在廣西大唐至浦北高速高速（大片坡村）項(xiàng)目中應(yīng)用

摘 要：隨著全球氣候變化和能源需求的不斷增長新體系，清潔能源以及變成了各國能源政策和發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。然而在電力系統(tǒng)中對電能質(zhì)量的要求很高。電能質(zhì)量分為電壓質(zhì)量和頻率質(zhì)量高品質，電力系統(tǒng)的電壓和頻率的變化取得了一定進展，都可以給電廠以及相關(guān)用戶帶來嚴(yán)重的后果。為保證光伏發(fā)電的安全性新產品，需要采用一套既能夠保證發(fā)電的安全性去完善，又能夠保證發(fā)電的質(zhì)量的保護(hù)方案。

關(guān)鍵詞：清潔能源長遠所需；頻率求索；發(fā)電安全；

1.                      概述 

太陽能光伏發(fā)電是一種利用太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能的清潔能源技術(shù)規模，具有可再生穩定發展、可持續(xù)等優(yōu)點(diǎn)基石之一。在近年來，隨著全球?qū)Νh(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的重視服務品質，太陽能光伏發(fā)電得到了越來越廣泛的應(yīng)和推廣的發生。[1]電力系統(tǒng)中,對電能質(zhì)量要求很高,尤其是頻率質(zhì)量。在國內(nèi)電力系統(tǒng)中額定頻率為50Hz,頻率偏差為±0.2Hz影響。根據(jù)電力系統(tǒng)的容量,頻率偏差放寬到±0.5Hz;用戶沖擊引起的頻率偏差一般不得超過±0.2Hz狀態。[2]因此配置一套一套既能夠保證發(fā)電的安全性，又能夠保證發(fā)電的質(zhì)量的保護(hù)方案尤為重要指導。

大塘至浦北高速公路光伏發(fā)電項(xiàng)目（以下簡稱“本項(xiàng)目"）是響應(yīng)國家“優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)廣泛認同，提供更加清潔、可靠的能源"的號(hào)召流動性，投資建設(shè)的分布式光伏發(fā)電應(yīng)用示范項(xiàng)目鍛造。

本項(xiàng)目位于欽州市大塘至浦北高速公路浦北縣大片坡村段，利用高速公路沿線邊坡建設(shè)分布式光伏發(fā)電站持續創新，項(xiàng)目采用“全額上網(wǎng)"模式改善，利用高速公路沿線斜坡建設(shè)分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目，總建設(shè)規(guī)模約為2.43MWp協調機製。通過原有10KV沙井線鳳凰頭聯(lián)絡(luò)支24號(hào)桿接入電網(wǎng)的接入系統(tǒng)信息化，屬于欽州市供電公司管理范圍。

本期項(xiàng)目采用光伏組件實踐者，總?cè)萘繛?/span>2.43MW取得明顯成效，本項(xiàng)目電量結(jié)算原則為：全額上網(wǎng)。項(xiàng)目計(jì)劃2025年4月底建成投產(chǎn)數據。本項(xiàng)目二次設(shè)計(jì)選用安科瑞Acrel-1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)解決方案創新的技術，光伏監(jiān)控平臺(tái)在配套操作系統(tǒng)下運(yùn)行，使得本地保護(hù)顯著、監(jiān)控方案更為穩(wěn)定可靠快速增長。通過本次分布式光伏的投建與實(shí)施，為用戶提供了清潔占、可再生的電力能源高質量，有助于減少對傳統(tǒng)能源的依賴，降低碳排放激發創作。

圖1 廣西電網(wǎng)接入批復(fù)文件圖

本文介紹光伏電站接入系統(tǒng)方案的論證前景，系統(tǒng)繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置、系統(tǒng)通信提升、系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化方案研究等大大提高。

圖2 項(xiàng)目現(xiàn)場圖

2.                      解決方案

本項(xiàng)目為屋頂分布式光伏項(xiàng)目，該期項(xiàng)目的容量為2.43MW再獲，項(xiàng)目采用全額上網(wǎng)的消納方式產品和服務。新增并網(wǎng)點(diǎn)設(shè)置光伏出線柜柜，計(jì)量柜體驗區，PT柜增多，光伏進(jìn)線柜。新增的光伏系統(tǒng)配置自動(dòng)化系統(tǒng)有望，實(shí)時(shí)采集并網(wǎng)信息進一步推進，信息上傳至當(dāng)?shù)卣{(diào)控中心DMS系統(tǒng)。光伏發(fā)電逆變器電源電壓為800V方案，經(jīng)箱變升壓變升壓至10kV后,通過高壓電纜接入新增的10kV光伏進(jìn)線柜,通過并網(wǎng)柜并入原有10KV沙井線應用的選擇。項(xiàng)目采用Acrel-1000DP光伏監(jiān)控平臺(tái)。監(jiān)控平臺(tái)具有對全站數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)觀測左右、事故告警提示等功能背景下。

圖3 項(xiàng)目電站編號(hào)圖

3.                      技術(shù)方案

本項(xiàng)目規(guī)模約為2.43MWp，利用高速公路沿線空地建設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)可靠保障，關(guān)鍵設(shè)備光伏組件自然條件、逆變器、變壓器等采用國內(nèi)產(chǎn)品開展。分布式光伏系統(tǒng)所發(fā)電量采用全額上網(wǎng)互動互補。本項(xiàng)目光伏發(fā)電系統(tǒng)所輸出的直流電經(jīng)組串式逆變器轉(zhuǎn)換成交流電后，就地升壓至10KV意向，經(jīng)開關(guān)柜通過1回出線接入至一次倉10KV并網(wǎng)柜母線意料之外，并網(wǎng)柜傳輸光伏發(fā)電至柱上開關(guān)進(jìn)行并網(wǎng)。本工程規(guī)劃擬建裝機(jī)容量為2.9162MWp形式，交流側(cè)容量為2.43MW系統，按照光伏電站使用壽命25年進(jìn)行計(jì)算得到，本項(xiàng)目平均每年發(fā)電容量為283.81萬KWh進一步提升，25年總共發(fā)電量為7095.31萬KWh空間廣闊，計(jì)劃投產(chǎn)時(shí)間2025年，擬采用“全額上網(wǎng)"模式改革創新。

4.1升壓變壓器及高低壓配電設(shè)備

本項(xiàng)目配備一臺(tái)三相交流1000KVA的干式變壓器知識和技能、一臺(tái)三相交流800KVA的干式變壓器、一臺(tái)三相交流400KVA的干式變壓器新模式。額定電壓10.5±2×2.5%/0.8kV實現，接線組別為Dy11。交流頻率為50Hz,可以戶外使用提高，能效等級(jí)滿足國家規(guī)范要求可以使用。

圖4 新建光伏一次圖

4.2繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置

本光伏電站內(nèi)主要電氣設(shè)備采用微機(jī)保護(hù)，以滿足信息上送紮實。元件保護(hù)按照《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》（GB14285－2006）配置效高化。

1）防孤島檢測

分布式電源應(yīng)具備快速監(jiān)測孤島且立即斷開與電網(wǎng)連接的能力新體系，防孤島保護(hù)動(dòng)作時(shí)間不大于2S,其防孤島保護(hù)應(yīng)與配電網(wǎng)側(cè)線路重合閘和安全自動(dòng)裝置動(dòng)作時(shí)間相配合。在本光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)裝設(shè)防孤島保護(hù)裝置創造，防止產(chǎn)生非計(jì)劃性孤島不難發現。

2）       頻率電壓緊急控制裝置

頻率電壓緊急控制裝置是電力系統(tǒng)中保障頻率和電壓的關(guān)鍵安全設(shè)備。主要用于應(yīng)對系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重?cái)_動(dòng)時(shí)設備製造，頻率或電壓超過安全范圍的緊急場景發展需要。根據(jù)南方電網(wǎng)調(diào)度批復(fù)文件的要求，光伏電站應(yīng)具備一定的耐受系統(tǒng)頻率異常的能力管理，應(yīng)能夠在低壓48Hz時(shí)能夠根據(jù)光伏電站逆變器允許運(yùn)行的低頻率或電網(wǎng)要求顯示，頻率在48Hz-49.5Hz時(shí)要求至少能運(yùn)行10分鐘。頻率在49.5Hz-50.2Hz時(shí)要求系統(tǒng)能夠連續(xù)運(yùn)行效率和安。頻率在50.2Hz-50.5Hz時(shí)要求每次頻率高于50.2Hz時(shí)設計能力，光伏電站應(yīng)具備能夠連續(xù)運(yùn)行兩分鐘的能力，同時(shí)具備0.2秒內(nèi)停止向電網(wǎng)線路送電的能力範圍，實(shí)際運(yùn)行時(shí)間由電力調(diào)度部門決定:此時(shí)不允許處于停運(yùn)狀態(tài)的光伏電站并網(wǎng)求得平衡。頻率在高于50.5Hz時(shí)要求在0.2秒內(nèi)停止向電網(wǎng)線路送電，且不允許處于停運(yùn)狀態(tài)的光伏電站并網(wǎng)空間廣闊。

3）       電能質(zhì)量監(jiān)測裝置

分布式光伏項(xiàng)目對接入國網(wǎng)的電能質(zhì)量有著相應(yīng)的要求至關重要。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，光伏發(fā)電項(xiàng)目的電能質(zhì)量應(yīng)符合《GB/T 15543-2008 光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)服務品質。這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)的電能質(zhì)量參數(shù)的發生，包括電壓、電流影響、頻率新的動力、諧波含量等，以確保光伏發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行和電能質(zhì)量的可靠性發展契機。

4）       AGC/AVC裝置

根據(jù)南網(wǎng)調(diào)度部門的設(shè)計(jì)要求分布式光伏項(xiàng)目對接入南網(wǎng)需要滿足《光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定（GB/T 29319-2024）》廣泛關註。配置AGC/AVC裝置可以實(shí)現(xiàn)對逆變器有功功率和無功功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，滿足設(shè)計(jì)所要求的“四可(可觀去突破、可測能運用、可控、可調(diào)）"智能設備。

圖5 AGC/AVC配置圖

5）       態(tài)勢感知裝置

根據(jù)《南方電網(wǎng)分布式新能源并網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全防拍方案》（辦總調(diào)（2022）7號(hào)附件1）分布式新能源場站配置配網(wǎng)安全防護(hù)裝置不可缺少，并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全威脅的實(shí)時(shí)監(jiān)測與審計(jì)，上送電力監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢感知系統(tǒng)特點。配置態(tài)勢感知裝置能夠及時(shí)的監(jiān)測出潛在風(fēng)險(xiǎn)積極回應，在遭遇風(fēng)險(xiǎn)攻擊時(shí)能夠及時(shí)發(fā)出告警。

圖6 態(tài)勢感知監(jiān)視圖

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

本項(xiàng)目光伏電站配置一套綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，采用安科瑞電氣股份有限公司所提供的Acrel-1000DP分布式光伏電力監(jiān)控系統(tǒng)具有保護(hù)多種場景、控制多元化服務體系、通信、測量等功能使用，可實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)大幅拓展、開關(guān)站的全功能綜合自動(dòng)化管理發行速度。本項(xiàng)目逆變器更加堅強、高低壓設(shè)備等狀態(tài)信號(hào)均接入本監(jiān)控系統(tǒng)。

本項(xiàng)目光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)包括兩部分：站控層和就地層性能，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為開放式分層初步建立、分布式結(jié)構(gòu)。

監(jiān)控系統(tǒng)通過以太網(wǎng)與就地層相連,就地層按照不同的功能供給、系統(tǒng)劃分的方法，以相對獨(dú)立的方式分散在逆變器區(qū)域或箱變中，在站控層及網(wǎng)絡(luò)失效的情況下進行探討，就地層仍能獨(dú)立完成就地各電氣設(shè)備的監(jiān)測落到實處。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通過遠(yuǎn)動(dòng)工作站GPRS公網(wǎng)與欽州市電力公司實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。

站控層由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接的服務(wù)器最新、操作員站技術創新、遠(yuǎn)動(dòng)站等組成，提供站內(nèi)運(yùn)行的人機(jī)界面重要作用，實(shí)現(xiàn)管理控制就地層設(shè)備等功能持續向好，形成全站監(jiān)控、管理中心充足，并具備與遠(yuǎn)方控制中心通信的接口進展情況。

就地層設(shè)備由智能測控單元、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通訊單元同期、逆變器數(shù)據(jù)采集單元生產效率、多功能電能表等構(gòu)成，主要電氣設(shè)備包括逆變器效果、箱變使用、并網(wǎng)開關(guān)。它直接采集處理現(xiàn)場的原始數(shù)據(jù)長期間，通過網(wǎng)絡(luò)傳送給站控層監(jiān)控主站基本情況，同時(shí)接收站控層發(fā)來的控制操作命令，經(jīng)過有效性判斷高端化、閉鎖檢測力量、同步檢測等，最后對設(shè)備進(jìn)行操作控制。

站控層與就地層之間的通訊網(wǎng)絡(luò)采用GPRS無線通訊網(wǎng)絡(luò)深入實施。

每個(gè)光伏發(fā)電單元配帶無線發(fā)射功能的數(shù)據(jù)采集裝置至關重要，采集每組光伏組件數(shù)據(jù)，逆變器參數(shù)效果，測控裝置有所應、智能計(jì)量表計(jì)的數(shù)據(jù)，打包后通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸給監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)視合作關系。

圖7 監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)功能

4.1.                      實(shí)時(shí)監(jiān)測

Acrel-1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面友好著力提升，在主界面可以之間查看到光伏系統(tǒng)的站點(diǎn)信息，以及裝機(jī)信息傳遞，同時(shí)也可以直觀的查看到總發(fā)電功率融合、日發(fā)電量、累計(jì)發(fā)電量相關性，同時(shí)具有發(fā)電功率曲線界面以及累計(jì)發(fā)電量的直方圖完成的事情，方便用戶更加直觀的監(jiān)測發(fā)電信息。

圖8 實(shí)時(shí)監(jiān)測主界面功能圖

4.2.                      電能質(zhì)量監(jiān)視

在電能質(zhì)量監(jiān)控圖中穩定，可以直接查看電流電壓總有效值改造層面、電壓波動(dòng)、電壓總畸變優勢與挑戰、正反向有功電能經驗分享、有功、無功功率等電能質(zhì)量信息創造∮葹橥怀?？梢愿鶕?jù)這些信息監(jiān)測現(xiàn)場電能的質(zhì)量，及時(shí)的做出應(yīng)對方案環境。

圖9 電能質(zhì)量監(jiān)視界面圖面功能圖

4.3.                      實(shí)時(shí)報(bào)表監(jiān)測

在實(shí)時(shí)報(bào)表監(jiān)測界面中空間載體，用戶可以根據(jù)需求直接選擇所想要查看數(shù)據(jù)的設(shè)備，能查詢各回路或設(shè)備實(shí)時(shí)的運(yùn)行參數(shù)相對簡便，報(bào)表中顯示的電參量信息應(yīng)包括：各相電流重要組成部分、三相電壓、總功率因數(shù)合作、總有功功率勃勃生機、總無功功率、電能極致用戶體驗，遙信量等提供有力支撐。遙測量包括實(shí)時(shí)值（處于不同狀態(tài)時(shí)應(yīng)給以不同顏色區(qū)分）、測點(diǎn)狀態(tài)（越限建議、置入品率、通信異常等）相貫通、日平均值等。遙信量包括實(shí)時(shí)值（處于不同狀態(tài)時(shí)應(yīng)給以不同顏色區(qū)分）積極影響、測點(diǎn)狀態(tài)（置入自動化方案、通信異常等）、日變位次數(shù)等越來越重要，報(bào)表可以導(dǎo)出和打印線上線下。

圖10 實(shí)時(shí)報(bào)表監(jiān)測功能圖

4.4.                      歷史曲線監(jiān)測

歷史曲線是時(shí)間序列數(shù)據(jù)的可視化工具，通過記錄電壓醒悟、電流數據顯示、功率、頻率能運用、設(shè)備狀態(tài)等關(guān)鍵參數(shù)隨時(shí)間的變化軌跡達到，為電網(wǎng)運(yùn)行智能設備、設(shè)備管理不可缺少、故障診斷及優(yōu)化決策提供核心支撐。在電力系統(tǒng)發(fā)生故障后特點，可以通過歷史曲線定位故障源頭積極回應、分析演變過程。電力設(shè)備（如變壓器又進了一步、斷路器有所提升、電纜）的故障往往有“潛伏期"，歷史曲線通過記錄設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的長期趨勢變化新的力量，可提前識(shí)別異常先進水平，避免突發(fā)停機(jī)。電能質(zhì)量指標(biāo)（如電壓偏差全面展示、頻率波動(dòng)重要平臺、諧波畸變率）直接影響用電設(shè)備的壽命和電網(wǎng)穩(wěn)定性，歷史曲線是定位污染源核心技術、評估治理效果的核心依據(jù)應用提升。電力系統(tǒng)的線損（電能傳輸損耗）、無功損耗等與運(yùn)行方式密切相關(guān)創造性，歷史曲線可幫助挖掘節(jié)能潛力發展的關鍵，降低運(yùn)營成本。

圖11 實(shí)時(shí)曲線監(jiān)測功能圖

5.                      結(jié)語

對在碳中和的大背景下規模設備，光伏和新能源車密不可分真諦所在，總體思路是光伏發(fā)電、新能源車用電競爭力，構(gòu)建一條豐富完整的產(chǎn)業(yè)鏈條充分，既達(dá)到碳消耗不斷降低，又能為經(jīng)濟(jì)增長持續(xù)賦能的新能源產(chǎn)業(yè)拓寬發(fā)展路徑。[3]同時(shí)擁有一套能夠保障電力安全的系統(tǒng)具有必要性優化服務策略。我司提供的電力監(jiān)控系統(tǒng)方案能夠?yàn)橛脩絷P規定、電網(wǎng)助力分布式光伏高比例有序并網(wǎng)，強(qiáng)化分布式光伏的統(tǒng)一管控兩個角度入手，具有能夠推動(dòng)分布式光伏和大電網(wǎng)的協(xié)調(diào)運(yùn)行建強保護，搭建數(shù)據(jù)透明、調(diào)控便捷生產效率、能源互動(dòng)的新型分布式新能源調(diào)度管理的體系使命責任。

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