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摘 要：2024年全國兩會(huì )期間，國家能源局有關(guān)負責人表示，在能源領(lǐng)域，發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的新動(dòng)能關(guān)鍵在于持續推動(dòng)新能源和可再生能源高質(zhì)量躍升發(fā)展，其中以積極發(fā)展分布式新能源就是工作之一。分布式光伏以其靈活且環(huán)保的發(fā)電特性，正逐步成為推動(dòng)能源轉型的重要力量。在現代畜牧業(yè)中，利用養殖場(chǎng)屋頂及空地部署光伏板，能夠有效利用閑置空間，直接為養殖場(chǎng)提供清潔、可持續的電力供應，顯著(zhù)降低運營(yíng)成本。本文探討了分布式光伏監控系統具備的功能，以及為確保養殖場(chǎng)分布式光伏發(fā)電站穩定運行的電氣二次配置。 關(guān)鍵詞：分布式光伏；養殖場(chǎng)；電氣二次配置 概述海南農墾集團其前身是與海南省農墾總局實(shí)行政企合一的海南省農墾總公司，屬中央直屬三大墾區之一。該集團在海南有多個(gè)養殖場(chǎng)，本次工程涉及到紅華養豬場(chǎng)、紅華肉牛繁育場(chǎng)、白沙縣邦溪鎮和牛產(chǎn)業(yè)扶貧養殖場(chǎng)等多個(gè)項目，通過(guò)在廠(chǎng)房屋頂鋪設分布式光伏，實(shí)現光伏發(fā)電自發(fā)自用，余電上網(wǎng)。 紅華養豬場(chǎng)、紅華肉牛繁育場(chǎng)分布式光伏發(fā)電項目均處于海南省臨高縣，實(shí)際裝機容量分別為5.5MW和1.39MW；白沙縣邦溪鎮和牛產(chǎn)業(yè)扶貧養殖場(chǎng)位于海南省白沙黎族自治縣，總建設規模為1.45MW。養殖場(chǎng)內光伏組件安裝在廠(chǎng)房屋頂，經(jīng)逆變后接入箱變升壓至10kV，再接入廠(chǎng)區內原有用戶(hù)10kV母線(xiàn)； 本文主要針對紅華養豬場(chǎng)和紅華肉牛繁育場(chǎng)分布式光伏發(fā)電項目介紹光伏電站的電氣二次配置方案，包括保護站內發(fā)電運行安全的安全自動(dòng)裝置屏、完成調度上傳的遠動(dòng)通訊屏，以及就地部署的Acrel-1000DP分布式光伏系統。 分布式光伏設計紅華養豬場(chǎng)在養殖棚屋面建設分布式光伏電站，組件采用平鋪設計，共使用單晶硅單面單玻545Wp組件10108片，每28片組件為一串，采用16臺250kW逆變器，根據屋頂情況布置太陽(yáng)能電池板，所發(fā)直流電由逆變器逆變流800V，接入箱變升壓至10kV并入電網(wǎng)，并網(wǎng)形式為自發(fā)自用，余電上網(wǎng)。 圖2.1 紅華養豬場(chǎng)光伏接入系統示意圖 紅華肉牛繁育場(chǎng)區采用550W單晶硅組件，安裝50kW組串逆變器1臺,70kW組串逆變器13臺，100kW組串逆變器3臺，110kW組串逆變器1臺,整體光伏發(fā)電量1.39MW。項目不設置匯流箱，所有逆變器出線(xiàn)回路均接入升壓變，設置1座10kV箱式變壓器1600kVA，采用10kV電壓等級并網(wǎng)。 圖2.3 紅華肉牛繁育場(chǎng)光伏接入系統示意圖 圖2.4 紅華肉牛繁育場(chǎng)光伏組件布置圖 技術(shù)方案以紅華養豬場(chǎng)分布式光伏項目為例（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“本項目”），本項目利用屋頂建設光伏發(fā)電系統，所發(fā)電量采用就地消納，自發(fā)自用、余電上網(wǎng)的模式，光伏發(fā)電經(jīng)逆變器、箱變升壓至10kV，并網(wǎng)接入10kV電網(wǎng)原有線(xiàn)路。 為確保光伏發(fā)電系統實(shí)現高效、穩定、安全地運行，并順利并入電網(wǎng)，我們配置了繼電保護及安全自動(dòng)裝置、遠動(dòng)通訊屏和就地部署的Acrel-1000DP分布式光伏監控系統與AcrelCloud-1200光伏運維云平臺。 箱變內主要電氣設備本項目箱變均配備干式三相雙繞組低損耗無(wú)勵磁調壓變壓器，容量為2500kVA，電壓等級為10±5%/0.4kV，接線(xiàn)組別為“D，yn11”，交流頻率為50Hz，可以戶(hù)外使用，能效等級滿(mǎn)足國家規范要求。 高壓側包含進(jìn)線(xiàn)柜、PT柜，計量柜，出線(xiàn)柜，高壓配電室要求門(mén)加裝電磁鎖，當10kV側帶電時(shí)高壓室內門(mén)不能打開(kāi)；低壓側與逆變器連接。箱變內采用專(zhuān)用溫濕度監控器，能測量箱變內部環(huán)境溫度，輸出環(huán)境溫度測控接點(diǎn)，以滿(mǎn)足變壓器溫度合理運行故障報警跳閘要求及箱變內部正常運行要求。 繼電保護及安全自動(dòng)裝置1）并網(wǎng)線(xiàn)路繼電保護及安全自動(dòng)裝置 當分布式光伏項目的并網(wǎng)線(xiàn)路發(fā)生短路故障時(shí)，線(xiàn)路保護應立即啟動(dòng)，判斷故障并觸發(fā)動(dòng)作，瞬時(shí)斷開(kāi)與故障點(diǎn)相連的并網(wǎng)點(diǎn)斷路器，故障對電網(wǎng)的影響范圍，確保故障能夠被快速且可靠地切除，從而保護其他非故障部分的正常運行。 10kV母線(xiàn)作為關(guān)鍵節點(diǎn)，應當配備先進(jìn)的故障解列裝置，裝置可以實(shí)時(shí)監測母線(xiàn)頻率和電壓的功能，一旦檢測到異常（如頻率偏離正常范圍、電壓波動(dòng)過(guò)大等），將立即執行緊急控制措施，自動(dòng)跳開(kāi)的斷路器（通常是連接光伏系統與電網(wǎng)的專(zhuān)用開(kāi)關(guān)），通過(guò)這樣的方式，可以有效防止故障或異常狀況的進(jìn)一步擴大，保障電網(wǎng)和用戶(hù)設備的安全。 2）防孤島檢測 在分布式光伏項目中，為防止孤島現象對電網(wǎng)和人員安全造成威脅，需要配有完善的防孤島方案，需要逆變器的孤島檢測機制、防孤島保護裝置、低壓檢測裝置共同配合，一旦監測到孤島狀態(tài)，能夠迅速并自動(dòng)地與電網(wǎng)斷開(kāi)連接，此外，該方案還需嚴格遵守國家電網(wǎng)所制定的相關(guān)標準和規定，以確保其有效性和合規性。 運動(dòng)通訊設備光伏電站內采用本地監控系統，應具備自動(dòng)接收并執行調度部門(mén)發(fā)送的有功功率及無(wú)功功率變化的控制指令的能力。同時(shí)站內配置智能邊緣計算網(wǎng)關(guān)，接入省級配網(wǎng)自動(dòng)化主站，上傳臨高縣調，采集上傳的信息量應滿(mǎn)足調度機構的運行需求，包括并網(wǎng)設備狀態(tài)、并網(wǎng)點(diǎn)電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率和發(fā)電量等，調控應實(shí)時(shí)監視運行情況。 系統結構本項目致力于構建一個(gè)智能的光伏電站管理體系，集成了一套先進(jìn)的分布式光伏監控系統Acrel-1000DP與光伏運維云平臺AcrelCloud-1200，來(lái)實(shí)現對整個(gè)光伏發(fā)電站的掌控與優(yōu)化，系統網(wǎng)絡(luò )結構為分層、分布式，整體可分為三層： 一層：站控層。在值班室設置操作員站，采用C/S架構分布式光伏監控系統，配置工控機和管理軟件，工控機主要完成對光伏電站的數據集抄和界面顯示功能；同時(shí)配置光伏運維云平臺，采用B/S架構，支持多平臺、多終端網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)，形成了全站監控、管理，并具備與遠方控制中心通信的接口。 二層：通信層。通訊管理機以相對獨立的方式分散在逆變器區域或箱變中，將整理分析采集到的數據，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò )或者4G上傳至光伏服務(wù)器和系統，確保在站控層網(wǎng)絡(luò )失效的情況下，仍能獨立完成就地各電氣設備的監測。 第三層：設備層。主要包括微機保護、防孤島保護、電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置、故障解列裝置、多功能儀表、逆變器、箱變測控等設備�？梢灾苯硬杉幚憩F場(chǎng)的原始數據，通過(guò)通信層傳送給站控層，同時(shí)接收站控層發(fā)來(lái)的控制操作命令，經(jīng)過(guò)有效性判斷、閉鎖檢測、同步檢測等，對設備進(jìn)行操作控制。 圖4.1系統網(wǎng)絡(luò )示意圖 項目配置設備清單如下表所示： 表4.1 方案設備列表
系統功能綜合看板 在分布式光伏電站的管理與運營(yíng)中，需要一個(gè)高效、直觀(guān)的綜合看板，該看板集成了發(fā)電功率監測、裝機容量記錄、發(fā)電量統計以及光伏收益計算等核心功能，同時(shí)特別突出了對環(huán)保貢獻的量化評估，包括計算二氧化碳減排量和節約的噸標煤量。 分布式光伏電站運維管理分布式光伏運維平臺的報警處理分事故報警和預告報警。前者包括非操作引起的斷路器跳閘和保護裝置動(dòng)作信號，后者包括一般設備變位、狀態(tài)異常信息、模擬量越限/復限、計算機站控系統的各個(gè)部件、就地單元的狀態(tài)異常等，針對不同等級的報警，處理方式有所區別，預告報警會(huì )有選擇地向遠方發(fā)送。 平臺提供設備管理模塊，允許運維人員對設備進(jìn)行遠程配置、參數調整、軟件升級等操作，這些功能可以大幅提高運維效率，降低現場(chǎng)操作成本。平臺靈活的配置選項，允許用戶(hù)根據自己的需求對平臺進(jìn)行定制和擴展。 圖5.2 設備管理界面 光伏發(fā)電效率監測平臺集成了多項關(guān)鍵功能，來(lái)保障和提升電站的運營(yíng)效能與經(jīng)濟效益�；谄鋸姶蟮臄祿治雠c統計能力，可以計算電站的年利用小時(shí)數，能夠客觀(guān)評估電站的發(fā)電效率和使用效率，為運維團隊提供改進(jìn)方向。同時(shí)，電站收益統計功能則根據發(fā)電數據和電價(jià)政策等因素，自動(dòng)計算出電站的年度、季度或月度收益情況，為投資者和管理層提供直觀(guān)、準確的財務(wù)數據支持，助力決策制定與優(yōu)化。 逆變器負責將光伏電池產(chǎn)生的直流電轉換為交流電并送入電網(wǎng)，其工作狀態(tài)直接影響到電站的發(fā)電效率和穩定性。所以平臺提供逆變器狀態(tài)查詢(xún)功能，通過(guò)實(shí)時(shí)查詢(xún)逆變器的工作狀態(tài)、轉換效率及故障信息，運維團隊可以及時(shí)發(fā)現并解決逆變器的問(wèn)題，確保電站的發(fā)電效率和穩定性得到保障。 圖5.3 發(fā)電站監測界面 結語(yǔ)分布式光伏發(fā)電作為分布式能源之一，在我國實(shí)踐中通常包括戶(hù)用光伏、工商業(yè)分布式光伏，而在畜牧業(yè)中應用分布式光伏發(fā)電，可以做到生態(tài)效益和經(jīng)濟效益“雙豐收”，同時(shí)也可以促進(jìn)碳減排目標的實(shí)現，為構建綠色、智能、可持續的現代養殖業(yè)提供了強有力的支持。本文介紹了畜牧業(yè)中分布式光伏監控系統與光伏運維平臺相結合的方案，通過(guò)集成數據采集、數據傳輸、數據存儲、數據處理分析以及遠程監控、設備管理等功能，顯著(zhù)提高了光伏發(fā)電系統的運行效率和可靠性，降低了運維成本。 參考文獻 [1] 吳琦.分布式光伏發(fā)電:中國光伏產(chǎn)業(yè)可持續發(fā)展的有效途徑[J].中國電力教育，2013.DOI:CNKI: SUN:ZGDI.0.2013-36-124.. [2] 周志敏.分布式光伏發(fā)電系統工程設計與實(shí)例[M].中國電力出版社,2014. [3] 劉躍.分布式光伏電站接入配電網(wǎng)繼電保護配置研究[J].科技創(chuàng )新導報, 2015(3):1.DOI:10.3969 /j.issn.1674-098X.2015.03.019. 安科瑞唐曉娟13774431042 |
