yù)測(cè)軟件

1

通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)、天氣預(yù)報(bào)、電站參數(shù)信息的綜合分析,預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)光伏電站的發(fā)電功率

ANet-2E8S1
云平臺(tái)網(wǎng)關(guān)

1

采集站內(nèi)數(shù)據(jù),上傳至分布式光伏運(yùn)維云平臺(tái)

配電室
安全自動(dòng)裝置屏
4面)

img6 

APView500PV
電能質(zhì)量在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置

1

采集監(jiān)測(cè)諧波、電壓暫升/暫降/中斷、閃變、電壓不平衡度,事件記錄、測(cè)量控制

AM5SE-IS
防孤島保護(hù)裝置

1

當(dāng)發(fā)生孤島現(xiàn)象時(shí),可以快速切除并網(wǎng)點(diǎn),使本地與電網(wǎng)側(cè)快速脫離,保證電站和操作人員安全

AM5SE-IS
防逆流保護(hù)裝置

1

用于防止光伏系統(tǒng)向電網(wǎng)逆流輸電,確保電力安全和系統(tǒng)穩(wěn)定

AM5SE-K
公用測(cè)控裝置

1

采集站內(nèi)二次設(shè)備的異常信號(hào)

AM6-FE
頻率電壓緊急控制裝置

1

當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生突發(fā)性故障或負(fù)荷波動(dòng)時(shí),裝置按照電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)的要求調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)的頻率和電壓水平

ANet-2E4SM
模塊化智能網(wǎng)關(guān)

1

采集當(dāng)前配電室內(nèi)數(shù)據(jù)上傳系統(tǒng)

SF1224
工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)

1

站內(nèi)通信組網(wǎng)

ATS1200GB
對(duì)時(shí)裝置

1

獲取GPSBD雙時(shí)鐘數(shù)據(jù),為站內(nèi)設(shè)備、系統(tǒng)提供對(duì)時(shí)功能

光纖收發(fā)器

2

用于遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)的傳輸、接收

配電室
視頻監(jiān)控系統(tǒng)屏
1面)

img7 

顯示器

1

顯示視頻信息

硬盤(pán)刻錄機(jī)

1

對(duì)音視頻信息進(jìn)行存儲(chǔ)、配置、處理

配線(xiàn)架

2

光纖通信中局端主干光纜的成端和分配,方便光纖線(xiàn)路的連接、分配

工業(yè)光網(wǎng)交換機(jī)

2

站控層實(shí)時(shí)、非實(shí)時(shí)交換機(jī)

光纖收發(fā)器

20

用于遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)的傳輸、接收

視頻交換機(jī)

1

視頻監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)

光纖收發(fā)器

2

視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸

220KV電站通訊室
調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)屏
(1)

縱向加密認(rèn)證裝置

2

用于電力控制系統(tǒng)安全區(qū)I/II的廣域網(wǎng)邊界保護(hù),為網(wǎng)關(guān)機(jī)之間的廣域網(wǎng)通信提供具有認(rèn)證、與加密功能的VPN,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋C(jī)密性、完整性保護(hù)

Ⅱ型網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測(cè)裝置

1

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)流量,識(shí)別并預(yù)警異常行為和潛在威脅,有效保護(hù)關(guān)鍵信息免受網(wǎng)絡(luò)攻擊,確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行

非網(wǎng)管交換機(jī)

1

站內(nèi)通信組網(wǎng)

三層交換機(jī)

2

用于實(shí)時(shí)、非實(shí)時(shí)區(qū)數(shù)據(jù)的上傳

正向隔離裝置

1

保障工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全,在不同數(shù)據(jù)區(qū)域之間建立一道安全防線(xiàn),通過(guò)物理或邏輯手段限制數(shù)據(jù)的雙向流動(dòng),防止網(wǎng)絡(luò)的不明攻擊和惡意代碼侵入控制網(wǎng)絡(luò)

反向隔離裝置

1

 

防火墻

1

基于預(yù)設(shè)的安全策略來(lái)允許或拒絕數(shù)據(jù)包的通過(guò),防止未經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn)、惡意攻擊和威脅

光纖收發(fā)器

6

用于遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)的傳輸、接收

Anet-2E8S1
遠(yuǎn)動(dòng)上傳網(wǎng)關(guān)

1

光伏電站內(nèi)數(shù)據(jù)匯總及上傳至調(diào)度主站

路由器

1

利用220KV站已有的SDH通道,上傳數(shù)據(jù)到調(diào)度主站

就地分散安裝

光纖收發(fā)器

8

用于遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)的傳輸、接收

ANet-2E4SM
通訊管理機(jī)

8

分散安裝,采集數(shù)據(jù)

其他設(shè)備

氣象站

1

監(jiān)測(cè)和記錄氣象數(shù)據(jù)

多功能電表

4

準(zhǔn)確測(cè)量電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)等多種電氣參數(shù)

電能量采集終端

4

采集電能信息、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)傳輸以及執(zhí)行或轉(zhuǎn)發(fā)主站下發(fā)的控制命令

5.                      現(xiàn)場(chǎng)圖片

img8img9 img10

6.                      系統(tǒng)功能

6.1.                      綜合看板

在分布式光伏電站的管理與運(yùn)營(yíng)中,集成了發(fā)電功率監(jiān)測(cè)、裝機(jī)容量記錄、發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及光伏收益計(jì)算等核心功能的綜合看板非常有必要,可以幫助管理人員全面掌握電站的運(yùn)行狀況,同時(shí),通過(guò)數(shù)據(jù)可視化,用戶(hù)能夠看到清晰的環(huán)保效益展示。

img11 

圖6.1 云平臺(tái)綜合看板

6.2.                      運(yùn)維管理

運(yùn)維管理其核心在于高效、規(guī)范地處理各種運(yùn)維任務(wù)涵蓋了任務(wù)發(fā)布、記錄與閉環(huán)等多個(gè)環(huán)節(jié),同時(shí)平臺(tái)支持運(yùn)維事件打分功能。

操作票管理也是運(yùn)維管理的重要環(huán)節(jié),系統(tǒng)能夠?qū)Σ僮髌钡膭?chuàng)建、審批和執(zhí)行進(jìn)行全面管理,確保每個(gè)操作都有據(jù)可依,提高整體運(yùn)維效率。

img12 

6.2 運(yùn)維管理界面

6.3.                      光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè):

系統(tǒng)統(tǒng)通過(guò)傳感器、監(jiān)測(cè)設(shè)備采集光伏電站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),包括光照強(qiáng)度、溫度、風(fēng)速等氣象信息,結(jié)合歷史發(fā)電數(shù)據(jù),利用先進(jìn)的算法和模型對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率進(jìn)行預(yù)測(cè)。光功率預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性對(duì)電力調(diào)度、能源管理以及電網(wǎng)的穩(wěn)定性至關(guān)重要,能夠幫助電力公司優(yōu)化能源分配、減少棄光現(xiàn)象,并提高可再生能源的利用效率。

img13 

圖6.3 光伏功率預(yù)測(cè)界面

6.4.                      電能質(zhì)量在線(xiàn)監(jiān)測(cè)

系統(tǒng)可以對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量包括穩(wěn)態(tài)狀態(tài)和暫態(tài)狀態(tài)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè),使管理人員實(shí)時(shí)掌握供電系統(tǒng)電能質(zhì)量情況,以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除供電不穩(wěn)定因素。在供電系統(tǒng)主界面上應(yīng)能實(shí)時(shí)顯示各電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)裝置通信狀態(tài)、各監(jiān)測(cè)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(fù)序/零序電壓值、三相電流不平衡度百分比和正序/負(fù)序/零序電流值。

img14 

圖6.4 電能質(zhì)量諧波數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)界面

7.                      結(jié)語(yǔ)

在屋頂光伏發(fā)電項(xiàng)目中,分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)能源資源的有效整合。系統(tǒng)通過(guò)對(duì)分散的光伏發(fā)電設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,不僅能夠收集和分析各個(gè)發(fā)電單元的運(yùn)行數(shù)據(jù),還能將這些信息匯總上傳云平臺(tái),為用戶(hù)提供全面的電能管理解決方案。配套光功率預(yù)測(cè)軟件,系統(tǒng)采用了先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析技術(shù),能夠?qū)崟r(shí)掌握光照變化、設(shè)備狀態(tài)及發(fā)電效率,從而生成精準(zhǔn)的光功率預(yù)測(cè)信息,幫助用戶(hù)更科學(xué)地規(guī)劃光伏發(fā)電與用電策略,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益的雙贏。


參考文獻(xiàn)

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