浅谈分布式光伏监控系统的应用开发

摘要：随着光伏发电技术逐步趋于成熟和完善，为了满足光伏发电并网需求，需对光伏发电实行实时监控，当前的分布式光伏发电监控系统主要采用硬连线的组网方式，存在着需挖沟走槽、布线复杂、通信不可靠、时钟不同步等问题。鉴于此，提供了一种分布式光伏监控系统，旨在解决传统监控系统存在的上述问题。

关键词：通信；ZigBee；离散分析；时钟同步

  在国家的大力倡导下，分布式光伏电站如今开始兴起，它充分利用了闲置的屋顶、楼顶、厂房顶、农业大棚等，而且低压并网安全又可靠，由此看来，分布式光伏发电的发展是大势所趋。正是在这种趋势的引导下，很多从事电气行业的电气公司开始纷纷转移到分布式能源上来，大量的分布式能源建成投产。为实现对分布式能源的监控，满足电力接入电网的要求，需对分布式能源的合理调配、集中监控、电网分析、配网自动化及日常维护等进行统一管理。然而，当前的分布式光伏发电监控系统主要采用硬连线的组网方式进行监控，而硬连线的组网方式存在着需挖沟走槽、布线复杂、通信不可靠、时钟不同步等问题。

1.1 交流220V并网

  交流220V并网的光伏发电系统多用于居民屋顶光伏发电，装机功率在8kW左右。户用光伏电站今年发展非常迅猛，根据国家能源局网站提供的数据，截至2021年6月底，全国累计纳入2021年国家财政补贴规模户用光伏项目装机容量为586.14万千瓦，这相当于6个月在居民屋顶建造了四分之一个三峡水电站。

  部分小型光伏电站为自发自用，余电不上网模式，这种类型的光伏电站需要安装防逆流保护装置，避免往电网输送电能。光伏电站规模较小，而且比较分散，对于光伏电站的管理者来说，通过云平台来管理此类光伏电站非常有必要，安科瑞在这类光伏电站提供的解决方案包括以下方面：

1.2 交流380V并网

  根据国家电网Q/GDW1480-2015《分布式电源接入电网技术规定》，8kW~400kW可380V并网，这类分布式光伏多为工商业企业屋顶光伏，自发自用，余电上网。分布式光伏接入配电网前，应明确计量点，计量点设置除应考虑产权分界点外，还应考虑分布式电源出口与用户自用电线路处。每个计量点均应装设双向电能计量装置，其设备配置和技术要求符合DL/T 448的相关规定，以及相关标准、规程要求。电能表采用智能电能表，技术性能应满足国家电网公司关于智能电能表的相关标准。用于结算和考核的分布式电源计量装置，应安装采集设备，接入用电信息采集系统，实现用电信息的远程自动采集。

 

  光伏阵列接入组串式光伏逆变器，或者通过汇流箱接入逆变器，然后接入企业380V电网，实现自发自用，余电上网。在380V并网点前需要安装计量电表用于计量光伏发电量，同时在企业电网和公共电网连接处也需要安装双向计量电表，用于计量企业上网电量，数据均应上传供电部门用电信息采集系统，用于光伏发电补贴和上网电量结算。

部分光伏电站并网点需要监测并网点电能质量，包括电源频率、电源电压的大小、电压不平衡、电压骤升/骤降/中断、快速电压变化、谐波/间谐波THD、闪变等，需要安装单独的电能质量监测装置。部分光伏电站为自发自用，余电不上网模式，这种类型的光伏电站需要安装防逆流保护装置，避免往电网输送电能。

这种并网模式单体光伏电站规模适中，可通过云平台采用光伏发电数据和储能系统运行数据，安科瑞在这类光伏电站提供的解决方案包括以下方面：

2. 10kV或35kV并网

  根据《国家能源局关于2019年风电、光伏发电项目建设有关事项通知》（国发新能〔2019〕49号），对于需要国家补贴的新建工商业分布式光伏发电项目，需要满足单点并网装机容量小于6兆瓦且为非户用的要求，支持在符合电网运行安全技术要求的前提下，通过内部多点接入配电系统。

  此类分布式光伏装机容量一般比较大，需要通过升压变压器升压后接入电网。由于装机容量较大，可能对公共电网造成比较大的干扰，因此供电部门对于此规模的分布式光伏电站稳控系统、电能质量以及和调度的通信要求都比较高。

光伏电站并网点需要监测并网点电能质量，包括电源频率、电源电压的大小、电压不平衡、电压骤升/骤降/中断、快速电压变化、谐波/间谐波THD、闪变等，需要安装单独的电能质量监测装置。

  上图为一个1MW分布式光伏电站的示意图，光伏阵列接入光伏汇流箱，经过直流柜汇流后接入集中式逆变器(直流柜根据情况可不设置)，经过升压变压器升压至10kV或35kV后并入中压电网。由于光伏电站装机容量比较大，涉及到的保护和测控设备比较多，主要如下表：

      

         

          

  本文所提供的分布式光伏监控系统，已经应用于屋顶分布式光伏发电、渔光互补发电、农光互补发电等多种场景，运行稳定，通信可靠，大大节省了项目的投资成本，用户反应良好