摘要

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)其核心特點是發(fā)電設(shè)備靠近用電負(fù)荷中心，通常安裝在屋頂、建筑立面或閑置空地上，截至2025年，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)在全球和中國范圍內(nèi)取得了顯著發(fā)展，成為能源轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展的重要推動力量。

國家能源局于2025年1月發(fā)布了《分布式光伏發(fā)電開發(fā)建設(shè)管理辦法》，對分布式光伏的分類、上網(wǎng)模式、備案管理、電網(wǎng)接入等進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定，未來分布式光伏將進(jìn)一步向規(guī)范化、差異化和市場化方向發(fā)展，助力“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn)與新型電力系統(tǒng)構(gòu)建。

為響應(yīng)政策要求，需在分布式光伏發(fā)電站部署監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)運維成本優(yōu)化、能源效率提升及碳排放降低，為清潔能源轉(zhuǎn)型提供技術(shù)支撐。本文以嘉興亨泰新能源有限公司的2996.37KWP分布式光伏項目為例，探討了安科瑞Acrel-1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用。

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項目概述

嘉興亨泰新能源有限公司的2996.37KWP分布式光伏項目（以下稱“本項目”）位于浙江省嘉興市秀洲區(qū)王江涇鎮(zhèn)新橋社區(qū)南虹路工業(yè)區(qū)，利用嘉興市鳴竣紡織有限公司屋頂建設(shè)光伏電站，采用接入方式為接入用戶側(cè)，采用電纜并網(wǎng)至廠區(qū)原有配電房10kV母線，并網(wǎng)電壓等級為10kV，并網(wǎng)點1個，分布式發(fā)電消納方式采用自發(fā)自用、余電上網(wǎng)。

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用電現(xiàn)狀

嘉興市鳴竣紡織有限公司當(dāng)前供配電系統(tǒng)為1臺630kVA和2臺1600kVA變壓器以及1臺1470kVA電動機，主供電源進(jìn)線由110kV王江涇變10kV鳴竣142線提供。用戶供配電系統(tǒng)簡圖如下：

圖2.1 一次主接線圖（現(xiàn)狀）

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分布式光伏設(shè)計

本項目容量2996.37kWp，利用嘉興市鳴竣紡織有限公司屋頂建設(shè)光伏電站，鋪設(shè)5122塊585Wp單晶硅太陽能光伏組件，通過4臺196kW、2臺250kW和5臺300kW的組串式逆變器，逆變輸出后匯總后再接入1臺3150kVA的升壓變，形成就地逆變-升壓方式，以1回10kV線路接至廠區(qū)原有配電房10kV母線。

圖3.1 光伏接入系統(tǒng)示意圖

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技術(shù)方案

本項目配置了Acrel-1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對光伏電站的集中管理，包括設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測、故障報警、運行參數(shù)設(shè)置等，并通過遠(yuǎn)動網(wǎng)關(guān)將光伏電站的信息上傳到調(diào)度中心。

本期工程在嘉興市鳴竣紡織有限公司廠區(qū)內(nèi)新建1臺升壓變壓器，配套建設(shè)并網(wǎng)點光伏開關(guān)站，站內(nèi)配置4臺高壓柜、1面交直流電源屏、1面綜合自動化保護(hù)屏及1面遠(yuǎn)動通信屏。在箱式升壓變處配置箱變測控裝置，并網(wǎng)點開關(guān)處裝設(shè)方向過流保護(hù)裝置（故障時聯(lián)動跳開本側(cè)斷路器），光伏電站側(cè)配置故障解列裝置（異常時執(zhí)行光伏并網(wǎng)點跳閘），并網(wǎng)點同步配置電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置及防孤島保護(hù)裝置，形成完整的電氣保護(hù)及監(jiān)測體系。

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二次電氣設(shè)備

1）線路保護(hù)裝置

線路保護(hù)裝置主要功能是確保電氣設(shè)備的安全運行。裝置實時監(jiān)測電流、電壓等電氣參數(shù)，一旦檢測到異常，如過載、短路或接地故障，線路保護(hù)裝置會迅速切斷電源，從而防止設(shè)備損壞和火災(zāi)風(fēng)險。

2）防孤島裝置

在電網(wǎng)失電的情況下，分布式電源未能夠及時與電網(wǎng)斷開連接，會形成孤島狀態(tài)，這種狀態(tài)可能造成分布式電源不可控、電網(wǎng)恢復(fù)時的電壓和頻率不匹配等問題。防孤島裝置通過實時監(jiān)測電網(wǎng)狀態(tài)，一旦檢測到電網(wǎng)斷電，能夠在規(guī)定的時間內(nèi)迅速切斷分布式電源與電網(wǎng)的連接，同時，防孤島裝置還具有多種保護(hù)功能，如高頻、低頻、過電壓、低電壓保護(hù)等，能全面保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

3）故障解列裝置

裝置能夠監(jiān)測電網(wǎng)的實時狀態(tài)，一旦檢測到異?；蚬收?a target="_blank">信號，如短路、過載等，它會立即啟動，將故障儲能單元或設(shè)備與電網(wǎng)斷開，既能防止故障設(shè)備對電網(wǎng)造成進(jìn)一步損害，也確保其他正常運行的儲能單元繼續(xù)供電，保障用戶的電力需求。

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電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置

電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置能夠?qū)崟r監(jiān)測儲能站接入電網(wǎng)后的電能質(zhì)量，包括電壓偏差、頻率偏差、諧波含量、三相不平衡度等關(guān)鍵指標(biāo)。通過高精度的測量與分析，它能夠及時發(fā)現(xiàn)電能質(zhì)量問題，如電壓波動、諧波污染等，為運維人員提供及時的告警信息，此外，電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置的數(shù)據(jù)記錄功能還可為后續(xù)的故障排查和電能質(zhì)量治理提供有力支持。

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遠(yuǎn)動信息傳輸

本項目信息傳輸采用光纖通信方式。根據(jù)光伏電站接入原則，嘉興市鳴竣紡織有限公司的相關(guān)業(yè)務(wù)通過光電一體化設(shè)備傳送至110kV王江涇變，經(jīng)王江涇變SDH傳輸設(shè)備接入嘉興供電公司光纖環(huán)網(wǎng)A平面，建設(shè)嘉興市鳴竣紡織有限公司至嘉興調(diào)度的通信通道。

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系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本項使用基于國產(chǎn)操作系統(tǒng)的分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)Acrel-1000DP，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用分層分布式，分成站控層、通信層和設(shè)備層。

站控層負(fù)責(zé)對整個系統(tǒng)進(jìn)行集中管理和控制。操作員可以實時監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與處理，從而實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的智能調(diào)度與優(yōu)化。

通信層負(fù)責(zé)信息傳遞與數(shù)據(jù)交互，確保各個設(shè)備和系統(tǒng)組件之間能夠無縫連接和協(xié)同工作，此外，通信層還可以支持多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，適應(yīng)不同規(guī)模和需求的應(yīng)用場景，保證系統(tǒng)的靈活性和可擴展性。

設(shè)備層涵蓋了各種傳感器、執(zhí)行器和控制器等硬件設(shè)備。這些設(shè)備負(fù)責(zé)采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)并執(zhí)行控制指令，是實現(xiàn)自動化操作的核心。

圖5.1系統(tǒng)拓?fù)鋱D

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現(xiàn)場照片

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系統(tǒng)功能

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實時監(jiān)測

系統(tǒng)可以直觀的展示新建光伏電站的一次系統(tǒng)圖，實時顯示采集到的各類數(shù)據(jù)，包括電站內(nèi)開關(guān)柜和故障解列、防孤島裝置等二次設(shè)備的電壓、電流、功率等關(guān)鍵參數(shù)，以及開關(guān)柜內(nèi)斷路器、手車的分合狀態(tài)等。

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逆變器監(jiān)測

逆變器數(shù)據(jù)監(jiān)測功能是光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)中的一個關(guān)鍵組成部分，它負(fù)責(zé)收集、分析和處理逆變器的運行數(shù)據(jù)，包括電壓、電流、功率和溫度等參數(shù)，以確保光伏發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和最優(yōu)性能，通過數(shù)據(jù)監(jiān)測，用戶可以及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)異常，進(jìn)行故障診斷與維護(hù)，提高系統(tǒng)的整體效率與可靠性。

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電能質(zhì)量在線監(jiān)測

系統(tǒng)可以對整個供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量包括穩(wěn)態(tài)狀態(tài)和暫態(tài)狀態(tài)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測，使管理人員實時掌握供電系統(tǒng)電能質(zhì)量情況，以便及時發(fā)現(xiàn)和消除供電不穩(wěn)定因素。在供電系統(tǒng)主界面上應(yīng)能實時顯示各電能質(zhì)量監(jiān)測點的監(jiān)測裝置通信狀態(tài)、各監(jiān)測點的A/B/C相電壓總畸變率、三相電壓不平衡度百分比和正序/負(fù)序/零序電壓值、三相電流不平衡度百分比和正序/負(fù)序/零序電流值。

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調(diào)度上傳

系統(tǒng)采用專網(wǎng)方式配置獨立遠(yuǎn)動裝置，將采集到的光伏電站信息安全上傳至嘉興調(diào)度。在系統(tǒng)側(cè)配置1套光電一體化設(shè)備，相關(guān)業(yè)務(wù)通過以太網(wǎng)方式傳送至王江經(jīng)變，再經(jīng)110kV王江涇變轉(zhuǎn)接至SDH傳輸設(shè)備，經(jīng)過嘉興供電公司光纖環(huán)網(wǎng)A平面?zhèn)魉椭良闻d調(diào)度，組織光伏站至配調(diào)和嘉興區(qū)域分布式電源調(diào)控系統(tǒng)的通信通道。

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結(jié)語

分布式屋頂光伏作為清潔能源領(lǐng)域的關(guān)鍵應(yīng)用形式，近年來在全球范圍內(nèi)實現(xiàn)了規(guī)?；瘧?yīng)用，通過在建筑頂部空間鋪設(shè)光伏組件實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，構(gòu)建了自發(fā)自用、余電上網(wǎng)等多種上網(wǎng)模式。

Acrel-1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用顯著提升了發(fā)電站的管理效能，用戶可通過通過實時采集、分析和處理光伏發(fā)電站的數(shù)據(jù)，對整個發(fā)電過程進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)控和管理，確保發(fā)電系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、高效運行，同時，該系統(tǒng)還具備強大的數(shù)據(jù)分析能力，可以為運營維護(hù)提供科學(xué)依據(jù)，優(yōu)化光伏發(fā)電的整體性能，這不僅提升了光伏發(fā)電的經(jīng)濟效益，也為可再生能源的廣泛應(yīng)用奠定了堅實的基礎(chǔ)。

審核編輯 黃宇