關(guān)于光伏監(jiān)控系統(tǒng)在光伏電站運營中的作用及發(fā)展 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
閱讀: 時間:2023/09/25 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
摘要:光伏電站,具體來說便是相連于電網(wǎng)并將電力輸送給電網(wǎng)的光伏發(fā)電系統(tǒng),是我國重點和全力發(fā)展的綠色能源項目。其中,監(jiān)控自動化系統(tǒng)的接入,屬于光伏電站應(yīng)用中的重要部分。對于光伏區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的探究,可以使光伏電站接入自動化系統(tǒng)有相應(yīng)的提升,進而強化電站的運行效率和運維效率,進一步降低運維成本。 關(guān)鍵詞:光伏監(jiān)控系統(tǒng);光伏電站運營;作用發(fā)展 一、光伏區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)概述 光伏電站,如圖一所示。監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器屬于光伏區(qū)逆變器、匯流箱、箱逆變一體機等各類電氣設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、存儲、網(wǎng)絡(luò)管理中心,并且也是光伏區(qū)數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)關(guān)鍵的人機對話界面,可以顯示設(shè)備圖形和相關(guān)信息報表、記錄時間順序、顯示故障報警狀態(tài)、查詢參數(shù)、操作控制命令解釋以及下達等等。運維人員借助監(jiān)控主機便可以針對電氣設(shè)備的運行情況進行監(jiān)測和操作控制,并將系統(tǒng)的維護管理、修改、軟件系統(tǒng)診斷等工作同時完成。針對光伏區(qū)后臺監(jiān)控系統(tǒng)實施的維護工作,只可以在監(jiān)控主機上開展,登陸保護有非常強的安全性。
在光伏電站接入自動化系統(tǒng)監(jiān)控后臺當(dāng)中,應(yīng)用的結(jié)構(gòu)形式為開放式以及分層分布式,系統(tǒng)縱向包括站控層和間隔層。間隔層對電氣單元當(dāng)中設(shè)置的測控單元進行了使用,但站控層對功能分布結(jié)構(gòu)進行使用,兩層彼此之間的結(jié)構(gòu)為單以太網(wǎng)。通信線纜,一般情況下,都會利用RS485屏蔽雙絞線帶鎧光纜,可以對速率的增加給予保障,并使其有更理想的可靠性。有些項目為了將施工以及材料成本節(jié)約,會利用LET的通信方式。 (一)間隔層 間隔層需要將升壓站設(shè)備的控制監(jiān)視工作完成,每一個測控單元都可以針對相應(yīng)的設(shè)備實時采集以及控制工作。間隔層的所有設(shè)備測控單元,都需要對相應(yīng)的人機接口設(shè)備進行設(shè)置,如有必要會自行將就地監(jiān)控功能完成。每個間隔設(shè)備都是獨立性的,光伏場區(qū)間隔層測控單元會對一個光伏集中監(jiān)控單元進行配置。 (二)站控層 通常根據(jù)用戶要求,會對以下設(shè)備進行配置:1、需要對兩臺控制主機進行配置,共兩套,并且要配置冗余。兩臺配置可以對分電站測數(shù)據(jù)以及光伏數(shù)據(jù)進行區(qū)分,進而使數(shù)據(jù)不會互相打擾;2、配置兩套打印機,一套為A3,另一套為A4,可以對設(shè)備運行信息實時打印,使人工操作效率有所提升。 (三)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 為了對網(wǎng)絡(luò)通信需求給予滿足,要結(jié)合需求對具體的傳輸介質(zhì)轉(zhuǎn)換設(shè)備進行配置,例如:傳輸介質(zhì)轉(zhuǎn)換設(shè)備、接口熔接設(shè)備等等。 二、光伏區(qū)域后臺系統(tǒng)的功能 1、設(shè)備數(shù)據(jù)采集以及處理。光伏區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)針對光伏區(qū)逆變器、直流匯流箱箱、箱逆變一體機的遙測信號,報警以及遙信信號實時采集,可以對逆變器穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)給予保障。其中,可以針對電站設(shè)備的所有運行情況開展集中監(jiān)控,實施故障以及*診斷等,使故障分析的準(zhǔn)確性提升,并使處理故障的時間縮短,進而使設(shè)備檢修質(zhì)量和相應(yīng)的生產(chǎn)安全性有所提升。借助統(tǒng)一管理和指揮生產(chǎn)運營工作,可以優(yōu)化配置備品配件等相關(guān)資源,使其得到規(guī)范性管理。2、構(gòu)建數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫具有數(shù)據(jù)存儲功能,并且可以對運行報表進行保存。3、可開展控制以及調(diào)節(jié)。例如針對站內(nèi)設(shè)備實施控制以及功能調(diào)節(jié)。4、可以防止誤閉鎖的操作。5、可以完成數(shù)據(jù)之間的通信。6、可針對系統(tǒng)實施診斷。7、可完成時鐘對時工作。8、可以報文并開展記錄以及分析工作。9、具有語音報警功能。10、仿真培訓(xùn)并開發(fā)軟件。11、具有自恢復(fù)功能。 三、光伏區(qū)設(shè)備數(shù)據(jù)監(jiān)視的作用 其一,實時對光伏區(qū)設(shè)備數(shù)據(jù)進行監(jiān)控,可以使運維管理模式提升。1、主動性。對主動型的應(yīng)用,是一種預(yù)防維護性措施,使運維計劃有較強的前瞻性以及預(yù)防性,進而針對工作開展實時追蹤。2、持續(xù)性。針對設(shè)備開展精細化管理,持續(xù)化以及科學(xué)化管。3、精細型。將運維流程實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化,對運維管理平臺的完整構(gòu)建,可以使運維定位以及管理更加準(zhǔn)確。其二,針對*資源開展集中配置,會將管理效率進一步提升。其三,相同種類的設(shè)備,在不同區(qū)域中可實現(xiàn)調(diào)度統(tǒng)一,使庫存風(fēng)險有所降低。其四,統(tǒng)一推廣故障處理經(jīng)驗,可以使運維效率有相應(yīng)的提升。 四、發(fā)展趨勢分析 1、由之前的粗放式分散管理向智能集中化管理進行轉(zhuǎn)變。其一,針對不同區(qū)域的電站實施統(tǒng)一管理;其二,集中配置*資源,可以使管理效率提升。相同種類的設(shè)備在不同區(qū)域可以完成調(diào)度的統(tǒng)一性,并使庫存風(fēng)險有所降低,統(tǒng)一推廣故障處理經(jīng)驗,可以使運維效率有相應(yīng)的提升。2、單個電站運營商管理,如果有非常大的規(guī)模,那么要有非常高的精細化管理程度。在未來,需要完善的精細化管理包括:其一,分類數(shù)據(jù)力度,例如:逆變器級、組串級電流、組串級電壓電流以及組件級別;其二,分類數(shù)據(jù)類型以及數(shù)據(jù)量,其中包括逆變器的運行情況以及告警、環(huán)境數(shù)據(jù)、電站和各關(guān)鍵節(jié)點、設(shè)備的健康數(shù)據(jù)等等;其三,逐步將大數(shù)據(jù)分析平臺當(dāng)中的各項業(yè)務(wù)系統(tǒng)進行融合,之前一體化的平臺逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榇髷?shù)據(jù)分析平臺,可以使用戶整體工作將管理電站作為核心內(nèi)容,融合多業(yè)務(wù)系統(tǒng),共享業(yè)務(wù)系統(tǒng)信息,還可以對關(guān)鍵信息安全要求給予滿足。 五、安科瑞分布式光伏運維云平臺介紹 5.1概述 AcrelCloud-1200分布式光伏運維云平臺通過監(jiān)測光伏站點的逆變器設(shè)備,氣象設(shè)備以及攝像頭設(shè)備、幫助用戶管理分散在各地的光伏站點。主要功能包括:站點監(jiān)測,逆變器監(jiān)測,發(fā)電統(tǒng)計,逆變器一次圖,操作日志,告警信息,環(huán)境監(jiān)測,設(shè)備檔案,運維管理,角色管理。用戶可通過WEB端以及APP端訪問平臺,及時掌握光伏發(fā)電效率和發(fā)電收益。 5.2應(yīng)用場所 目前我國的兩種分布式應(yīng)用場景分別是:廣大農(nóng)村屋頂?shù)膽粲霉夥凸ど虡I(yè)企業(yè)屋頂光伏,這兩類分布式光伏電站今年都發(fā)展迅速。 5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 在光伏變電站安裝逆變器、以及多功能電力計量儀表,通過網(wǎng)關(guān)將采集的數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器,并將數(shù)據(jù)進行集中存儲管理。用戶可以通過PC訪問平臺,及時獲取分布式光伏電站的運行情況以及各逆變器運行狀況。平臺整體結(jié)構(gòu)如圖所示。
5.4系統(tǒng)功能 AcrelCloud-1200分布式光伏運維云平臺軟件采用B/S架構(gòu),任何具備權(quán)限的用戶都可以通過WEB瀏覽器根據(jù)權(quán)限范圍監(jiān)視分布在區(qū)域內(nèi)各建筑的光伏電站的運行狀態(tài)(如電站地理分布、電站信息、逆變器狀態(tài)、發(fā)電功率曲線、是否并網(wǎng)、當(dāng)前發(fā)電量、發(fā)電量等信息)。 5.4.1光伏發(fā)電 5.4.1.1綜合看板 顯示所有光伏電站的數(shù)量,裝機容量,實時發(fā)電功率。 累計日、月、年發(fā)電量及發(fā)電收益。 累計社會效益。 柱狀圖展示月發(fā)電量
5.4.1.2電站狀態(tài) 電站狀態(tài)展示當(dāng)前光伏電站發(fā)電功率,補貼電價,峰值功率等基本參數(shù)。 統(tǒng)計當(dāng)前光伏電站的日、月、年發(fā)電量及發(fā)電收益。 攝像頭實時監(jiān)測現(xiàn)場環(huán)境,并且接入輻照度、溫濕度、風(fēng)速等環(huán)境參數(shù)。 顯示當(dāng)前光伏電站逆變器接入數(shù)量及基本參數(shù)。
5.4.1.3逆變器狀態(tài) 逆變器基本參數(shù)顯示。 日、月、年發(fā)電量及發(fā)電收益顯示。 通過曲線圖顯示逆變器功率、環(huán)境輻照度曲線。 直流側(cè)電壓電流查詢。 交流電壓、電流、有功功率、頻率、功率因數(shù)查詢。
5.4.1.4電站發(fā)電統(tǒng)計 展示所選電站的時、日、月、年發(fā)電量統(tǒng)計報表。
5.4.1.5逆變器發(fā)電統(tǒng)計 展示所選逆變器的時、日、月、年發(fā)電量統(tǒng)計報表
5.4.1.6配電圖 實時展示逆變器交、直流側(cè)的數(shù)據(jù)。 展示當(dāng)前逆變器接入組件數(shù)量。 展示當(dāng)前輻照度、溫濕度、風(fēng)速等環(huán)境參數(shù)。 展示逆變器型號及廠商。
5.4.1.7逆變器曲線分析 展示交、直流側(cè)電壓、功率、輻照度、溫度曲線。 5.4.2事件記錄 操作日志:用戶登錄情況查詢 短信日志:查詢短信推送時間、內(nèi)容、發(fā)送結(jié)果、回復(fù)等。 平臺運行日志:查看儀表、網(wǎng)關(guān)離線狀況。 報警信息:將報警分進行分級處理,記錄報警內(nèi)容,發(fā)生時間以及確認狀態(tài)。
5.4.3運行環(huán)境 視頻監(jiān)控:通過安裝在現(xiàn)場的視頻攝像頭,可以實時監(jiān)視光伏站運行情況。對于有硬件條件的攝像頭,還支持錄像回放以及云臺監(jiān)控功能。
5.5系統(tǒng)硬件裝置 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,裝機功率在8kW左右。
部分小型光伏電站為自發(fā)自用,余電不上網(wǎng)模式,這種類型的光伏電站需要安裝防逆流保護裝置,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:
根據(jù)*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),出400kW的光伏電站視情況也可以采用多點380V并網(wǎng),以當(dāng)?shù)仉娏Σ块T的審批意見為準(zhǔn)。這類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)明確計量點,計量點設(shè)置除應(yīng)考慮產(chǎn)權(quán)分界點外,還應(yīng)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(yīng)裝設(shè)雙向電能計量裝置,其設(shè)備配置和技術(shù)要求符合DL/T448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*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量裝置,應(yīng)安裝采集設(shè)備,接入用電信息采集系統(tǒng),實現(xiàn)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(wǎng),實現(xiàn)自發(fā)自用,余電上網(wǎng)。在380V并網(wǎng)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(wǎng)和公共電網(wǎng)連接處也需要安裝雙向計量電表,用于計量企業(yè)上網(wǎng)電量,數(shù)據(jù)均應(yīng)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(wǎng)電量結(jié)算。 部分光伏電站并網(wǎng)點需要監(jiān)測并網(wǎng)點電能質(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,需要安裝單獨的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置。部分光伏電站為自發(fā)自用,余電不上網(wǎng)模式,這種類型的光伏電站需要安裝防逆流保護裝置,避免往電網(wǎng)輸送電能,系統(tǒng)圖如下。
這種并網(wǎng)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(shù)據(jù)和儲能系統(tǒng)運行數(shù)據(jù),安科瑞在這類光伏電站提供的解決方案包括以下方面:
根據(jù)《*能源局關(guān)于2019年風(fēng)電、光伏發(fā)電項目建設(shè)有關(guān)事項通知》(國發(fā)新能〔2019〕49號),對于需要*補貼的新建工商業(yè)分布式光伏發(fā)電項目,需要滿足單點并網(wǎng)裝機容量小于6兆瓦且為非戶用的要求,支持在符合電網(wǎng)運行安全技術(shù)要求的前提下,通過內(nèi)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(wǎng)。由于裝機容量較大,可能對公共電網(wǎng)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(zhì)量以及和調(diào)度的通信要求都比較高。 光伏電站并網(wǎng)點需要監(jiān)測并網(wǎng)點電能質(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,需要安裝單獨的電能質(zhì)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(jīng)過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),*經(jīng)過升壓變壓器升壓至10kV或35kV后并入中壓電網(wǎng)。由于光伏電站裝機容量比較大,涉及到的保護和測控設(shè)備比較多,主要如下表:
六、結(jié)語 之,針對光伏電站光伏區(qū)信息接入研究的深入開展,效果和意義非常突出。因為光伏電站屬于*重點以及全力開發(fā)的綠色能源項目,實現(xiàn)光伏區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)在光伏電站運營的應(yīng)用,可以將電站運行的管理效率的提升,強化生產(chǎn)運行管理水平,進而使生產(chǎn)運行以及相應(yīng)的設(shè)備維護成本有所降低。 |
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