安科瑞 呂夢怡

18706162527

摘 要：為實現我國提出的雙碳目標，推動能源結構轉型，分布式光伏作為新能源的重要組成部分，發揮著至關重要的作用。分布式光伏作為一種清潔的新能源形式，不僅有助于實現能源的可持續發展，還能通過“自發自用余電上網”的方式，提高能源利用效率，降低碳排放。通過對分布式光伏項目的推廣，可以有效促進我國能源結構的優化，實現環境保護與經濟發展的雙贏，為構建綠色、低碳的可持續發展社會貢獻力量。

關鍵詞：新能源；分布式光伏；“自發自用余電上網”；綠色、低碳

一、概述

自 20 世紀后期，隨著社會高速發展，傳統大電網供電模式雖能滿足大部分用戶的基礎用電需求，但逐漸暴露出諸多局限性。由于電能資源在空間和時間維度上的分配不均衡，加之不同區域、不同類型用戶的用電需求呈現顯著的差異化與階段性特征，大電網供電靈活性不足的問題日益凸顯。與之形成鮮明對比的是，分布式光伏發電憑借不受地理條件限制的靈活特性，成為彌補大電網供電短板的重要解決方案。

分布式電源光伏發電系統，是一種以光伏發電為核心的分布式電源技術。該系統通過太陽能電池、逆變器、控制器及蓄電池等關鍵設備，實現光電轉換與電能存儲，具備使用壽命長達 8 萬小時、可靠性高、可獨立運行、應用場景廣泛等顯著優勢，并且支持并網運行，能夠有效實現對大電網用電的靈活調配與補充，成為現代能源體系的重要組成部分。

六安市德天建材有限公司屋頂光伏發電項目積極響應國家 “優化能源結構，構建清潔可靠能源體系” 的戰略號召，是具有示范意義的分布式光伏發電項目。項目選址于六安市裕安區高新技術產業開發區潤南路與工業路交叉口的廠區內，充分利用現有廠房屋頂空間，規劃建設總規模約 5.5MWp 的分布式光伏發電系統，項目建成后將由六安市城郊供電公司統一管理運維。

本期工程選用光伏組件，裝機總容量達 3.79MW，采用 “自發自用，余電上網” 的電量結算模式，預計于 2024 年 10 月底建成投產。在技術方案層面，項目二次設計采用安科瑞 Acrel-1000DP 分布式光伏監控系統解決方案，并基于國產凝思操作系統搭建光伏監控平臺，確保本地保護與監控系統具備更高的穩定性和可靠性。

本項目的實施，不僅為企業提供了清潔、可再生的電力能源，顯著降低了對傳統化石能源的依賴，同時也將大幅減少碳排放，對推動區域能源結構轉型、實現 “雙碳” 目標具有積極示范效應。本文將圍繞項目的接入系統方案論證、繼電保護及安全自動裝置設計、系統通信架構規劃、調度自動化方案研究等核心內容展開詳細闡述。

圖1項目現場圖

二、解決方案

本項目為屋頂分布式光伏項目，該期項目的容量為3.79MW，項目采用自發自用余電上網的消納方式。利用原有的電源點作為光伏高壓并網點并入電網端，并網點設置光伏出線柜柜，計量柜，PT柜，光伏集線柜1，光伏集線柜2，站用變柜，SVG出線柜。新增的光伏系統配置自動化系統，實時采集并網信息，信息上傳至當地調控中心DMS系統。光伏發電逆變器電源電壓為1000V，經箱變升壓變升壓至10kV后,通過高壓電纜接入新增的10kV光伏進線柜,通過并網柜并入原10kV市電高壓柜。項目采用Acrel-1000DP光伏監控平臺，操作使用了國產凝思系統。監控平臺具有對全站數據的實時觀測、事故告警提示等功能。

圖2項目一次圖

三、技術方案

本項目一期規模約為3.79MWp，利用廠房屋頂建設光伏發電系統，關鍵設備光伏組件、逆變器、變壓器等采用國內知名產品。分布式光伏系統所發電量采用就地消納，自發自用，余電上網。本項目光伏發電系統所輸出的直流電經組串式逆變器轉換成交流電后，就地升壓至10KV，經開關柜通過1回出線接入至廠區10KV進線母線的用戶側，實現并網，供廠區負荷使用。結合上級變電站35KV電廠103線可接入容量為3799.12KW，本工程交流側并網上送容量不應超過3799.12KW。根據屋面的勘查情況考慮，確定本光伏項目的建造容量為3790kWp為宜。

1.升壓變壓器及高低壓配電設備

本項目配備1臺三相交流1600KVA的干式變壓器、一臺三相交流2000KVA的干式變壓器。額定電壓10.5±2×2.5%/0.8kV。交流頻率為50Hz,可以戶外使用，能效等級滿足國家規范要求。

2.繼電保護及安全自動裝置

本光伏電站內主要電氣設備采用微機保護，以滿足信息上送。元件保護按照《繼電保護和安全自動裝置技術規程》（GB14285－2006）配置。

1）并網線路繼電保護及安全自動裝置

分布式光伏項目線路發生短路故障時，線路保護應快速動作，瞬時跳開相應并網點斷路器，滿足全線故障快速可靠切除故障的要求。安裝光伏發電項目的用戶變電站10kV母線應配置故障解列裝置，實現頻率電壓異常緊急控制功能，跳開相應斷路器（專用開關）。

2）防孤島檢測

分布式光伏項目逆變器需要具備快速檢測孤島且監測到孤島后立即斷開與電網連接的能力，其防孤島方案應與繼電保護配置、安全自動裝置和低電壓檢測裝置等相配合，時間上相匹配。該逆變器防孤島檢測策略應符合國家電網的相應規定。

3）電能質量監測裝置

分布式光伏項目對接入國網的電能質量有著相應的要求。根據國家標準，光伏發電項目的電能質量應符合《GB/T 15543-2008 光伏發電系統接入電網技術規定》等相關標準。這些標準規定了光伏發電系統接入電網的電能質量參數，包括電壓、電流、頻率、諧波含量等，以確保光伏發電系統與電網的穩定運行和電能質量的可靠性。

電能質量在線監測裝置遵照IEC61000-4-30《測試和測量技術-電能質量測量方法》中規定的各電能質量指標的測量方法進行測量，集諧波分析、波形采樣、電壓暫降/暫升/終端、善變監測、電壓不平衡度監測、事件記錄、測量控制等功能為一體。能夠實時的監測匯入電網的電能的電參量數據，裝置在電能質量指標參數測量方法的標準化和指標參數的測量精度以及時鐘同步、事件告警功能等各個方面均達到了國家標準A級要求，能夠滿足通過0.4-35KV電壓等級并網的分布式光伏發電系統要求。

圖3新建光伏一次圖

四、系統結構

本項目光伏電站配置安科瑞電氣股份有限公司的 Acrel-1000DP 分布式光伏電力監控系統作為綜合自動化系統，具備保護、控制、通信、測量等功能，可實現光伏發電系統及開關站的全功能綜合自動化管理，項目內逆變器、高低壓設備等狀態信號均接入該監控系統；系統采用開放式分層、分布式網絡結構，包含站控層和就地層兩部分，監控系統通過以太網與就地層相連，就地層按功能和系統劃分，以相對獨立的方式分散部署在逆變器區域或箱變中，即使站控層及網絡失效，就地層仍可獨立完成就地各電氣設備的監測，計算機監控系統經 GPRS 無線傳輸至遠動工作站，從而與六安市電力公司實現數據通訊；站控層由服務器、操作員站、遠動站等通過計算機網絡連接組成，提供站內運行人機界面，實現對就地層設備的管理控制，形成全站監控管理中心，并具備與遠方控制中心通信的接口；就地層設備由智能測控單元、網絡系統通訊單元、逆變器數據采集單元、多功能電能表等構成，涵蓋匯流柜（依實際設計配置）、逆變器、箱變、并網開關等主要電氣設備，負責直接采集處理現場原始數據并通過網絡上傳至站控層監控主站，同時接收站控層控制操作命令，經有效性判斷、閉鎖檢測、同步檢測后執行設備操作；站控層與就地層間采用 GPRS 無線通訊網絡，每個光伏發電單元通過 RS485 有線協議與發電裝置通訊，采集光伏組件數據、逆變器參數及測控裝置、智能計量表計數據，打包后經無線網絡傳輸至監控系統實現實時監視。

圖4監控系統網絡結構圖

五、系統功能

1. 主接線圖

在此界面為項目一次設計圖，可以查看直接保護裝置的電量參數，監視斷路器和手車的狀態。裝置在遠方狀態時可以遙控斷路器的分合，實時監測廠站數據，能夠及時的發現異常告警，便于及時做出相應的處理。

圖5主接線界面圖

2.電能報表

在監控軟件中可以點擊查看光伏發電項目的電能報表，報表可以使用打印機打印出，可清晰的查看歷史發電量。

圖6電能報表界面圖

3.直流屏監視界面

此界面可實時監視直流屏的電參量、通訊狀態以及開關量狀態。用于監視直流屏的狀態，及時發現異常狀態，發出報警信息。

圖7直流屏監視界面圖

4.電能質量在線監視界面

在電能質量監控圖中，可以直接查看電能質量裝置的運行狀態、電流電壓總有效值、電壓波動、電壓總畸變、正反向有功電能、有功、無功功率等電能質量信息。可以根據這些信息監測現場電能的質量，及時的做出應對方案

圖8電能質量在線監視界面圖

5.實時曲線監視界面

在實時曲線界面，可以為用戶顯示實時數據，用戶可以選擇想要查看的數據，用戶可以同時選擇至多四個數據進行實時對比。

圖9并網柜監視界面圖

六、結語

我國政府正積極推進“十二五”光伏發展規劃的實現。我國到“十二五”末，光伏國內裝機總量目標將由先前的15GW提升到40GW，鼓勵超額完成規劃目標，并且國家將大力支持、推進各類型分布式電站建設。[3]助力用戶、電網分布式光伏高比例有序并網，強化分布式光伏的統一管控，推動分布式光伏和大電網的協調運行，搭建數據透明、調控便捷、能源互動的新型分布式新能源調度管理體系。在未來的發展中，我們將繼續努力，為推動可再生能源的發展和應用做出更大的貢獻。同時，我們也將不斷提高技術水平和管理水平，確保項目的順利實施和運行，為社會和環境的可持續發展做出積極貢獻。

審核編輯 黃宇