摘 要：随着“双碳”目标的提出,开发利用可再生能源已成为必然趋势。新能源发电作为能源利用的一种重要形式,已经受到越来越多的关注。相对于大容量、高电压、远距离输送的集中发电方式,分布式光伏具有容量小、电压低、就地消纳等独特的优势而被广泛应用,近年来呈现跨越式发展趋势,研究分布式光伏接入对配电网的影响,对于提升电网及人身安全具有重要意义。本文以分布式光伏为研究对象,结合工程实例,研究了分布式光伏接入配电网的电气二次配置以及通信管理。
关键词：新能源发电；分布式光伏；电气二次配置；通信管理
概述
上海宝钢阿赛洛激光拼焊有限公司屋顶光伏发电项目（二期）（以下简称“本项目”）是响应“优化能源结构，提供更加清洁、可靠的能源”的号召，投资建设的分布式光伏发电应用示范项目。
本项目位于上海宝钢阿赛洛激光拼焊有限公司厂区内，利用现有厂房屋顶建设分布式光伏发电项目，总建设规模约为712.8kWp。本项目投资方为上海宝钢节能环保技术有限公司，光伏发电组件位于上海市嘉定区安亭镇百安公路1369号，通过用户配电站接入公共电网，属于上海市电力公司嘉定供电公司管理范围。
本文介绍光伏电站接入系统方案的论证，系统继电保护及安全自动装置、系统通信、系统调度自动化方案研究等。
图 项目现场验收图
现有电网情况
现有用户配电站为10kV用户变，站内3台10kV变压器，变压器容量为1250+1250+1600kVA。用户变压器通过10kV“31本4阿赛洛”线接入10kV本特开关站二段母线，再接入110kV百安10kV四段母线。现已投运光伏1200kWp。
现有供电示意图如下：
图 用户配电站现供电示意图
新增分布式光伏设计
本项目光伏组件、支架及相关设备等安装在一二期屋面的低跨区域，邻接已安装一期光伏设备的高跨屋面。一二期产线屋面（低跨）为彩钢瓦结构，屋面板为角驰Ⅲ型结构。整个屋面跨度为55米，长189米，总面积约10000平方米。除去采光带及排气通风等设施，屋面可利用率约75%，而光伏设备的占用面积约5000平方米。
宝钢阿赛洛一二期厂房屋面原设计恒荷载标准值为0.3kN/m2，在本光伏项目中，安装光伏组件和光伏支架增加恒荷载0.13 kN/m2，经计算，屋面檩条及刚架梁柱的部分区域不满足强度及稳定性要求，需要对屋面檩条以及刚架梁柱的局部区域进行加固处理。对于屋面檩条，可通过在下方增加隅撑的方式进行加固；对于梁和柱，在不满足的区域进行两侧贴钢板加固。
图 光伏组件示意图
在厂房东侧邻接的电气室的外侧绿化带内，将安装本项目的升压变压器及并网设备，采用箱式变电站的形式。箱式变电站占用面积约40平方米。逆变器输出的交流电升压至10kV后接入高压开关柜，再通过1回出线接入位于1期电气室的厂区进线10KV母排，在母排处拼装高压并网进线柜，实现并网。设备位置见以下示意图，布置以详细设计完成后出具的施工图纸为准。
在此区域内已安装有一期光伏电站的组件冲洗水箱，将共用冲洗水站，二期将在屋面上扩展安装冲洗管网。
图 平面关系示意图
技术方案
本项目规模约为712.8kWp，利用厂房屋顶建设光伏发电系统，关键设备光伏组件、逆变器、变压器等采用国内产品。分布式光伏系统所发电量采用就地消纳，自发自用，余电上网。本项目光伏发电系统所输出的直流电经组串式逆变器转换成交流电后，就地升压至10KV，经开关柜通过1回出线接入至厂区10KV进线母线的用户侧，实现并网，供厂区负荷使用。结合用户的总厂用变压器容量（4100KVA）及一期已经并网运行的光伏系统总量（1200kW）分析，光伏并网容量不超过厂变容量的80%，再根据屋面的勘查情况考虑，确定本光伏项目的建造容量为712.8kWp为宜。
升压变压器及高低压配电设备本项目配备1台三相交流800KVA的干式变压器。额定电压10.5±2×2.5%/0.38kV，接线组别为 Dy11。交流频率为50Hz,可以户外使用，能效等级满足规范要求。
变压器一次侧接入自交流汇流柜或低压接入柜输出的线路，交流汇流柜负荷开关兼具通断保护功能，变压器二次侧输出接至10KV进回线，配备开关柜、PT柜及计量柜，采用预制舱设计安装。开关柜输出后经1回10KV高压交流电缆直接接至光伏并网进线柜，进线柜与厂区10KV进线母线拼接，利用母排连接，具体接入方式以实际设计为准。
继电保护及安全自动装置本光伏电站内主要电气设备采用微机保护，以满足信息上送。元件保护按照《继电保护和安全自动装置技术规程》（GB14285－2006）配置。
1）并网线路继电保护及安全自动装置
分布式光伏项目线路发生短路故障时，线路保护应快速动作，瞬时跳开相应并网点断路器，满足全线故障快速可靠切除故障的要求。安装光伏发电项目的用户变电站10kV母线应配置故障解列装置，实现频率电压异常紧急控制功能，跳开相应断路器（开关）。
2）防孤岛检测
分布式光伏项目逆变器需要具备快速检测孤岛且监测到孤岛后立即断开与电网连接的能力，其防孤岛方案应与继电保护配置、安全自动装置和低电压检测装置等相配合，时间上相匹配。该逆变器防孤岛检测策略应符合电网的相应规定
逆变器具备极性反接保护、短路保护、低电压穿越、孤岛效应保护、过热保护、过载保护、接地保护等。高压开关柜上装设测控保护装置，设置过电流保护、零序过电流保护。测控保护装置以通讯方式将所有信息上传至光伏本地监控系统。
本项目光伏电站在故障或异常运行状态时能够迅速断开与系统的并网连接,停止向电网送电，不会对现有系统的正常运行产生影响。
图 新建光伏一次图
系统结构
本项目光伏电站配置一套综合自动化系统，采用安科瑞电气股份有限公司所提供的Acrel-Cloud1200分布式光伏电力监控系统具有保护、控制、通信、测量等功能，可实现光伏发电系统、开关站的全功能综合自动化管理。本项目逆变器、高低压设备等状态信号都要接入本监控系统。
本项目光伏电站监控系统包括两部分：站控层和就地层，网络结构为开放式分层、分布式结构。
监控系统通过以太网与就地层相连,就地层按照不同的功能、系统划分，以相对独立的方式分散在逆变器区域或箱变中，在站控层及网络失效的情况下，就地层仍能独立完成就地各电气设备的监测。计算机监控系统通过远动工作站GPRS公网与上海市电力公司实现数据通讯。
站控层由计算机网络连接的服务器、操作员站、远动站等组成，提供站内运行的人机界面，实现管理控制就地层设备等功能，形成全站监控、管理，并具备与远方控制通信的接口。
就地层设备由智能测控单元、网络系统通讯单元、逆变器数据采集单元、多功能电能表等构成，主要电气设备包括微机保护、防孤岛保护、电能质量在线监测装置、故障解列装置、多功能仪表、逆变器、箱变测控等设备。它直接采集处理现场的原始数据，通过网络传送给站控层监控主站，接收站控层发来的控制操作命令，经过有效性判断、闭锁检测、同步检测等，对设备进行操作控制。
每个光伏发电单元配带无线发射功能的数据采集装置，采集每组光伏组件数据，逆变器参数，测控装置、智能计量表计的数据，打包后通过无线网络传输给监控系统实现监视。
图 监控系统网络结构图
项目配置设备清单如下表所示：
表 方案设备列表
系统功能
光伏发电效率监测
通过现场测控单元、数据采集器采集有关信息，进行包括对数据合理性校验在内的各种预处理，实时更新数据库，其范围包括模拟量，数字量和脉冲量等。
（1）模拟量
模拟量包括电流、电压、有功、无功、频率、功率因数等电量数据和日照强度、风速、风向、温度、湿度、气压等非电量数据。
（2）数字量
数字量采集含逆变器运行状态、故障信号，开关、隔离开关以及接地刀闸的位置信号，保护动作信号、运行监视信号等。
图9 实时监测主界面图
分布式光伏电站运维管理
Acrel-Cloud1200分布式光伏电力监控系统报警处理分事故报警和预告报警。前者包括非操作引起的断路器跳闸和保护装置动作信号，后者包括一般设备变位、状态异常信息、模拟量越限/复限、计算机站控系统的各个部件、就地单元的状态异常等等。
（1）事故报警
事故报警发生时，公用事故报警器将立即发出音响报警，监控画面上用颜色改变和闪烁表示该设备变位，显示红色报警条文，打印机打印报警条文，数据转发装置向远方控制发送报警信息。事故报警通过手动或自动方式确认。
（2）预告报警
预告报警发生时，其处理方式除与事故报警处理相同外，音响和提供信息颜色可区别于事故报警。能有选择地向远方发送信息。
图 报警界面图
人机界面
能通过显示器对主要电气设备运行参数和设备状态进行监视，画面支持双屏显示，画面操作支持无级缩放，可以平滑漫游，具有导游图功能。具有网络拓扑分析功能，能对设备进行动态着色，确定带电设备的颜色。主要显示画面包括：
（1）运行监视图，包括显示设备运行状态、各主要电气量(电流、电压、频率、有功、无功)、环境数据(气温、湿度、气压、风速、风向、日照强度等)等的实时值；
（2）网络监视图，用图形方式及颜色变化显示出计算机监控系统的设备配置、连接状态；
（3）发电量实时监视图，通过柱状图及数据表直观的查看和对比每台逆变器实时发电量信息，可以通过链接查看和对比发电量曲线；
（4）发电单元监控图，显示每个发电单元详细信息，允许手动控制、和调节每个发电单元运行工况；
（5）各种保护信息及报表
（6）二次保护配置图，反映各套保护投切情况、整定值等
（7）控制操作过程记录及报表
（8）事故追忆记录报告或曲线、事故顺序记录报表
（9）趋势曲线图、棒状图
（10）各种统计及功能报表等。
图 人机界面一次图
结语
分布式光伏发电系统依靠清洁、可再生的特点广泛应用，但发电量呈显著的非稳定特性，这对电力系统的稳定运行和经济效益构成了调成，分布式光伏项目并网时需要接受调度主站系统的调控，助力用户、电网分布式光伏高比例有序并网，强化分布式光伏的统一管控，推动分布式光伏和大电网的协调运行，搭建数据透明、调控便捷、能源互动的新型分布式新能源调度管理体系。
参考文献
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【分布式光伏监控系统在公司屋顶光伏发电项目中应用】
随着全球对可再生能源的关注不断上升，特别是在新能源政策的推动下，屋顶光伏发电项目作为清洁能源利用的有效方式，受到越来越多企业的热烈欢迎。安科瑞电气股份有限公司，通过其先进的分布式光伏监控系统，积极推动屋顶光伏发电项目的实施与落地，彰显了其在新能源领域的性和先锋性。
一、背景分析：光伏发电的必要性在传统能源日益枯竭及环保要求的双重压力下，光伏发电作为一种可再生的能源解决方案，正逐渐成为企业和社会可持续发展的重要组成部分。根据《全国光伏发展规划》，到2030年，中国的光伏发电总装机容量预计将超过500GW，这为众多企业提供了巨大的市场机遇。
二、安科瑞电气的分布式光伏监控系统安科瑞电气开发的分布式光伏监控系统，具备实时监控、数据分析和远程管理等多项功能。该系统能够有效整合和分析各类光伏发电设备的数据，及时发现并解决潜在问题，提高整个发电系统的效率。
实时数据监控：系统能够实时监测光伏组件的发电量、运行状态、环境温度等信息，为企业提供全面的发电状况报告。
故障预警机制：系统设有智能故障预警，能够在设备出现异常时时间发出警报，确保及时处理，减少损失。
数据分析功能：提供可视化的数据分析工具，帮助企业从中获取深层次的洞察，优化发电策略，提高发电效率。
安科瑞电气在进行屋顶光伏项目时，遵循以下几个步骤，确保项目的高效实施：
需求分析：根据企业自身用电情况，进行全面的需求评估，合理规划光伏发电系统的容量。
系统设计：基于需求分析结果，提供量身定制的光伏系统设计方案，确保系统的可靠性与经济性。
设备选型：结合市场上新的光伏组件与逆变器技术，确保选用高效、安全、耐用的设备。
安装与调试：整个安装过程由团队负责，确保系统的安装符合技术标准，并进行详细的调试工作。
后期维护：项目实施后，将定期进行设备维护与监督，确保系统的长期稳定运行。
安科瑞电气的分布式光伏监控系统所具备的优势体现在多个方面：
成本控制：通过的数据监控与分析，帮助企业有效降低运营成本，提高经济效益。
环境友好：利用清洁的太阳能，减少了企业在生产过程中的碳排放，符合现代企业的绿色发展理念。
提升品牌形象：参与光伏项目的企业不仅能够实现节能减排，还能通过环保行动提升社会责任感，增强企业形象。
以某制造企业实施的屋顶光伏项目为例，该企业在安科瑞电气的帮助下，成功安装了100kW的光伏发电系统。通过分布式光伏监控系统的实时数据监控，该企业及时发现并解决了发电过程中出现的设备故障，避免了可观的经济损失。经过全年的数据分析，企业的电费成本下降了30%，实现了显著的投资回报。
六、未来展望：数字化与智能化随着科技的不断进步，安科瑞电气将继续推进分布式光伏监控系统的智能化与数字化进程。通过引入AI、大数据等前沿技术，对光伏发电系统进行更深层次的分析与优化，为企业提供更为的能源管理方案。在未来的可再生能源市场中，安科瑞电气必将继续发挥其技术优势，为更多企业提供的光伏发电解决方案。
七、分布式光伏监控系统在安科瑞电气的屋顶光伏发电项目中不仅提高了企业的能源利用效率，也提升了企业的经济效益和社会责任感。在当今“碳中和”目标愈发紧迫的背景下，屋顶光伏项目的重要性不言而喻。希望更多的企业能够关注到光伏发电的潜力，积极参与到可再生能源的使用中，共同为可持续发展贡献力量。
在全球能源变革的大背景下，分布式光伏发电作为一种清洁、可再生的能源形式，越来越受到重视。安科瑞电气股份有限公司积极响应这一趋势，充分利用自身技术优势，推出了一套集成化的分布式光伏监控系统，成功应用于公司屋顶光伏发电项目。这一系统不仅能够实时监测光伏发电的运行状态，还实现了数据的智能管理和分析，为公司提供了强有力的支持。
分布式光伏监控系统的核心功能安科瑞的分布式光伏监控系统通过先进的技术手段，实现了对光伏发电的全面监控。其核心功能包括：
实时监控：系统能够实时采集光伏组件的发电数据，监控发电效率与状态，确保系统始终在zuijia工作状态。
数据分析：通过对历史数据的分析，系统能够识别出发电的规律和异常情况，为后续的运维工作提供科学依据。
预警机制：系统能够在出现故障或异常情况时，及时发出预警，保障发电的持续性和安全性。
设备管理：监控系统支持设备的远程管理，帮助运维人员及时进行故障排查和维护。
在公司屋顶光伏发电项目中，该监控系统的应用极大地提高了发电系统的效率。地处能源创新中心的安科瑞电气，不仅是在技术上追求zhuoyue，更是在项目实施过程中，充分考虑到环保和经济效益，增强了分布式光伏发电的应用前景。
具体来说，系统在以下几个方面展现了显著优势：
环境友好：分布式光伏发电利用了屋顶闲置空间，有效减少了对土地的占用，并且有效降低了碳排放。
经济保障：通过系统对发电效率的监控和分析，公司能够合理安排用电时间策略，降低电费开支。
可扩展性：该监控系统具有较强的可扩展性，可以根据公司需求，逐步扩大光伏发电规模。
随着技术的不断进步，分布式光伏发电监控系统将迎来更大的发展机遇。安科瑞电气在此方面的研究与开发将更加深入，未来可能会引入更多的智能化元素，如人工智能算法来优化发电预测和管理。
例如，在数据处理方面，系统可以通过机器学习不断提高发电模式的预测准确性，从而为公司的能源管理提供更为完善的解决方案。依托安科瑞电气在能源物联网领域的技术积累，可以实现更为全面的系统集成和自动化。
成功案例与用户反馈公司在多个项目实施中，均得到了客户的积极反馈和认可。例如，在某大型商业建筑中应用了安科瑞的分布式光伏监控系统后，发电效率提高了15%，年发电量增加了近20%。用户反馈称，系统的实时监控功能让他们对用电状况有了全面了解，增加了对能源管理的信心。
系统也帮助客户减少了运维成本，优化了电力使用结构，整体实现了更高的经济效益。这不仅提升了公司在市场上的竞争力，也为可再生能源的发展做出了积极贡献。
与展望安科瑞电气股份有限公司通过投入分布式光伏监控系统的研发和应用，展示了其在新能源领域的技术实力与行业责任。未来，随着政策的支持和技术的不断进步，光伏发电将会迎来更大的市场机遇。
安科瑞电气将继续致力于为客户提供更优质的解决方案，推动新能源产业的发展。在配合政府的绿色能源政策下，分布式光伏监控系统的普及将为企业和社会带来显著的经济与环境效益。
如您对分布式光伏监控系统及其他相关产品服务感兴趣，欢迎了解更多安科瑞电气的解决方案，让我们共同为可再生能源的未来贡献力量。
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