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摘 要:分布式光伏作為可再生能源的一種重要形式,能夠根據(jù)不同場地的實際情況進行定制,最大限度地利用可用空間,減少對傳統(tǒng)化石燃料的依賴,也對降低溫室氣體排放、改善環(huán)境質(zhì)量具有積極意義。在政策支持和市場需求的雙重推動下,隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新,光伏組件的效率不斷提高,同時安裝和維護成本持續(xù)降低,更多企業(yè)、工廠通過在其辦公樓、研發(fā)中心和生產(chǎn)基地等場所安裝光伏發(fā)電設(shè)施,有效降低能源成本的同時也提升了企業(yè)的綠色形象和社會責(zé)任感。本文就安科瑞Acrel-1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)和光功率預(yù)測軟件在和光同程一期屋頂分布式光伏發(fā)電項目中的應(yīng)用方案進行了介紹,項目同時涉及到數(shù)據(jù)的調(diào)度上傳,因此配備了縱向加密和正反向隔離等裝置來確保數(shù)據(jù)的安全,防止?jié)撛诘木W(wǎng)絡(luò)攻擊和數(shù)據(jù)泄露。
關(guān)鍵詞:分布式光伏;光功率預(yù)測;調(diào)度上傳
和光同程光伏科技(宜賓)有限公司成立于2023年3月,落地于四川省宜賓市敘州區(qū),總占地926畝,公司專注于高效晶硅太陽能電池的制造、生產(chǎn)和銷售。
宜賓高新區(qū)和光同程一期屋頂分布式光伏發(fā)電項目(以下簡稱“本項目")利用和光同程一期電池生產(chǎn)車間屋頂建設(shè)分布式光伏發(fā)電項目,總裝機容量為19.9MWp(指直流側(cè)19.9MWp,交流側(cè)升壓變?nèi)萘亢嫌?/span>20MVA)。本項目布置4個分布式光伏電站,每個電站直流側(cè)裝機4.975MWp,交流側(cè)升壓變壓器容量為2×2.5MVA,在每個電站分別新建一回10kV線路接入和光同程廠區(qū)內(nèi)既有的四個配電室:S1-配電室1、S1-配電室2、S2-配電室1、S2-配電室2,經(jīng)同程220kV專用站接入公網(wǎng)。
由于各配電室之間距離較遠,本項目通過光纖組網(wǎng)。在4個分布式光伏電站側(cè)分別部署安全自動裝置屏;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)測系統(tǒng),用于預(yù)測光伏發(fā)電量、響應(yīng)調(diào)度調(diào)控,配置一臺云平臺網(wǎng)關(guān),將數(shù)據(jù)上傳至AcrelCloud-1200分布式光伏運維云平臺,便于用戶日常運維管理光伏電站;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),本項目僅配置調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備。
本項目電量消納方式采用“自發(fā)自用",預(yù)計年均發(fā)電總量約1495萬kwh,年平均利用小時數(shù)為752h。每個光伏電站設(shè)置兩臺箱變,經(jīng)升壓變就地升壓為10kV,集中匯流至就近10kV光伏開關(guān)站,接入既有配電房10kV母線后供全站使用。光伏組件采用平鋪設(shè)計,共使用35840塊組件組成2240個組串,每16路組串接至1臺光伏逆變器,逆變器140臺,2.5MVA變壓器8臺,總?cè)萘繛?/span>20MVA,單個并網(wǎng)點容量為5MVA。
圖2.1 光伏接入系統(tǒng)示意圖
圖2.2 光伏組件布置圖
本項目采用Acrel-1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)搭配光功率預(yù)測軟件,同時配置AcrelCloud-1200分布式光伏運維云平臺,來實現(xiàn)對整個光伏發(fā)電站的全面掌控與優(yōu)化。
在分布式光伏電站側(cè)分別配置防孤島保護裝置、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置、防逆流保護裝置等安全自動裝置;在220KV電站配置1套調(diào)度數(shù)據(jù)專網(wǎng)接入設(shè)備及其配套的二次系統(tǒng)安全防護裝置;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,在4個分布式光伏電站10kV并網(wǎng)開關(guān)用戶側(cè)分別設(shè)置發(fā)電量計量,并配置電能量采集終端4套,電能量數(shù)據(jù)接入國網(wǎng)四川省電力公司電力用戶用電信息采集系統(tǒng)。
1)頻率電壓緊急控制裝置
裝置能夠?qū)崟r監(jiān)測電網(wǎng)的頻率和電壓,一旦檢測到超出設(shè)定范圍的異常情況,立即啟動控制策略,通過調(diào)整發(fā)電機出力、切除部分負荷或投入補償設(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與電網(wǎng)斷開連接,會形成孤島狀態(tài),這種狀態(tài)可能造成分布式電源不可控、電網(wǎng)恢復(fù)時的電壓和頻率不匹配等問題,也可能導(dǎo)致電力工作人員在不知情的情況下進行危險的操作。防孤島裝置通過實時監(jiān)測電網(wǎng)狀態(tài),一旦檢測到電網(wǎng)斷電,能夠在規(guī)定的時間內(nèi)迅速切斷分布式電源與電網(wǎng)的連接,從而保障電網(wǎng)的安全運行和維修人員的人身安全。
3)防逆流裝置
防逆流裝置的主要功能是在光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能超過用戶自身消耗時,防止多余的電能逆流進入公共電網(wǎng)。當(dāng)裝置檢測到電網(wǎng)電壓低于光伏系統(tǒng)電壓時,會立即啟動,自動切斷光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)的連接,保證電網(wǎng)的穩(wěn)定和安全。
1)縱向加密裝置
縱向加密裝置通過采用先進的加密技術(shù),來確保信息在傳輸過程中的機密性和完整性。裝置通過將數(shù)據(jù)進行加密處理,使得即使信息在傳輸過程中被截獲,未經(jīng)授權(quán)的第三方也無法解讀其中的內(nèi)容。
2)正反向隔離裝置
正反向隔離裝置通過物理或邏輯手段將不同安全等級的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域隔離開來,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,裝置支持在兩個隔離的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域之間進行單向的、安全的數(shù)據(jù)交換,在數(shù)據(jù)傳遞過程中會對數(shù)據(jù)進行簽名驗證、內(nèi)容過濾、有效性檢查等處理,以抵御病毒等惡意攻擊,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)測裝置
Ⅱ型網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測裝置搭配探針軟件能夠?qū)崟r監(jiān)測系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)流量和數(shù)據(jù)包,通過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,及時發(fā)出警報并采取相應(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)的可靠運行提供堅強的網(wǎng)絡(luò)安全支撐。
視頻監(jiān)控系統(tǒng)為維護電站的安全與高效運行提供了堅實保障。通過配置顯示器、硬盤錄像機、交換機等設(shè)備,接入分布在各地的攝像頭,可以實時監(jiān)測電站周邊環(huán)境,防止非法入侵或破壞行為。
本項目致力于構(gòu)建一個高效、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,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。
站控層負責(zé)對整個系統(tǒng)進行集中管理和控制。操作員可以實時監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài),進行數(shù)據(jù)分析與處理,從而實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的智能調(diào)度與優(yōu)化。
通信層負責(zé)信息傳遞與數(shù)據(jù)交互,確保各個設(shè)備和系統(tǒng)組件之間能夠無縫連接和協(xié)同工作,此外,通信層還可以支持多種網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu),適應(yīng)不同規(guī)模和需求的應(yīng)用場景,保證系統(tǒng)的靈活性和可擴展性。
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)備負責(zé)采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)并執(zhí)行控制指令,是實現(xiàn)自動化操作的核心。
圖4.1系統(tǒng)拓撲圖
項目配置設(shè)備清單如下表所示:
表4.1 方案設(shè)備列表
在分布式光伏電站的管理與運營中,集成了發(fā)電功率監(jiān)測、裝機容量記錄、發(fā)電量統(tǒng)計及光伏收益計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行狀況,同時,通過數(shù)據(jù)可視化,用戶能夠看到清晰的環(huán)保效益展示。
運維管理其核心在于高效、規(guī)范地處理各種運維任務(wù),涵蓋了任務(wù)發(fā)布、記錄與閉環(huán)等多個環(huán)節(jié),同時平臺支持運維事件打分功能。
操作票管理也是運維管理的重要環(huán)節(jié),系統(tǒng)能夠?qū)Σ僮髌钡膭?chuàng)建、審批和執(zhí)行進行全面管理,確保每個操作都有據(jù)可依,提高整體運維效率。
圖6.2 運維管理界面
系統(tǒng)統(tǒng)通過傳感器、監(jiān)測設(shè)備采集光伏電站的實時數(shù)據(jù),包括光照強度、溫度、風(fēng)速等氣象信息,結(jié)合歷史發(fā)電數(shù)據(jù),利用先進的算法和模型對光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率進行預(yù)測。光功率預(yù)測的準確性對電力調(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。
圖6.3 光伏功率預(yù)測界面
系統(tǒng)可以對整個供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量包括穩(wěn)態(tài)狀態(tài)和暫態(tài)狀態(tài)進行持續(xù)監(jiān)測,使管理人員實時掌握供電系統(tǒng)電能質(zhì)量情況,以便及時發(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)能實時顯示各電能質(zhì)量監(jiān)測點的監(jiān)測裝置通信狀態(tài)、各監(jiān)測點的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6.4 電能質(zhì)量諧波數(shù)據(jù)監(jiān)測界面
在屋頂光伏發(fā)電項目中,分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)能源資源的有效整合。系統(tǒng)通過對分散的光伏發(fā)電設(shè)備進行實時監(jiān)控,不僅能夠收集和分析各個發(fā)電單元的運行數(shù)據(jù),還能將這些信息匯總上傳云平臺,為用戶提供全面的電能管理解決方案。配套光功率預(yù)測軟件,系統(tǒng)采用了先進的數(shù)據(jù)分析技術(shù),能夠?qū)崟r掌握光照變化、設(shè)備狀態(tài)及發(fā)電效率,從而生成精準的光功率預(yù)測信息,幫助用戶更科學(xué)地規(guī)劃光伏發(fā)電與用電策略,實現(xiàn)經(jīng)濟效益與環(huán)境效益的雙贏。