分布式光伏发电监测系统解决方案2

关键词：光伏电能采集,电力
作者：安科瑞程海霞
摘要：目前我国的两种分布式应用场景分别是：广大农村屋顶的户用光伏和工商业企业屋顶光伏，这两类分布式光伏电站今年都发展迅速。

概述

“十四五"期间，随着“双碳"目标提出及逐步落实，本就呈现出较好发展势头的分布式光伏发展有望大幅提速。就“十四五"光伏发展规划，国家发改委能源研究所可再生能源发展中心副主任陶冶表示，“双碳"目标意味着国家产业结构的调整，未来10年，新能源装机将保持在110GW以上的年增速，这里面包含集中式光伏电站和分布式光伏电站。相较于集中式电站来说，分布式对土地等自然资源没有依赖，各个地方的屋顶就是分布式电站的形成基础，在碳中和方案的可选项中，分布式光伏由于其灵活性必将被大力发展，目前已有河北、甘肃、安徽、浙江、陕西等9省发布关于分布式光伏整县推进工作的通知。

目前我国的两种分布式应用场景分别是：广大农村屋顶的户用光伏和工商业企业屋顶光伏，这两类分布式光伏电站今年都发展迅速。

相关标准

根据国家电网Q/GDW1480-2015 《分布式电源接入电网技术规定》：分布式电源并网电压等级可根据各并网点装机容量进行初步选择，推荐如下：8kW 及以下可接入220V；8kW~400kW可接入380V；400kW~6000kW可接入10kV；5000kW~30000kW以上可接入35kV。最终并网电压等级应根据电网条件，通过技术经济比选论证确定。若高低两级电压均具备接入条件，优先采用低电压等级接入。

Q/GDW1480-2015 《分布式电源接入电网技术规定》

GB/T 29319-2012 《光伏发电系统接入配电网技术规定》

GB 50797-2012 《光伏发电站设计规范》

Q/GDW1617-2015 《光伏电站接入电网技术规定》

JGJ203-2010 《民用建筑太阳能光伏系统应用技术规范》

GB/T 38946-2020 《分布式光伏发电系统集中运维技术规范》

2 解决方案

2.1 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：

名称	图片	型号	功能	应用
智能网关		ANet-1E1S1-4G	嵌入式linux系统，网络通讯方式具备Socket方式，支持XML格式压缩上传，提供AES加密及MD5身份认证等安全需求，支持断点续传，支持Modbus、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、101、103、104协议	应用于单台逆变器数据采集和上传云平台
防逆流装置（选用）		ACR10R-D10TE	防止光伏系统向电网输送功率，用于单相光伏发电系统
光伏运维云平台		AcrelCloud-1200	监测光伏发电功率、发电量、功率曲线、发电日月年报表、设备信息、故障报警、气象数据等
户用逆变器	逆变器推荐：华为户用逆变器SUN2000-5/6/8/10/12KTL-M1 固德威GW8000-DT 锦浪GCI-1P(4-6)K，GCI-1P(9-10)K			推荐通讯方式RS485

1.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，超出400kW的光伏电站视情况也可以采用多点380V并网，以当地电力部门的审批意见为准。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，系统图如下。

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：

名称	图片	型号	功能	应用
智能网关		ANet-1E2S1-4G	嵌入式linux系统，网络通讯方式具备Socket方式，支持XML格式压缩上传，提供AES加密及MD5身份认证等安全需求，支持断点续传，支持Modbus、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、101、103、104协议	应用于多台逆变器、计量仪表及气象数据采集和上传云平台
防逆流装置		ACR10R-D10TE4	防止光伏系统向电网输送功率，用于三相光伏发电系统
直流电表		DJSF1352	电压输入DC750V，电流输入DC300A/75mV，在分布式光伏项目中适用于储能回路等直流信号设备电量测量和电能计量使用
		DJSF1352RN
		PZ96L-DE
静态无功补偿		ANSVG100-400	光伏并网时主要提供有功功率，这样市电侧有功减少，而无功不变，这样会导致功率因数降低，通过无功补偿装置可以提高系统功率因数。
电能质量监测		APView500	电网频率 ,电压、电流有效值,有功功率、无功功率、视在功率及功率因数,电压偏差,频率偏差,三相电压不平衡度、三相电流不平衡度；三相电压、电流各序分量；基波电压、电流，功率、功率因数、相位等,谐波（2～50 次）。包括电压、电流的总谐波畸变率、各次谐波电压、电流含有率、有效值、功率等,谐波群 ,间谐波电压波动、闪变。可输入57.7V/100V 或 220V/380V 。
光伏运维云平台		AcrelCloud-1200	监测光伏发电功率、发电量、功率曲线、发电日月年报表、设备信息、故障报警、气象数据等
逆变器	逆变器推荐：阳光电源组串式逆变器SG(30~110)CX系列、SG136TX、SG225HX、SG320HX 华为商用逆变器SUN2000-30/36/40KTL-M3、SUN2000-60KTL-M0、SUN2000-100KTL-M0 固德威GW（25~80）K-MT、GW100K-HT、GW120K-HT、GW136K-HTH等锦浪GCI-3P(12-25)K、GCI-(25-110)K、GCI-(125-230K)-EHV-5G等			推荐通讯方式RS485

1.10kV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)，最后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：

名称	图片	型号	功能	应用
汇流箱		APV光伏汇流箱	防护等级为IP65,满足室内外安装要求；采用霍尔传感器，隔离测量，最大16路输入；耐压DC1kV,熔断电流可选择；可选电压测量功能,最高测量电压DC 1kV；具有RS485通讯接口，ModBus-RTU通讯协议；可根据客户需求配用国内外厂家的光伏专用直流断路器，光伏专用直流熔断器、防雷保护器等元件。	应用于6MW以下光伏变电站
光伏汇流采集装置		AGF-M16T	一次电流采用穿孔方式接入，最大20A，穿孔方式接入，安装方便，安全性高带3 路开关量状态监测，可以对汇流箱内的防雷器、断路器状态进行监控具有内部测温功能，可实时监测箱内温度，保证电气安全具有最大DC 1500V母线电压测量功能具备RS485接口，Modbus-RTU协议，将监测数据上传至后台系统
微机保护测控装置		AM5SE	适用于35kV和10kV电压等级的线路保护测控、变压器差动、后备保护测控等功能
电能质量监测		APView500	电网频率 ,电压、电流有效值,有功功率、无功功率、视在功率及功率因数,电压偏差,频率偏差,三相电压不平衡度、三相电流不平衡度；三相电压、电流各序分量；基波电压、电流，功率、功率因数、相位等,谐波（2～50 次）。包括电压、电流的总谐波畸变率、各次谐波电压、电流含有率、有效值、功率等,谐波群 ,间谐波电压波动、闪变。可输入57.7V/100V 或 220V/380V 。
弧光保护装置		ARB5	集保护、测量、控制、监测、通讯、故障录波、事件记录等多种功能于一体,准确实时监测弧光信号，保护电流，适用于中低压等级电网的弧光故障迅速切除装置。
直流电表		DJSF1352	电压输入DC750V，电流输入DC300A/75mV，在分布式光伏项目中适用于储能回路等直流信号设备电量测量和电能计量使用
		DJSF1352RN
		PZ96L-DE
多功能电表		APM800	各电压等级全电气参数测量、计量和状态量采集
智能网关		ANet-1E2S1-4G	嵌入式linux系统，网络通讯方式具备Socket方式，支持XML格式压缩上传，提供AES加密及MD5身份认证等安全需求，支持断点续传，支持Modbus、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、101、103、104协议，支持和调度系统远动通讯。
电力监控系统		Acrel-2000	电力监控系统，实现对光伏发电站遥测、遥信、遥控、异常报警、故障记录和分析等功能，接收调度系统指令对光伏电站进行调节和控制。
光伏运维云平台		AcrelCloud-1200	监测光伏发电功率、发电量、功率曲线、发电日月年报表、设备信息、故障报警、气象数据等
逆变器	逆变器推荐：阳光电源集中式逆变器SG500MX等华为商用逆变器SUN2000-196KTL-H3、SUN2000-175KTL-H0等固德威GW100K-HT、GW120K-HT、GW136K-HTH等锦浪GCI-(125-230K)-EHV-5G等			推荐通讯方式RS485