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安科瑞分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)在海墾集團養(yǎng)殖場分布式光伏發(fā)電項目中的應用

更新時間:2024-09-13點擊次數(shù):152次
安科瑞分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)在海墾集團養(yǎng)殖場分布式光伏發(fā)電項目中的應用


任運業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801



 摘 要:2024年全國兩hui期間,國家能源局有關負責人表示,在能源領域,發(fā)展新質生產(chǎn)力的新動能關鍵在于持續(xù)推動新能源和可再生能源高質量躍升發(fā)展,其中積極發(fā)展分布式新能源就是工作之一。分布式光伏以其靈活且環(huán)保的發(fā)電特性,正逐步成為推動能源轉型的重要力量。在現(xiàn)代畜牧業(yè)中,利用養(yǎng)殖場屋頂及空地部署光伏板,能夠有效利用閑置空間,直接為養(yǎng)殖場提供清潔、可持續(xù)的電力供應,顯著降低運營成本。本文探討了分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)具備的功能,以及為確保養(yǎng)殖場分布式光伏發(fā)電站穩(wěn)定運行的電氣二次配置。


關鍵詞:分布式光伏;養(yǎng)殖場;電氣二次配置

1.   概述

海南農(nóng)墾集團其前身是與海南省農(nóng)墾總局實行政企合一的海南省農(nóng)墾總公司,屬中央直屬三大墾區(qū)之一。該集團在海南有多個養(yǎng)殖場,本次工程涉及到紅華養(yǎng)豬場、紅華肉牛繁育場、白沙縣邦溪鎮(zhèn)和牛產(chǎn)業(yè)扶貧養(yǎng)殖場等多個項目,通過在廠房屋頂鋪設分布式光伏,實現(xiàn)光伏發(fā)電自發(fā)自用,余電上網(wǎng)。

紅華養(yǎng)豬場、紅華肉牛繁育場分布式光伏發(fā)電項目均處于海南省臨高縣,實際裝機容量分別為5.5MW和1.39MW;白沙縣邦溪鎮(zhèn)和牛產(chǎn)業(yè)扶貧養(yǎng)殖場位于海南省白沙黎族自治縣,總建設規(guī)模為1.45MW。養(yǎng)殖場內(nèi)光伏組件安裝在廠房屋頂,經(jīng)逆變后接入箱變升壓至10kV,再接入廠區(qū)內(nèi)原有用戶10kV母線;

文主要針對紅華養(yǎng)豬場和紅華肉牛繁育場分布式光伏發(fā)電項目介紹光伏電站的電氣二次配置方案,包括保護站內(nèi)發(fā)電運行安全的安全自動裝置屏、完成調度上傳的遠動通訊屏,以及就地部署的Acrel-1000DP分布式光伏系統(tǒng)。

2.  分布式光伏設計

紅華養(yǎng)豬場在養(yǎng)殖棚屋面建設分布式光伏電站,組件采用平鋪設計,共使用單晶硅單面單玻545Wp組件10108片,每28片組件為一串,采用16臺250kW逆變器,根據(jù)屋頂情況布置太陽能電池板,所發(fā)直流電由逆變器逆變流800V,接入箱變升壓至10kV并入電網(wǎng),并網(wǎng)形式為自發(fā)自用,余電上網(wǎng)。

img1 

圖2.1 紅華養(yǎng)豬場光伏接入系統(tǒng)示意圖

紅華肉牛繁育場區(qū)采用550W單晶硅組件,安裝50kW組串逆變器1臺,70kW組串逆變器13臺,100kW組串逆變器3臺,110kW組串逆變器1臺,整體光伏發(fā)電量1.39MW。項目不設置匯流箱,所有逆變器出線回路均接入升壓變,設置110kV箱式變壓器1600kVA,采用10kV電壓等級并網(wǎng)。

 

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圖2.3 紅華肉牛繁育場光伏接入系統(tǒng)示意圖

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圖2.4 紅華肉牛繁育場光伏組件布置圖

3.  技術方案

以紅華養(yǎng)豬場分布式光伏項目為例(以下簡稱“本項目"),本項目利用屋頂建設光伏發(fā)電系統(tǒng),所發(fā)電量采用就地消納,自發(fā)自用、余電上網(wǎng)的模式,光伏發(fā)電經(jīng)逆變器、箱變升壓至10kV,并網(wǎng)接入10kV電網(wǎng)原有線路。

為確保光伏發(fā)電系統(tǒng)實現(xiàn)高效、穩(wěn)定、安全地運行,并順利并入電網(wǎng),我們配置了繼電保護及安全自動裝置、遠動通訊屏和就地部署的Acrel-1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)與AcrelCloud-1200光伏運維云平臺。

3.1.  箱變內(nèi)主要電氣設備

本項目箱變均配備干式三相雙繞組低損耗無勵磁調壓變壓器,容量為2500kVA,電壓等級10±5%/0.4kV,接線組別為“D,yn11",交流頻率為50Hz,可以戶外使用,能效等級滿足國家規(guī)范要求。

高壓側包含進線柜、PT柜,計量柜,出線柜,高壓配電室要求門加裝電磁鎖,當10kV側帶電時高壓室內(nèi)門不能打開;低壓側與逆變器連接。箱變內(nèi)采用專用溫濕度監(jiān)控器,能測量箱變內(nèi)部環(huán)境溫度,輸出環(huán)境溫度測控接點,以滿足變壓器溫度合理運行故障報警跳閘要求及箱變內(nèi)部正常運行要求。

3.2.  繼電保護及安全自動裝置

1)并網(wǎng)線路繼電保護及安全自動裝置

當分布式光伏項目的并網(wǎng)線路發(fā)生短路故障時,線路保護應立即啟動,判斷故障并觸發(fā)動作,瞬時斷開與故障點相連的并網(wǎng)點斷路器,故障對電網(wǎng)的影響范圍,確保故障能夠被快速且可靠地切除,從而保護其他非故障部分的正常運行。

10kV母線作為關鍵節(jié)點,應當配備先進的故障解列裝置,裝置可以實時監(jiān)測母線頻率和電壓的功能,一旦檢測到異常(如頻率偏離正常范圍、電壓波動過大等),將立即執(zhí)行緊急控制措施,自動跳開的斷路器(通常是連接光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)的專用開關),通過這樣的方式,可以有效防止故障或異常狀況的進一步擴大,保障電網(wǎng)和用戶設備的安全。

2)防孤島檢測

在分布式光伏項目中,為防止孤島現(xiàn)象對電網(wǎng)和人員安全造成威脅,需要配有完善的防孤島方案,需要逆變器的孤島檢測機制、防孤島保護裝置、低壓檢測裝置共同配合,一旦監(jiān)測到孤島狀態(tài),能夠迅速并自動地與電網(wǎng)斷開連接,此外,該方案還需嚴格遵守國家電網(wǎng)所制定的相關標準和規(guī)定,以確保其有效性和合規(guī)性。

3.3. 運動通訊設備

光伏電站內(nèi)采用本地監(jiān)控系統(tǒng),應具備自動接收并執(zhí)行調度部門發(fā)送的有功功率及無功功率變化的控制指令的能力。同時站內(nèi)配置智能邊緣計算網(wǎng)關,接入省級配網(wǎng)自動化主站,上傳臨高縣調,采集上傳的信息量應滿足調度機構的運行需求,包括并網(wǎng)設備狀態(tài)、并網(wǎng)點電壓、電流、有功功率、無功功率和發(fā)電量等,調控應實時監(jiān)視運行情況。

4. 系統(tǒng)結構

本項目致力于構建一個智能的光伏電站管理體系,集成了一套先進的分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)Acrel-1000DP與光伏運維云平臺AcrelCloud-1200,實現(xiàn)對整個光伏發(fā)電的掌控與優(yōu)化,系統(tǒng)網(wǎng)絡結構為分層、分布式,整體可分為三層:

第一層:站控層。在值班室設置操作員站,采用C/S架構分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng),配置工控機和管理軟件,工控機主要完成對光伏電站的數(shù)據(jù)集抄和界面顯示功能;同時配置光伏運維云平臺,采用B/S架構,支持多平臺、多終端網(wǎng)絡訪問,形成了全站監(jiān)控、管理,并具備與遠方控制中心通信的接口。

第二層:通信層。通訊管理機以相對獨立的方式分散在逆變器區(qū)域或箱變中,將整理分析采集到的數(shù)據(jù),并通過網(wǎng)絡或者4G上傳至光伏服務器和系統(tǒng),確保在站控層網(wǎng)絡失效的情況下,仍能獨立完成就地各電氣設備的監(jiān)測。

第三層:設備層。主要包括微機保護、防孤島保護、電能質量在線監(jiān)測裝置、故障解列裝置、多功能儀表、逆變器、箱變測控等設備??梢灾苯硬杉幚憩F(xiàn)場的原始數(shù)據(jù),通過通信層傳送給站控層,同時接收站控層發(fā)來的控制操作命令,經(jīng)過有效性判斷、閉鎖檢測、同步檢測等,對設備進行操作控制。

img4 

圖4.1系統(tǒng)網(wǎng)絡示意圖

項目配置設備清單如下表所示:

表4.1 方案設備列表

 5.系統(tǒng)功能

安裝位置

型號

數(shù)量

功能

光伏二次艙
監(jiān)控屏主機屏(1面)

Acrel-1000DP

分布式光伏監(jiān)控主機

1

具有保護、控制、通信、測量等功能,可實現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)、開關站的全功能綜合自動化管理

AcrelCloud-1200

分布式光伏監(jiān)控云平臺

1

B/S架構,支持多平臺、多終端網(wǎng)絡訪問;

方便運維、設備信息管理

光伏二次艙
遠動通信屏
(1面)

ATS1200GB裝置

1

獲取GPS與BD雙時鐘數(shù)據(jù),為站內(nèi)設備、系統(tǒng)提供對時功能。

ANet-2E8S1

1

光伏電站內(nèi)數(shù)據(jù)采集及上傳本地平臺

ANet-2E8S1

2

光伏電站內(nèi)數(shù)據(jù)匯總及上傳調度中心

Anet-2E4SM + Anet-M4G

1

建立無線通道,將數(shù)據(jù)上傳至天樞云平臺

縱向加密認證裝置

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,為網(wǎng)關機之間的廣域網(wǎng)通信提供具有認證、與加密功能的VPN,實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋C密性、完整性保護

S1224F交換機

1

站內(nèi)通信組網(wǎng)

光伏二次艙
安全自動裝置屏
(1面)

AM6-A1故障解列裝置

1

適用于負荷側或小電源側的故障解列

AM5SE-IS防孤島保護

1

當發(fā)生孤島現(xiàn)象時,可以快速切除并網(wǎng)點, 使本地與電網(wǎng)側快速脫離,保證電站和相關因為人員安全

光伏二次艙
公用測控屏

(1面)

APView500
電能質量在線監(jiān)測裝置

1

采集監(jiān)測諧波分析、電壓暫升/暫降/中斷、閃變監(jiān)測、電壓不平衡度、事件記錄、測量控制

AM5SE-K公用測控裝置

1

采集站內(nèi)二次設備的異常信號

               















5.1.    綜合看板

在分布式光伏電站的管理與運營中,需要一個高效、直觀的綜合看板,該看板集成了發(fā)電功率監(jiān)測、裝機容量記錄、發(fā)電量統(tǒng)計以及光伏收益計算等核心功能,同時特別突出了對環(huán)保貢獻的量化評估,包括計算二氧化碳減排量和節(jié)約的噸標煤量。

5.2.    分布式光伏電站運維管理

分布式光伏運維平臺的報警處理分事故報警和預告報警。前者包括非操作引起的斷路器跳閘和保護裝置動作信號,后者包括一般設備變位、狀態(tài)異常信息、模擬量越限/復限、計算機站控系統(tǒng)的各個部件、就地單元的狀態(tài)異常等,針對不同等級的報警,處理方式有所區(qū)別,預告報警會有選擇地向遠方發(fā)送。

平臺提供設備管理模塊,允許運維人員對設備進行遠程配置、參數(shù)調整、軟件升級等操作這些功能可以大幅提高運維效率,降低現(xiàn)場操作成本。平臺靈活的配置選項,允許用戶根據(jù)自己的需求對平臺進行定制和擴展

img5 

圖5.2 設備管理界面

5.3.    光伏發(fā)電效率監(jiān)測

平臺集成了多項關鍵功能,保障和提升電站的運營效能與經(jīng)濟效益?;?/span>其強大的數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計能力,可以計算電站的年利用小時數(shù),能夠客觀評估電站的發(fā)電效率和使用效率,為運維團隊提供改進方向。同時,電站收益統(tǒng)計功能則根據(jù)發(fā)電數(shù)據(jù)和電價政策等因素,自動計算出電站的年度、季度或月度收益情況,為投資者和管理層提供直觀、準確的財務數(shù)據(jù)支持,助力決策制定與優(yōu)化。

逆變器負責將光伏電池產(chǎn)生的直流電轉換為交流電并送入電網(wǎng),其工作狀態(tài)直接影響到電站的發(fā)電效率和穩(wěn)定性。所以平臺提供逆變器狀態(tài)查詢功能,通過實時查詢逆變器的工作狀態(tài)、轉換效率及故障信息,運維團隊可以及時發(fā)現(xiàn)并解決逆變器的問題,確保電站的發(fā)電效率和穩(wěn)定性得到保障

img6 

圖5.3 發(fā)電站監(jiān)測界面

6. 結語

分布式光伏發(fā)電作為分布式能源之一,在我國實踐中通常包括戶用光伏、工商業(yè)分布式光伏,而在畜牧業(yè)中應用分布式光伏發(fā)電,可以做到生態(tài)效益和經(jīng)濟效益“雙豐收",同時也可以促進碳減排目標的實現(xiàn),為構建綠色、智能、可持續(xù)的現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)提供了強有力的支持。本文介紹了畜牧業(yè)中分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)與光伏運維平臺相結合的方案,通過集成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理分析以及遠程監(jiān)控、設備管理等功能,顯著提高了光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行效率和可靠性,降低了運維成本。


參考文獻

[1] 吳琦.分布式光伏發(fā)電:中國光伏產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑[J].中國電力教育,2013.DOI:CNKI: SUN:ZGDI.0.2013-36-124..

[2] 周志敏.分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)工程設計與實例[M].中國電力出版社,2014.

[3] 劉躍.分布式光伏電站接入配電網(wǎng)繼電保護配置研究[J].科技創(chuàng)新導報, 2015(3):1.DOI:10.3969 /j.issn.1674-098X.2015.03.019.

 

作者介紹:

任運業(yè),男,現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。

 


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