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摘要:結(jié)合*家政策闡述了國內(nèi)分布式光伏電站運維現(xiàn)狀,討論了現(xiàn)行條件下分布式光伏電站運維的商業(yè)模式和分布式光伏電站運維中涉及到的部分關(guān)鍵技術(shù),分析未來光伏電站運維的發(fā)展方向,為光伏電站技術(shù)及運維人員提供一定的參考。
關(guān)鍵詞:分布式光伏;運維;商業(yè)模式;趨勢
0引言
太陽能發(fā)電是新能源開發(fā)利用的主要方向之一,而分布式光伏電站以其裝機容量小、初始投資和后期運維成本低、建設(shè)周期短、能夠?qū)崿F(xiàn)就近供電等特點決定了它是當(dāng)前太陽能在用電側(cè)大規(guī)模直接開發(fā)利用的*佳途徑,然而分布式光伏電站的運維與傳統(tǒng)電站的運維W全不同,對電站的管理是個很大的挑戰(zhàn)。本文以分布式光伏電站的運維為主題,結(jié)合*家政策闡述了國內(nèi)分布式光伏電站運維現(xiàn)狀;討論了分布式光伏電站運維模式,分析了三種典型的運維模式———秀湖模式、林洋模式及愛康模式;概括了光伏電站運維中涉及到的部分關(guān)鍵技術(shù)及分布式光伏電站運維未來的發(fā)展趨勢,并從中“互聯(lián)網(wǎng)+”“大數(shù)據(jù)”及“物聯(lián)
網(wǎng)”三個方面進(jìn)行分析討論。
1分布式光伏運維的政策及發(fā)展現(xiàn)狀
分布式光伏借助裝機容量小、初始投資和后期運維成本低、建設(shè)周期短、能夠?qū)崿F(xiàn)就近供電等優(yōu)勢逐漸走入人們的視野。光伏發(fā)電的特點決定了光伏未來的主要應(yīng)用方向是分布式,一旦度電成本低于工商業(yè)用電價格,分布式光伏將首先在工商業(yè)領(lǐng)域迅速推廣,行業(yè)的成長性將*底爆發(fā)。
目前,國內(nèi)扶持分布式的發(fā)展方向非常明確,各*家標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)致光伏發(fā)電效率的降低和安全事故頻發(fā),分布式光伏電站亟需從技術(shù)層面解決運維的瓶頸問題,結(jié)合網(wǎng)絡(luò)及智能技術(shù)的發(fā)展,光伏電站的運維開始趨于標(biāo)準(zhǔn)化和智能化,一站式監(jiān)控、實時監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用使電站的運維管理更*效、便捷和*確。
2分布式光伏運維的商業(yè)模式
目前,中國分布式光伏電站運行維護(hù)技術(shù)復(fù)雜,相關(guān)補償機制不完善,且尚未形成確保分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、*效運行、提高能源利用率的運行維護(hù)管理模式。目前國內(nèi)企業(yè)通過不同的商業(yè)模式創(chuàng)新逐步解決這一問題,典型的主要有秀湖模式、林洋模式、愛康模式。
2.1秀湖模式
為解決多家企業(yè)的電費結(jié)算問題,嘉興市秀湖區(qū)浙江科技孵化園園區(qū)管委會成立針對園區(qū)分布式電站的專業(yè)運維公司,接受園區(qū)內(nèi)所有光伏電站投資企業(yè)的委托,提供光伏電站的運營、維護(hù)、電費收取結(jié)算等服務(wù)。同時,收取0.02元/(kW·h)設(shè)立統(tǒng)籌運維基金,專項用于電站建成以后因屋頂局部改建而產(chǎn)生的費用等。在這一模式下,分布式開發(fā)商解決了電費結(jié)算問題,園區(qū)*府分享到了園區(qū)內(nèi)分布式電站建設(shè)的收益,實現(xiàn)互利共贏。
2.2林洋模式
林洋電子通過與電網(wǎng)合作,以運營和總承包(EPC)兩種模式參與分布式電站建設(shè)。在運營模式方面,公司與電網(wǎng)旗下公司成立合資公司,其中由公司控股,投資建設(shè)分布式電站,公司負(fù)責(zé)電站日常運營,由電網(wǎng)負(fù)責(zé)電費結(jié)算等。在EPC模式方面,公司與電網(wǎng)旗下公司成立合資公司,其中由電網(wǎng)公司控股,投資建設(shè)分布式電站,公司主要以EPC的形式介入,實現(xiàn)一次性EPC收入。
2.3愛康模式
愛康科技通過與企業(yè)簽訂購售電合同的模式,進(jìn)行分布式電站開發(fā)。同時,與當(dāng)期電網(wǎng)簽訂合作協(xié)議,*要時依托電網(wǎng)進(jìn)行電費結(jié)算,能夠有效規(guī)避結(jié)算風(fēng)險。以上三種典型運維模式各有優(yōu)缺點,對比分析如表1所示。
3分布式光伏運維關(guān)鍵技術(shù)
3.1系統(tǒng)定位
在配電網(wǎng)接入的基礎(chǔ)上,構(gòu)建基于分布式電源的智能配電網(wǎng):a)實現(xiàn)與調(diào)度系統(tǒng)的雙向交互;b)兼作地區(qū)調(diào)度備用監(jiān)控*心。該方案既能與地調(diào)融合,又能起到對原先系統(tǒng)的升級作用,一舉兩得。
3.2監(jiān)控終端解決方案
分布式光伏電源投入較小,如何在充分壓縮監(jiān)控終端成本的基礎(chǔ)上實現(xiàn)分布式光伏電源的保護(hù)、測控等功能成為關(guān)鍵。集成多種傳統(tǒng)裝置功能的分布式光伏并網(wǎng)接口裝置高集成度、低成本的并網(wǎng)接口裝置,可以解決監(jiān)控終端成本問題。另外,接口裝置*須整合符合電監(jiān)會要求的信息加密功能,解決分布式光伏電源接入帶來的信息安全問題。
3.3監(jiān)控通信通道解決方案
分布式光伏電源投入較小,如何避免挖溝、埋光纖等耗資巨大的工程,降低通信通道建設(shè)成本是另外一個關(guān)鍵。無線通訊技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到4G時代,為解決通信通道建設(shè)成本問題,利用無線網(wǎng)絡(luò)傳輸分布式光伏監(jiān)控信息是*由之路。
3.4信息安q解決方案
信息安q解決方案是在終端、主站加裝加密卡(軟件),常用的解決方案有:a)在并網(wǎng)接口裝置中安裝加密卡;b)在主站前置服務(wù)器上安裝加密軟件;c)加密卡和加密軟件均獲得電監(jiān)會頒發(fā)的安全認(rèn)證。
3.5智能型反孤島技術(shù)
網(wǎng)側(cè)孤島自動檢測技術(shù)通過檢測上級斷路器/開關(guān)狀態(tài)和線路電壓,自動判斷識別非計劃孤島,控制操作開關(guān)自動投切擾動負(fù)載,破壞非計劃孤島運行,并將孤島信息、開關(guān)動作信息等上傳至配網(wǎng)管理系統(tǒng),可以為電力檢修作支撐。
3.6含儲能的分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)對配電網(wǎng)的調(diào)峰
利用兩級式微型逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),將蓄電池并接于中間直流母線。前級升壓電路控制光伏電池板的輸出,實現(xiàn)*大功率跟蹤控制,以提高太陽能利用率。后級為反激逆變器,實現(xiàn)對蓄電池的充放電控制及并網(wǎng)逆變控制,使逆變器始終工作在高功率狀態(tài),達(dá)到提高逆變器運行效率和實現(xiàn)電網(wǎng)負(fù)荷削峰填谷的目的。
4分布式光伏運維的未來發(fā)展趨勢
2016年以來,在電價逐步下調(diào)的大背景之下,降本增效成為了光伏行業(yè)的主旋律。在此期間,將大數(shù)據(jù)、云計算、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等高新技術(shù)與傳統(tǒng)光伏運營管理技術(shù)相結(jié)合的電站智能運維正逐步成為業(yè)界關(guān)注的焦點。
4.1互聯(lián)網(wǎng)+
互聯(lián)網(wǎng)+分布式光伏發(fā)電監(jiān)控運維平臺通過對實時運行數(shù)據(jù)的采集、計算、處理、分析、存儲,結(jié)合天氣狀況對發(fā)電數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘分析,建立業(yè)務(wù)專家知識庫,實現(xiàn)一鍵體檢、自動巡檢等體檢服務(wù),及時發(fā)現(xiàn)電站運行故障或隱患,并基于消息推送技術(shù)、智能化派單技術(shù)完成自動化運維服務(wù),提高光伏電站的發(fā)電效率,增加用戶的發(fā)電收益。其中,一鍵體檢、自動巡檢、大數(shù)據(jù)分析*方位電站檢查服務(wù)采用獨立任務(wù)體方式控制,可擴(kuò)展性強,適應(yīng)不同業(yè)務(wù)的需求,內(nèi)存采用緩存技術(shù)提高了任務(wù)處理、訪問效率,減輕了服務(wù)器壓力。
4.2大數(shù)據(jù)
國務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導(dǎo)意見》針對“互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源”專項中指出,推進(jìn)能源生產(chǎn)智能化鼓勵能源企業(yè)運用大數(shù)據(jù)技術(shù)對設(shè)備狀態(tài)、電能負(fù)載等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析挖掘與預(yù)測,開展*準(zhǔn)調(diào)度、故障判斷和預(yù)測性維護(hù),提高能源利用效率和安全穩(wěn)定運行水平;建設(shè)分布式能源網(wǎng)絡(luò),構(gòu)建智能化電力運行監(jiān)測、管理技術(shù)平臺,使電力設(shè)備和用電終端基于互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行雙向通信和智能調(diào)控,實現(xiàn)分布式電源的及時有效接入,逐步建成開放共享的能源網(wǎng)絡(luò)。
對于光伏領(lǐng)域來說,要實現(xiàn)光伏設(shè)備的數(shù)字化和智能化,就需要利用計算機軟件技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、遠(yuǎn)程實時監(jiān)測技術(shù)、遠(yuǎn)程診斷技術(shù)、通信技術(shù)等,建立起一套*效、穩(wěn)定的光伏電站遠(yuǎn)程監(jiān)測/診斷系統(tǒng),從而為光伏電站的正常運行和維護(hù)提供技術(shù)保障?!肮夥髷?shù)據(jù)+監(jiān)測/診斷”可為光伏系統(tǒng)的科學(xué)研究提供有用數(shù)據(jù);可提高光伏電站的運行水平,從而降低光伏企業(yè)的運行維護(hù)成本,提升光伏電站的發(fā)電效益;可優(yōu)化光伏企業(yè)的業(yè)務(wù)流程,使生產(chǎn)運行過程的資源與活動得到合理安排,進(jìn)而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和市場競爭力。
4.3物聯(lián)網(wǎng)
物聯(lián)網(wǎng),就是物物互聯(lián)。通過不同的傳感網(wǎng)絡(luò),將信息傳感設(shè)備相互連接形成物品與物品的分布式系統(tǒng),從而實現(xiàn)物品感知、識別、位置跟蹤等功能。
遠(yuǎn)程抄表主要是通過遠(yuǎn)程智能終端的計量和數(shù)據(jù)采集,并通過網(wǎng)絡(luò)或其他傳輸方式傳送到特定系統(tǒng)的一種抄表方式,并在系統(tǒng)中完成其他形式的操作。
遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)工作周期通常以年為單位計算,關(guān)鍵設(shè)備需要24h實時監(jiān)測,而復(fù)雜的現(xiàn)場環(huán)境決定要從系統(tǒng)功能、體系架構(gòu)、軟硬件系統(tǒng)的穩(wěn)定性、設(shè)備功耗等角度進(jìn)行評價,以智能化、小型化的監(jiān)控系統(tǒng)為設(shè)計宗旨。而嵌入式系統(tǒng)則迎合了微型化、智能化的發(fā)展趨勢,為遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的建設(shè)提供了有效途徑,嵌入式系統(tǒng)已成為遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)發(fā)展的方向之一。
嵌入式系統(tǒng)采用物聯(lián)網(wǎng)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)、電力線低壓載波網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)w全能滿足電力系統(tǒng)遠(yuǎn)程抄表的各項要求,保證電能量數(shù)據(jù)采集與存儲的及時、可靠、準(zhǔn)確。
5Acrel-2000MG充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)
5.1平臺概述
Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng),是我司根據(jù)新型電力系統(tǒng)下微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)與微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的要求,總結(jié)國內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的*進(jìn)經(jīng)驗,專門研制出的企業(yè)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)滿足光伏系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電、儲能系統(tǒng)以及充電站的接入,*進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析,直接監(jiān)視光伏、風(fēng)能、儲能系統(tǒng)、充電站運行狀態(tài)及健康狀況,是一個集監(jiān)控系統(tǒng)、能量管理為一體的管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)在安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上以經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運行為目標(biāo),促進(jìn)可再生能源應(yīng)用,提高電網(wǎng)運行穩(wěn)定性、補償負(fù)荷波動;有效實現(xiàn)用戶側(cè)的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負(fù)荷,提高電力設(shè)備運行效率、降低供電成本。為企業(yè)微電網(wǎng)能量管理提供安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運行提供了全新的解決方案。
微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)應(yīng)采用分層分布式結(jié)構(gòu),整個能量管理系統(tǒng)在物理上分為三個層:設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通信層和站控層。站級通信網(wǎng)絡(luò)采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)及TCP/IP通信協(xié)議,物理媒介可以為光纖、網(wǎng)線、屏蔽雙絞線等。系統(tǒng)支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。
5.2平臺適用場合
系統(tǒng)可應(yīng)用于城市、高速公路、工業(yè)園區(qū)、工商業(yè)區(qū)、居民區(qū)、智能建筑、海島、無電地區(qū)可再生能源系統(tǒng)監(jiān)控和能量管理需求。
5.3系統(tǒng)架構(gòu)
本平臺采用分層分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計,即站控層、網(wǎng)絡(luò)層和設(shè)備層,詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下:
圖1典型微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)組網(wǎng)方式
6充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)解決方案
6.1實時監(jiān)測
微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)人機界面友好,應(yīng)能夠以系統(tǒng)一次電氣圖的形式直觀顯示各電氣回路的運行狀態(tài),實時監(jiān)測光伏、風(fēng)電、儲能、充電站等各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息,動態(tài)監(jiān)視各回路斷路器、隔離開關(guān)等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號。其中,各子系統(tǒng)回路電參量主要有:相電壓、線電壓、三相電流、有功/無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、有功/無功電度、頻率和正向有功電能累計值;狀態(tài)參數(shù)主要有:開關(guān)狀態(tài)、斷路器故障脫扣告警等。
系統(tǒng)應(yīng)可以對分布式電源、儲能系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電管理,使管理人員實時掌握發(fā)電單元的出力信息、收益信息、儲能荷電狀態(tài)及發(fā)電單元與儲能單元運行功率設(shè)置等。
系統(tǒng)應(yīng)可以對儲能系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)管理,能夠根據(jù)儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進(jìn)行及時告警,并支持定期的電池維護(hù)。
微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)界面包括系統(tǒng)主界面,包含微電網(wǎng)光伏、風(fēng)電、儲能、充電站及總體負(fù)荷組成情況,包括收益信息、天氣信息、節(jié)能減排信息、功率信息、電量信息、電壓電流情況等。根據(jù)不同的需求,也可將充電,儲能及光伏系統(tǒng)信息進(jìn)行顯示。
圖1系統(tǒng)主界面
子界面主要包括系統(tǒng)主接線圖、光伏信息、風(fēng)電信息、儲能信息、充電站信息、通訊狀況及一些統(tǒng)計列表等。
6.1.1光伏界面
圖2光伏系統(tǒng)界面
本界面用來展示對光伏系統(tǒng)信息,主要包括逆變器直流側(cè)、交流側(cè)運行狀態(tài)監(jiān)測及報警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計及分析、并網(wǎng)柜電力監(jiān)測及發(fā)電量統(tǒng)計、電站發(fā)電量年有效利用小時數(shù)統(tǒng)計、發(fā)電收益統(tǒng)計、碳減排統(tǒng)計、輻照度/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測、發(fā)電功率模擬及效率分析;同時對系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個逆變器的運行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。
6.1.2儲能界面
圖3儲能系統(tǒng)界面
本界面主要用來展示本系統(tǒng)的儲能裝機容量、儲能當(dāng)前充放電量、收益、SOC變化曲線以及電量變化曲線。
圖4儲能系統(tǒng)PCS參數(shù)設(shè)置界面
本界面主要用來展示對PCS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置,包括開關(guān)機、運行模式、功率設(shè)定以及電壓、電流的限值。
圖5儲能系統(tǒng)BMS參數(shù)設(shè)置界面
本界面用來展示對BMS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置,主要包括電芯電壓、溫度保護(hù)限值、電池組電壓、電流、溫度限值等。
圖6儲能系統(tǒng)PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)界面
本界面用來展示對PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù),主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)等。
圖7儲能系統(tǒng)PCS交流側(cè)數(shù)據(jù)界面
本界面用來展示對PCS交流側(cè)數(shù)據(jù),主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)、溫度值等。同時針對交流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。
圖8儲能系統(tǒng)PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)界面
本界面用來展示對PCS直流側(cè)數(shù)據(jù),主要包括電壓、電流、功率、電量等。同時針對直流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。
圖9儲能系統(tǒng)PCS狀態(tài)界面
本界面用來展示對PCS狀態(tài)信息,主要包括通訊狀態(tài)、運行狀態(tài)、STS運行狀態(tài)及STS故障告警等。
圖10儲能電池狀態(tài)界面
本界面用來展示對BMS狀態(tài)信息,主要包括儲能電池的運行狀態(tài)、系統(tǒng)信息、數(shù)據(jù)信息以及告警信息等,同時展示當(dāng)前儲能電池的SOC信息。
圖11儲能電池簇運行數(shù)據(jù)界面
本界面用來展示對電池簇信息,主要包括儲能各模組的電芯電壓與溫度,并展示當(dāng)前電芯的電壓、溫度值及所對應(yīng)的位置。
6.1.3風(fēng)電界面
圖12風(fēng)電系統(tǒng)界面
本界面用來展示對風(fēng)電系統(tǒng)信息,主要包括逆變控制一體機直流側(cè)、交流側(cè)運行狀態(tài)監(jiān)測及報警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計及分析、電站發(fā)電量年有效利用小時數(shù)統(tǒng)計、發(fā)電收益統(tǒng)計、碳減排統(tǒng)計、風(fēng)速/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測、發(fā)電功率模擬及效率分析;同時對系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個逆變器的運行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。
6.1.4充電站界面
圖13充電站界面
本界面用來展示對充電站系統(tǒng)信息,主要包括充電站用電總功率、交直流充電站的功率、電量、電量費用,變化曲線、各個充電站的運行數(shù)據(jù)等。
6.1.5視頻監(jiān)控界面
圖14微電網(wǎng)視頻監(jiān)控界面
本界面主要展示系統(tǒng)所接入的視頻畫面,且通過不同的配置,實現(xiàn)預(yù)覽、回放、管理與控制等。
系統(tǒng)應(yīng)可以通過歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、實測數(shù)據(jù)、未來天氣預(yù)測數(shù)據(jù),對分布式發(fā)電進(jìn)行短期、超短期發(fā)電功率預(yù)測,并展示合格率及誤差分析。根據(jù)功率預(yù)測可進(jìn)行人工輸入或者自動生成發(fā)電計劃,便于用戶對該系統(tǒng)新能源發(fā)電的集中管控。
圖15光伏預(yù)測界面
系統(tǒng)應(yīng)可以根據(jù)發(fā)電數(shù)據(jù)、儲能系統(tǒng)容量、負(fù)荷需求及分時電價信息,進(jìn)行系統(tǒng)運行模式的設(shè)置及不同控制策略配置。如削峰填谷、周期計劃、需量控制、防逆流、有序充電、動態(tài)擴(kuò)容等。
具體策略根據(jù)項目實際情況(如儲能柜數(shù)量、負(fù)載功率、光伏系統(tǒng)能力等)進(jìn)行接口適配和策略調(diào)整,同時支持定制化需求。
圖16策略配置界面
應(yīng)能查詢各子系統(tǒng)、回路或設(shè)備*時間的運行參數(shù),報表中顯示電參量信息應(yīng)包括:各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無功功率、正向有功電能、尖峰平谷時段電量等。
圖17運行報表
應(yīng)具有實時報警功能,系統(tǒng)能夠?qū)Ω髯酉到y(tǒng)中的逆變器、雙向變流器的啟動和關(guān)閉等遙信變位,及設(shè)備內(nèi)部的保護(hù)動作或事故跳閘時應(yīng)能發(fā)出告警,應(yīng)能實時顯示告警事件或跳閘事件,包括保護(hù)事件名稱、保護(hù)動作時刻;并應(yīng)能以彈窗、聲音、短信和電話等形式通知相關(guān)人員。
圖18實時告警
應(yīng)能夠?qū)b信變位,保護(hù)動作、事故跳閘,以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電芯溫度(鋰離子電池)、壓力(液流電池)、光照、風(fēng)速、氣壓越限等事件記錄進(jìn)行存儲和管理,方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進(jìn)行歷史追溯,查詢統(tǒng)計、事故分析。
圖19歷史事件查詢
應(yīng)可以對整個微電網(wǎng)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。
1)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*和正序/負(fù)序/零序電壓值、三相電流不平衡度*和正序/負(fù)序/零序電流值;
2)諧波分析功能:系統(tǒng)應(yīng)能實時顯示A/B/C三相電壓總諧波畸變率、A/B/C三相電流總諧波畸變率、奇次諧波電壓總畸變率、奇次諧波電流總畸變率、偶次諧波電壓總畸變率、偶次諧波電流總畸變率;應(yīng)能以柱狀圖展示2-63次諧波電壓含有率、2-63次諧波電壓含有率、0.5~63.5次間諧波電壓含有率、0.5~63.5次間諧波電流含有率;
3)電壓波動與閃變:系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相電壓波動值、A/B/C三相電壓短閃變值、A/B/C三相電壓長閃變值;應(yīng)能提供A/B/C三相電壓波動曲線、短閃變曲線和長閃變曲線;應(yīng)能顯示電壓偏差與頻率偏差;
4)功率與電能計量:系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相有功功率、無功功率和視在功率;應(yīng)能顯示三相總有功功率、總無功功率、總視在功率和總功率因素;應(yīng)能提供有功負(fù)荷曲線,包括日有功負(fù)荷曲線(折線型)和年有功負(fù)荷曲線(折線型);
5)電壓暫態(tài)監(jiān)測:在電能質(zhì)量暫態(tài)事件如電壓暫升、電壓暫降、短時中斷發(fā)生時,系統(tǒng)應(yīng)能產(chǎn)生告警,事件能以彈窗、閃爍、聲音、短信、電話等形式通知相關(guān)人員;系統(tǒng)應(yīng)能查看相應(yīng)暫態(tài)事件發(fā)生前后的波形。
6)電能質(zhì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計:系統(tǒng)應(yīng)能顯示1min統(tǒng)計整2h存儲的統(tǒng)計數(shù)據(jù),包括均值、*值、*值、95%概率值、方均根值。
7)事件記錄查看功能:事件記錄應(yīng)包含事件名稱、狀態(tài)(動作或返回)、波形號、越限值、故障持續(xù)時間、事件發(fā)生的時間。
圖20微電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量界面
應(yīng)可以對整個微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過管理系統(tǒng)的主界面完成遙控操作,并遵循遙控預(yù)置、遙控返校、遙控執(zhí)行的操作順序,可以及時執(zhí)行調(diào)度系統(tǒng)或站內(nèi)相應(yīng)的操作命令。
圖21遙控功能
應(yīng)可在曲線查詢界面,可以直接查看各電參量曲線,包括三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、SOC、SOH、充放電量變化等曲線。
圖22曲線查詢
具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能,用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點的發(fā)電、用電、充放電情況,即該節(jié)點進(jìn)線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表。對微電網(wǎng)與外部系統(tǒng)間電能量交換進(jìn)行統(tǒng)計分析;對系統(tǒng)運行的節(jié)能、收益等分析;具備對微電網(wǎng)供電可靠性分析,包括年停電時間、年停電次數(shù)等分析;具備對并網(wǎng)型微電網(wǎng)的并網(wǎng)點進(jìn)行電能質(zhì)量分析。
圖23統(tǒng)計報表
系統(tǒng)支持實時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通信狀態(tài),能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);可在線診斷設(shè)備通信狀態(tài),發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時能自動在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。
圖24微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)浣缑?/p>
本界面主要展示微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)?,包括系統(tǒng)的組成內(nèi)容、電網(wǎng)連接方式、斷路器、表計等信息。
可以對整個微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備通信情況進(jìn)行管理、控制、數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測。系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過管理系統(tǒng)的主程序右鍵打開通信管理程序,然后選擇通信控制啟動所有端口或某個端口,快速查看某設(shè)備的通信和數(shù)據(jù)情況。通信應(yīng)支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。
圖25通信管理
應(yīng)具備設(shè)置用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作(如遙控操作,運行參數(shù)修改等)??梢远x不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限,為系統(tǒng)運行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。
圖26用戶權(quán)限
應(yīng)可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時,自動準(zhǔn)確地記錄故障前、后過程的各相關(guān)電氣量的變化情況,通過對這些電氣量的分析、比較,對分析處理事故、判斷保護(hù)是否正確動作、提高電力系統(tǒng)安全運行水平有著重要作用。其中故障錄波共可記錄16條,每條錄波可觸發(fā)6段錄波,每次錄波可記錄故障前8個周波、故障后4個周波波形,總錄波時間共計46s。每個采樣點錄波至少包含12個模擬量、10個開關(guān)量波形。
圖27故障錄波
可以自動記錄事故時刻前后一段時間的所有實時掃描數(shù)據(jù),包括開關(guān)位置、保護(hù)動作狀態(tài)、遙測量等,形成事故分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
用戶可自定義事故追憶的啟動事件,當(dāng)每個事件發(fā)生時,存儲事故q10個掃描周期及事故后10個掃描周期的有關(guān)點數(shù)據(jù)。啟動事件和監(jiān)視的數(shù)據(jù)點可由用戶隨意修改。
6.2硬件及其配套產(chǎn)品
序號 | 設(shè)備 | 型號 | 圖片 | 說明 |
1 | 能量管理系統(tǒng) | Acrel-2000MG | 內(nèi)部設(shè)備的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控,由通信管理機、工業(yè)平板電腦、串口服務(wù)器、遙信模塊及相關(guān)通信輔件組成。 數(shù)據(jù)采集、上傳及轉(zhuǎn)發(fā)至服務(wù)器及協(xié)同控制裝置 策略控制:計劃曲線、需量控制、削峰填谷、備用電源等 | |
2 | 顯示器 | 25.1英寸液晶顯示器 | 系統(tǒng)軟件顯示載體 | |
3 | UPS電源 | UPS2000-A-2-KTTS | 為監(jiān)控主機提供后備電源 | |
4 | 打印機 | HP108AA4 | 用以打印操作記錄,參數(shù)修改記錄、參數(shù)越限、復(fù)限,系統(tǒng)事故,設(shè)備故障,保護(hù)運行等記錄,以召喚打印為主要方式 | |
5 | 音箱 | R19U | 播放報警事件信息 | |
6 | 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機 | D-LINKDES-1016A16 | 提供16口百兆工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機解決了通信實時性、網(wǎng)絡(luò)安全性、本質(zhì)安全與安全防爆技術(shù)等技術(shù)問題 | |
7 | GPS時鐘 | ATS1200GB | 利用gps同步衛(wèi)星信號,接收1pps和串口時間信息,將本地的時鐘和gps衛(wèi)星上面的時間進(jìn)行同步 | |
8 | 交流計量電表 | AMC96L-E4/KC | 電力參數(shù)測量(如單相或者三相的電流、電壓、有功功率、無功功率、視在功率,頻率、功率因數(shù)等)、復(fù)費率電能計量、 四象限電能計量、諧波分析以及電能監(jiān)測和考核管理。多種外圍接口功能:帶有RS485/MODBUS-RTU協(xié)議:帶開關(guān)量輸入和繼電器輸出可實現(xiàn)斷路器開關(guān)的"遜信“和“遙控”的功能 | |
9 | 直流計量電表 | PZ96L-DE | 可測量直流系統(tǒng)中的電壓、電流、功率、正向與反向電能??蓭S485通訊接口、模擬量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、開關(guān)量輸入/輸出等功能 | |
10 | 電能質(zhì)量監(jiān)測 | APView500 | 實時監(jiān)測電壓偏差、頻率俯差、三相電壓不平衡、電壓波動和閃變、諾波等電能質(zhì)量,記錄各類電能質(zhì)量事件,定位擾動源。 | |
11 | 防孤島裝置 | AM5SE-IS | 防孤島保護(hù)裝置,當(dāng)外部電網(wǎng)停電后斷開和電網(wǎng)連接 | |
12 | 箱變測控裝置 | AM6-PWC | 置針對光伏、風(fēng)能、儲能升壓變不同要求研發(fā)的集保護(hù),測控,通訊一體化裝置,具備保護(hù)、通信管理機功能、環(huán)網(wǎng)交換機功能的測控裝置 | |
13 | 通信管理機 | ANet-2E851 | 能夠根據(jù)不同的采集規(guī)的進(jìn)行水表、氣表、電表、微機保護(hù)等設(shè)備終端的數(shù)據(jù)果集匯總: 提供規(guī)約轉(zhuǎn)換、透明轉(zhuǎn)發(fā)、數(shù)據(jù)加密壓縮、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、邊緣計算等多項功能:實時多任務(wù)并行處理數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā),可多路上送平臺據(jù): | |
14 | 串口服務(wù)器 | Aport | 功能:轉(zhuǎn)換“輔助系統(tǒng)"的狀態(tài)數(shù)據(jù),反饋到能量管理系統(tǒng)中。 1)空調(diào)的開關(guān),調(diào)溫,及w全斷電(二次開關(guān)實現(xiàn)) 2)上傳配電柜各個空開信號 3)上傳UPS內(nèi)部電量信息等 4)接入電表、BSMU等設(shè)備 | |
15 | 遙信模塊 | ARTU-K16 | 1)反饋各個設(shè)備狀態(tài),將相關(guān)數(shù)據(jù)到串口服務(wù)器: 讀消防VO信號,并轉(zhuǎn)發(fā)給到上層(關(guān)機、事件上報等) 2)采集水浸傳感器信息,并轉(zhuǎn)發(fā)3)給到上層(水浸信號事件上報) 4)讀取門禁程傳感器信息,并轉(zhuǎn)發(fā) |
7結(jié)束語
一個好的光伏電站運維不但要實現(xiàn)發(fā)電端的智能化運營維護(hù)、降低維護(hù)成本,而且要及時對光伏電站的逆變器和組串故障進(jìn)行預(yù)防性報警,并*大限度減少光伏電站的發(fā)電量損失,提高光伏電站的發(fā)電效率。通過對政策、運維模式及關(guān)鍵技術(shù)的分析可以看出,隨著光伏行業(yè)的持續(xù)發(fā)展,*進(jìn)、*效、智能化成為光伏電站運維管理的新要求,為了提高發(fā)電效率、降低運營成本,分布式光伏電站的運維管理朝智能化方向發(fā)展已經(jīng)成為趨勢。
【參考文獻(xiàn)】
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[4]馮相賽.分布式光伏電站運維現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
[5]安科瑞高校綜合能效解決方案2022.5版.
[6]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.05版.
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