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淺談光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)維優(yōu)化策略淺析
更新時(shí)間:2024-09-30   點(diǎn)擊次數(shù):170次


0 引言

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)由光能到電能的轉(zhuǎn)換,太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)大致由光伏組件陣列、直流匯流箱、逆變器、升壓變壓器和高壓開關(guān)柜、繼電保護(hù)設(shè)備、通信設(shè)備等組成,其總體結(jié)構(gòu)復(fù)雜且一般長時(shí)間帶電運(yùn)行,運(yùn)行中容易出現(xiàn)各種問題,所以需要對光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)維情況進(jìn)行分析,明確其薄弱點(diǎn),采取針對性措施進(jìn)行解決,確保光伏發(fā)電系統(tǒng)的高效安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)維中的問題

光伏組件運(yùn)維難的問題。光伏電站組件數(shù)量眾多,組件隱患不易被排查,其“帶病"運(yùn)行和低效運(yùn)行,將對電站造成不可估量的損失,依現(xiàn)場為依據(jù),主要有以下幾個方面:

(1)       組件清洗不及時(shí),西北春冬季風(fēng)沙較大,組件表面浮沉不及時(shí)清理,將影響組件發(fā)電效率,減少項(xiàng)目收益。

(2)近年,運(yùn)維人員在光伏組件紅外測溫工作中,發(fā)現(xiàn)電站部分方陣所帶組件熱斑數(shù)量過多,較正常方陣逆變器功率及發(fā)電量對比,明顯低于其他方陣。同時(shí)經(jīng)過現(xiàn)場檢查對比,單個組件出現(xiàn)上述狀況,將影響整個組串發(fā)電量,同時(shí)該類隱患具有不通過儀器不易發(fā)現(xiàn)的問題。

光伏電站匯流箱排查難的問題。就目前存量電站而言,建站時(shí)間長達(dá)10余年,匯流箱通信均采用RS485通信,依現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行分析,大部分匯流箱通信模塊故障或通信線斷線,匯流箱在線監(jiān)控系統(tǒng)不能有效為電站運(yùn)維人員提供準(zhǔn)確的支路運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障信息,致使增加運(yùn)維人員日常運(yùn)維工作量,運(yùn)維效率減低。

光伏電站逆變器運(yùn)維中的難點(diǎn)。針對光伏電站發(fā)電系統(tǒng)單一,逆變器作為光伏電站主要的電能轉(zhuǎn)換設(shè)備,數(shù)量多、集成化高,且長時(shí)間帶電運(yùn)行,加之高溫、灰塵堆積、檢修維護(hù)不到位等因素易造成電路板損壞、電容擊穿等故障,往往造成逆變器故障長時(shí)間停機(jī)。同時(shí),因運(yùn)維人員專業(yè)化技術(shù)水平不高,對逆變器故障不能及時(shí)處理,大多情況需設(shè)備廠家到站進(jìn)行維護(hù)。其間,造成逆變器長時(shí)間停機(jī),進(jìn)而影響項(xiàng)目收益。

影響電能質(zhì)量的問題。正常情況下光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)點(diǎn)并非穩(wěn)定狀態(tài),電壓、電流會輻照度等因素而變動。例如對于潮流條件較為復(fù)雜的情況來說,光伏發(fā)電過程中若是產(chǎn)生反向電流的情況,就會造成傳輸功率的下降、負(fù)載電壓的上升,從而造成電壓發(fā)生偏移。光伏發(fā)電作為電網(wǎng)電源點(diǎn)之一,其發(fā)展趨勢會因多種因素隨時(shí)發(fā)生變化,自主性難以控制。

2 光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)維優(yōu)化策略

光伏組件的精細(xì)化運(yùn)維。

(1)       科學(xué)制定組件維護(hù)清洗計(jì)劃。為了保證光伏組件的正常高效運(yùn)行,需要定期對其進(jìn)行徹*清潔,確保其對于太陽能的吸收能力。在清潔過程中要遵循相關(guān)規(guī)程,避免損壞組件。現(xiàn)階段較為常用的清洗方法包括人工清洗組件、人工水洗、工程車輛清洗、機(jī)器人清洗等等。其中人工清洗組件主要是利用水車高壓沖洗,此種方式更便于應(yīng)用,但是一旦壓力控制不合適就會造成光伏組件的損壞。還有通過機(jī)器人清洗則可以充分發(fā)揮人工智能等信息技術(shù)的優(yōu)勢,可以實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜環(huán)境的作業(yè),具有較高的效率,但需要增加具體操作的靈活性和高額的成本。所以要根據(jù)具體項(xiàng)目的特點(diǎn)及所處季節(jié)環(huán)境、自然災(zāi)害等科學(xué)的制定出針對性的維護(hù)計(jì)劃和措施,程度確保光伏組件的正常高效運(yùn)行。

(2)熱斑現(xiàn)象的產(chǎn)生和避免。太陽能電池組件某部位被遮擋后長時(shí)間運(yùn)營之后容易產(chǎn)生熱斑問題,一方面給會限制光伏設(shè)備吸收太陽輻射,嚴(yán)重限制光能的轉(zhuǎn)換,另一方面被遮擋處將會變?yōu)樨?fù)載消耗產(chǎn)生的電能,發(fā)熱導(dǎo)致電池組件產(chǎn)生不可逆的損壞,長此以往屏蔽層溫度也會較大上升,容易造成表層受到破壞而產(chǎn)生熱斑。為了能夠消除熱斑的問題,一方面要將覆蓋在組件表面附著物質(zhì)徹*清除掉,保持太陽能組件的清潔性,另一方面要對電池內(nèi)部以及反向電流狀態(tài)進(jìn)行充分了解,必要情況下可以對組件功能進(jìn)行優(yōu)化,以數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ),按照已統(tǒng)計(jì)低效組件數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表定位拆除匯流箱異常支路所帶全部光伏組件,然后將拆下的正常光伏組件集中安裝,接入同源匯流箱,確保匯流箱各支路發(fā)電能力平均高效;由于低效組件拆除后剩余的空余支架則換裝相同尺寸規(guī)格的組件接至同一匯流箱以實(shí)現(xiàn)核定上網(wǎng)容量,確保組件的有效工作。

匯流箱無線通信技術(shù)的應(yīng)用。匯流箱是光伏電站電流匯集單元,匯流箱數(shù)據(jù)采集模塊監(jiān)視每個支路運(yùn)行情況,所以匯流箱的通信是了解現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行正常的關(guān)鍵所在,由于光伏發(fā)電項(xiàng)目占地面積廣,匯流箱往往數(shù)量多,每次全面排查耗時(shí)較長、效率低。出現(xiàn)匯流箱通信故障時(shí)若按原通信方式恢復(fù)匯流箱通信,通信模塊故障的需大量更換或維修通信模塊,通信線斷線的需要查找斷線點(diǎn),進(jìn)行重新接線,投入人力成本較大,如果現(xiàn)場重新敷設(shè)通信線不但有需要大量人力、物力投入還不能保證長時(shí)間可靠通信。所以,現(xiàn)場大面積出線通信斷線,可通過技改匯流箱無線通信,從而提高設(shè)備數(shù)據(jù)的可靠性,提高現(xiàn)場運(yùn)維人員工作效率,深挖細(xì)查電站發(fā)電存量,提高站內(nèi)整體發(fā)電量,增加電站收益。

光伏系統(tǒng)中的逆變器維護(hù)。對于光伏系統(tǒng)來說,逆變器是為主要的設(shè)備之一,其運(yùn)行情況直接決定著整個光伏系統(tǒng)的正常運(yùn)行,維護(hù)過程中要特別關(guān)注如下幾方面:

(1)對于逆變器直流匯集接線端子進(jìn)行定期維護(hù),檢查各引線接頭接觸是否良好,接觸點(diǎn)是否發(fā)熱,有無燒傷痕跡,引線有無斷股、折斷現(xiàn)象,一旦發(fā)現(xiàn)存在以上情況要馬上處理或更換。

(2)逆變器開始并網(wǎng)運(yùn)行前對其狀態(tài)進(jìn)行檢測,包括:電網(wǎng)相序、PV絕緣阻抗、直流電壓采樣、交流電壓采樣、接觸器狀態(tài)、霍爾電流傳感器等關(guān)鍵量。

(3)保持電網(wǎng)電壓處于逆變器正常運(yùn)行范圍,PV電壓處于規(guī)定范圍,以上兩者任意一項(xiàng)超出規(guī)定范圍逆變器將立即與電網(wǎng)斷開,防止設(shè)備損壞。

(4)定期巡查設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、運(yùn)行方式、開關(guān)位置等是否正確,確保室內(nèi)通風(fēng)良好,冷卻系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常,進(jìn)風(fēng)口濾網(wǎng)無堵塞現(xiàn)象,無異常振動、異常聲音和異常氣味。

改善調(diào)壓措施。光伏發(fā)電過程中要改善調(diào)壓設(shè)備,從而確保并網(wǎng)的有效性。電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)相對較為復(fù)雜,相關(guān)工作人員需要充分分析相應(yīng)節(jié)點(diǎn)的具體特性以及實(shí)際運(yùn)行情況,并且也要注意外部環(huán)境等方面的影響,以此為基礎(chǔ)制定針對性的發(fā)電策略。

(1)可利用優(yōu)化負(fù)荷的方式來對系統(tǒng)電壓進(jìn)行調(diào)節(jié),避免出現(xiàn)過電壓的情況,在此過程中要對線路運(yùn)行情況實(shí)施動態(tài)監(jiān)控,不斷對負(fù)荷進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,通過多次迭代實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。

(2)采用具備負(fù)載穩(wěn)壓性能的設(shè)備,如逆變器、升壓箱變等,確保其可以承載波動的電壓,從而保證滿運(yùn)行要求。

(3)裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置,通過動態(tài)無功補(bǔ)償裝置設(shè)定恒電壓模式來保證系統(tǒng)電壓的滿足要求,從而確保電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3 安科瑞提供分布式光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)解決方案

3.1 概述

“十四五"期間,隨著“雙碳"目標(biāo)提出及逐步落實(shí),本就呈現(xiàn)出較好發(fā)展勢頭的分布式光伏發(fā)展有望大幅提速。就“十四五"光伏發(fā)展規(guī)劃,發(fā)改委能源研究所可再生能源發(fā)展副主任陶冶表示,“雙碳"目標(biāo)意味著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,未來10年,新能源裝機(jī)將保持在110GW以上的年增速,這里面包含集中式光伏電站和分布式光伏電站。相較于集中式電站來說,分布式對土地等自然資源沒有依賴,各個地方的屋頂就是分布式電站的形成基礎(chǔ),在碳中和方案的可選項(xiàng)中,分布式光伏由于其靈活性必將被大力發(fā)展,目前已有河北、甘肅、安徽、浙江、陜西等9省發(fā)布關(guān)于分布式光伏整縣推進(jìn)工作的通知。

目前我國的兩種分布式應(yīng)用場景分別是:廣大農(nóng)村屋頂?shù)膽粲霉夥凸ど虡I(yè)企業(yè)屋頂光伏,這兩類分布式光伏電站今年都發(fā)展迅速。

3.2 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)電網(wǎng)Q/GDW1480-2015 《分布式電源接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》:分布式電源并網(wǎng)電壓等級可根據(jù)各并網(wǎng)點(diǎn)裝機(jī)容量進(jìn)行初步選擇,如下:8kW及以下可接入220V;8kW~400kW可接入380V;400kW~6000kW可接入10kV;5000kW~30000kW以上可接入35kV。并網(wǎng)電壓等級應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)條件,通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選論證確定。若高低兩級電壓均具備接入條件,優(yōu)先采用低電壓等級接入。

Q/GDW1480-2015 《分布式電源接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》

GB/T 29319-2012 《光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》

GB 50797-2012 《光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范》

Q/GDW1617-2015 《光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》

JGJ203-2010 《民用建筑太陽能光伏系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》

3.3 解決方案

(1)交流220V并網(wǎng)

交流220V并網(wǎng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)多用于居民屋頂光伏發(fā)電,裝機(jī)功率在8kW左右。戶用光伏電站今年發(fā)展非常迅猛,根據(jù)能源局網(wǎng)站提供的數(shù)據(jù),截至2021年6月底,全國累計(jì)納入2021年財(cái)政補(bǔ)貼規(guī)模戶用光伏項(xiàng)目裝機(jī)容量為586.14萬千瓦,這相當(dāng)于6個月在居民屋頂建造了四分之一個三峽水電站。

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部分小型光伏電站為自發(fā)自用,余電不上網(wǎng)模式,這種類型的光伏電站需要安裝防逆流保護(hù)裝置,避免往電網(wǎng)輸送電能。光伏電站規(guī)模較小,而且比較分散,對于光伏電站的管理者來說,通過云平臺來管理此類光伏電站非常有必要,安科瑞在這類光伏電站提供的解決方案包括以下方面:

名稱

圖片

型號

功能

智能網(wǎng)關(guān)

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ANet-1E1S1-4G

嵌入式linux系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)通訊方式具備Socket方式,支持XML格式壓縮上傳,提供AES加密及MD5身份認(rèn)證等安全需求,支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳,支持Modbus、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、101、103、104協(xié)議

防逆流裝置

(選用)

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ACR10R-D10TE

防止光伏系統(tǒng)向電網(wǎng)輸送功率,用于單相光伏發(fā)電系統(tǒng)

光伏運(yùn)維云平臺

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AcrelCloud-PV

監(jiān)測光伏發(fā)電功率、發(fā)電量、功率曲線、發(fā)電日月年報(bào)表、設(shè)備信息、故障報(bào)警、氣象數(shù)據(jù)等

(2)交流380V并網(wǎng)

根據(jù)電網(wǎng)Q/GDW1480-2015 《分布式電源接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》,8kW~400kW可380V并網(wǎng),這類分布式光伏多為工商業(yè)企業(yè)屋頂光伏,自發(fā)自用,余電上網(wǎng)。分布式光伏接入配電網(wǎng)前,應(yīng)明確計(jì)量點(diǎn),計(jì)量點(diǎn)設(shè)置除應(yīng)考慮產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn)外,還應(yīng)考慮分布式電源出口與用戶自用電線路處。每個計(jì)量點(diǎn)均應(yīng)裝設(shè)雙向電能計(jì)量裝置,其設(shè)備配置和技術(shù)要求符合 DL/T 448 的相關(guān)規(guī)定,以及 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程要求。電能表采用智能電能表,技術(shù)性能應(yīng)滿足電網(wǎng)公司關(guān)于智能電能表的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。用于結(jié)算和考核的分布式電源計(jì)量裝置,應(yīng)安裝采集設(shè)備,接入用電信息采集系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)用電信息的遠(yuǎn)程自動采集。

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光伏陣列接入組串式光伏逆變器,或者通過匯流箱接入逆變器,然后接入企業(yè)380V電網(wǎng),實(shí)現(xiàn)自發(fā)自用,余電上網(wǎng)。在380V并網(wǎng)點(diǎn)前需要安裝計(jì)量電表用于計(jì)量光伏發(fā)電量,同時(shí)在企業(yè)電網(wǎng)和公共電網(wǎng)連接處也需要安裝雙向計(jì)量電表,用于計(jì)量企業(yè)上網(wǎng)電量,數(shù)據(jù)均應(yīng)上傳供電部門用電信息采集系統(tǒng),用于光伏發(fā)電補(bǔ)貼和上網(wǎng)電量結(jié)算。

部分光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)需要監(jiān)測并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量,包括電源頻率、電源電壓的大小、電壓不平衡、電壓驟升/驟降/中斷、快速電壓變化、諧波/間諧波THD、閃變等,需要安裝單獨(dú)的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置。部分光伏電站為自發(fā)自用,余電不上網(wǎng)模式,這種類型的光伏電站需要安裝防逆流保護(hù)裝置,避免往電網(wǎng)輸送電能。

這種并網(wǎng)模式單體光伏電站規(guī)模適中,可通過云平臺采用光伏發(fā)電數(shù)據(jù)和儲能系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù),安科瑞在這類光伏電站提供的解決方案包括以下方面:

名稱

圖片

型號

功能

智能網(wǎng)關(guān)

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ANet-1E2S1-4G

嵌入式linux系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)通訊方式具備Socket方式,支持XML格式壓縮上傳,提供AES加密及MD5身份認(rèn)證等安全需求,支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳,支持Modbus、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、101、103、104協(xié)議

防逆流裝置

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ACR10R-D10TE4

防止光伏系統(tǒng)向電網(wǎng)輸送功率,用于三相光伏發(fā)電系統(tǒng)

直流電表

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DJSF1352

電壓輸入DC750V,電流輸入DC300A/75mV,在分布式光伏項(xiàng)目中適用于儲能回路等直流信號設(shè)備電量測量和電能計(jì)量使用

靜態(tài)無功補(bǔ)償

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ANSVG100-400

光伏并網(wǎng)時(shí)主要提供有功功率,這樣市電側(cè)有功減少,而無功不變,這樣會導(dǎo)致功率因數(shù)降低,通過無功補(bǔ)償裝置可以提高系統(tǒng)功率因數(shù)。

電能質(zhì)量監(jiān)測

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APQM-E

電網(wǎng)頻率 ,電壓、電流有效值,有功功率、無功功率、視在功率及功率因數(shù),電壓偏差,頻率偏差,三相電壓不平衡度、三相電流不平衡度;三相電壓、電流各序分量;基波電壓、電流,功率、功率因數(shù)、相位等,諧波(2~50 次)。包括電壓、電流的總諧波畸變率、各次諧波電壓、電流含有率、有效值、功率等,諧波群 ,間諧波 電壓波動、閃變??奢斎?7.7V/100V 或 220V/380V 。

光伏運(yùn)維云平臺

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AcrelCloud-PV

監(jiān)測光伏發(fā)電功率、發(fā)電量、功率曲線、發(fā)電日月年報(bào)表、設(shè)備信息、故障報(bào)警、氣象數(shù)據(jù)等

(3)10kV或35kV并網(wǎng)

根據(jù)《能源局關(guān)于2019年風(fēng)電、光伏發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)有關(guān)事項(xiàng)通知》 (國發(fā)新能〔2019〕49號),對于需要補(bǔ)貼的新建工商業(yè)分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目,需要滿足單點(diǎn)并網(wǎng)裝機(jī)容量小于6兆瓦且為非戶用的要求,支持在符合電網(wǎng)運(yùn)行安全技術(shù)要求的前提下,通過內(nèi)部多點(diǎn)接入配電系統(tǒng)。

此類分布式光伏裝機(jī)容量一般比較大,需要通過升壓變壓器升壓后接入電網(wǎng)。由于裝機(jī)容量較大,可能對公共電網(wǎng)造成比較大的干擾,因此供電部門對于此規(guī)模的分布式光伏電站穩(wěn)控系統(tǒng)、電能質(zhì)量以及和調(diào)度的通信要求都比較高。

光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)需要監(jiān)測并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量,包括電源頻率、電源電壓的大小、電壓不平衡、電壓驟升/驟降/中斷、快速電壓變化、諧波/間諧波THD、閃變等,需要安裝單獨(dú)的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置。

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上圖為一個1MW分布式光伏電站的示意圖,光伏陣列接入光伏匯流箱,經(jīng)過直流柜匯流后接入集中式逆變器(直流柜根據(jù)情況可不設(shè)置),經(jīng)過升壓變壓器升壓至10kV或35kV后并入中壓電網(wǎng)。由于光伏電站裝機(jī)容量比較大,涉及到的保護(hù)和測控設(shè)備比較多,主要如下表:

名稱

圖片

型號

功能

應(yīng)用

匯流箱

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APV光伏匯流箱

防護(hù)等級為IP65,滿足室內(nèi)外安裝要求;

采用霍爾傳感器,隔離測量,16路輸入;

耐壓DC1kV,熔斷電流可選擇;

可選電壓測量功能,測量電壓DC 1kV;

具有RS485通訊接口,ModBus-RTU通訊協(xié)議;

可根據(jù)客戶需求配用國內(nèi)外品牌廠家的光伏直流斷路器,光伏直流熔斷器、防雷保護(hù)器等元件。

應(yīng)用于6MW以下光伏變電站

微機(jī)保護(hù)測控裝置

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AM5SE

適用于35kV和10kV電壓等級的線路保護(hù)測控、變壓器差動、后備保護(hù)測控等功能

電能質(zhì)量監(jiān)測

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APQM-E

電網(wǎng)頻率 ,電壓、電流有效值,有功功率、無功功率、視在功率及功率因數(shù),電壓偏差,頻率偏差,三相電壓不平衡度、三相電流不平衡度;三相電壓、電流各序分量;基波電壓、電流,功率、功率因數(shù)、相位等,諧波(2~50 次)。包括電壓、電流的總諧波畸變率、各次諧波電壓、電流含有率、有效值、功率等,諧波群 ,間諧波 電壓波動、閃變??奢斎?7.7V/100V 或 220V/380V 。

弧光保護(hù)裝置

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ARB5

集保護(hù)、測量、控制、監(jiān)測、通訊、故障錄波、事件記錄等多種功能于一體,準(zhǔn)確實(shí)時(shí)監(jiān)測弧光信號,保護(hù)電流,適用于中低壓等級電網(wǎng)的 弧光故障迅速切除裝置。

直流電表

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DJSF1352

電壓輸入DC750V,電流輸入DC300A/75mV,在分布式光伏項(xiàng)目中適用于儲能回路等直流信號設(shè)備電量測量和電能計(jì)量使用

多功能電表

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APM800

各電壓等級全電氣參數(shù)測量、計(jì)量和狀態(tài)量采集

智能網(wǎng)關(guān)

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ANet-1E2S1-4G

嵌入式linux系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)通訊方式具備Socket方式,支持XML格式壓縮上傳,提供AES加密及MD5身份認(rèn)證等安全需求,支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳,支持Modbus、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、101、103、104協(xié)議,支持和調(diào)度系統(tǒng)遠(yuǎn)動通訊。

電力監(jiān)控系統(tǒng)

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Acrel-2000Z

電力監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對光伏發(fā)電站遙測、遙信、遙控、異常報(bào)警、故障記錄和分析等功能,接收調(diào)度系統(tǒng)指令對光伏電站進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。

光伏運(yùn)維云平臺

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AcrelCloud-PV

監(jiān)測光伏發(fā)電功率、發(fā)電量、功率曲線、發(fā)電日月年報(bào)表、設(shè)備信息、故障報(bào)警、氣象數(shù)據(jù)等

.       系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

安科瑞電光伏電站監(jiān)控軟件采用Acrel-2000Z,是安科瑞電氣股份有限公司總結(jié)多年的開發(fā)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和大量的用戶需求而設(shè)計(jì)針對用戶配電系統(tǒng)和光伏電站的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。

1)軟件運(yùn)行環(huán)境配置

服務(wù)器上安裝Windows7操作系統(tǒng)。

2)光伏電站電力監(jiān)控軟件架構(gòu)

軟件采用C/S架構(gòu),實(shí)時(shí)采集光伏電站電流、電壓、日/月/年/累計(jì)發(fā)電量和氣象數(shù)據(jù)。

3)光伏電站電力監(jiān)控軟件功能

對光伏電站的整體信息進(jìn)行監(jiān)控,采用圖形和數(shù)據(jù)的形式實(shí)時(shí)動態(tài)地展現(xiàn)電站概況、電站實(shí)時(shí)發(fā)電及發(fā)電統(tǒng)計(jì)信息。包括電站概括、環(huán)境參數(shù)、實(shí)時(shí)信息、發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及發(fā)電量前面10信息

通過主界面可以對光伏陣列現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測與顯示,如室外溫度值、風(fēng)速、風(fēng)向、光照強(qiáng)度等。

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a)通過對電站內(nèi)一次及二次配電網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的監(jiān)控,了解電站內(nèi)各電氣設(shè)備的運(yùn)行情況及狀態(tài),并對電站的并網(wǎng)狀態(tài)、有/ 無功功率流向情況等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

b)光伏組件分布監(jiān)控

能夠根據(jù)微逆變反應(yīng)的數(shù)據(jù)顯示各組太陽能電池板的工作狀態(tài)(是否正常發(fā)電),根據(jù)組串式逆變器顯示各光伏組串輸出功率,分別計(jì)量兩種兩種逆變方式的發(fā)電量日發(fā)電量、日發(fā)電量曲線、月發(fā)電量柱狀圖、年發(fā)電量柱狀圖等,并對這兩種方式發(fā)電量進(jìn)行對比。

c)逆變器監(jiān)控

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組串式逆變器主要監(jiān)測指標(biāo)包括:

直流電壓、直流電流、直流功率

交流電壓、交流電流

逆變器內(nèi)溫度、時(shí)鐘

頻率、功率因數(shù)、當(dāng)前發(fā)電功率

日發(fā)電量、累積發(fā)電量、累積CO2 減排量

電網(wǎng)電壓過高、電網(wǎng)電壓過低

電網(wǎng)頻率過高、電網(wǎng)頻率過低

直流電壓過高、直流電壓過低

逆變器過載、逆變器過熱、逆變器短路

散熱器過熱

逆變器孤島

DSP 故障、通訊故障等。

監(jiān)控系統(tǒng)可繪制顯示逆變器電壓—時(shí)間曲線、功率—時(shí)間曲線等,直流側(cè)輸入電流實(shí)時(shí)曲線、交流側(cè)逆變輸出電流曲線,并采集與顯示各逆變器日發(fā)電量等電參量;

d)交流匯流箱監(jiān)控

交流匯流箱主要監(jiān)測指標(biāo)包括:

光伏組串輸出直流電壓、輸出直流電流、輸出直流功率

各路輸入總發(fā)電功率、總發(fā)電量

匯流箱輸出電流、匯流箱輸出電壓、匯流箱輸出功率

電流監(jiān)測允差報(bào)警

傳輸電纜/ 短路故障告警

空氣開關(guān)狀態(tài)、故障信息等

e)交流配電柜監(jiān)控

交流配電柜主要監(jiān)測指標(biāo)包括:

光伏發(fā)電總輸出有功功率、無功功率

功率因數(shù)、電壓、電流

斷路器故障信息、防雷器狀態(tài)信息等

f)并網(wǎng)柜監(jiān)控

通過對并網(wǎng)柜的監(jiān)控,計(jì)量上網(wǎng)電量、內(nèi)部用電量、電能質(zhì)量、光伏發(fā)電系統(tǒng)有功和無功輸出、發(fā)電量、功率因數(shù)、并網(wǎng)點(diǎn)的電壓和頻率、注入系統(tǒng)的電等參數(shù),計(jì)算碳減排量,并折算成標(biāo)準(zhǔn)煤,計(jì)算發(fā)電收益。

g)環(huán)境參數(shù)監(jiān)控

環(huán)境參數(shù)主要監(jiān)測指標(biāo)包括:

日照輻射

風(fēng)速、風(fēng)向

環(huán)境溫度

太陽能電池板溫度等

對比實(shí)際微逆或幾種微逆輸出指導(dǎo)電池板需要清洗等信息。

h)歷史數(shù)據(jù)管理

監(jiān)控系統(tǒng)可針對光伏發(fā)電現(xiàn)場的各種事件進(jìn)行記錄,如:通訊采集異常、開關(guān)變位、操作記錄等,時(shí)間記錄支持按類型查詢,并可對越限報(bào)警值進(jìn)行更改設(shè)置;

i)日發(fā)電趨勢分析

系統(tǒng)提供了實(shí)時(shí)曲線和歷史趨勢兩種曲線分析界面,可以反映出每天24小時(shí)內(nèi)光伏發(fā)電量與該日日照強(qiáng)度,環(huán)境溫度,風(fēng)速等的波動情況。

j)故障報(bào)警

當(dāng)電池板長時(shí)間輸出功率偏低進(jìn)行故障指示,建議運(yùn)維人員前往現(xiàn)場檢查是否有故障發(fā)生等;另外對于并網(wǎng)柜部分的主斷路器分合閘狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視,當(dāng)出現(xiàn)開關(guān)變位及時(shí)報(bào)警,提醒運(yùn)維人員。

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4結(jié)語

近些年隨著能源的需求不斷增加,面臨很多非可再生資源大量消耗和突出的環(huán)境污染問題,光伏發(fā)電等清潔能源的開發(fā)和應(yīng)用不斷加快。為了光伏發(fā)電系統(tǒng)能夠正常高效運(yùn)行,需要對其進(jìn)行定期的運(yùn)維分析,明確問題所在,采取針對性措施進(jìn)行優(yōu)化,確保光伏發(fā)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行,進(jìn)一步促進(jìn)清潔能源的發(fā)展。

參考文獻(xiàn):

【1】 閆妍.光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)維優(yōu)化策略研究[J].光源與照明,2022(09):60-62.

【2】 李云橋.新一代機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)在大規(guī)模光伏系統(tǒng)無人機(jī)智能運(yùn)維中的應(yīng)用[J].電工技術(shù), 2021(19):21-23+26.

【3】郭玲玲.光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)維問題分析與優(yōu)化策略研究[J].無線互聯(lián)科技,2020,17(20):18-19.

【4】 連乾鈞.光伏電站在線監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].吉林:吉林大學(xué),2015.

【5】 姚遠(yuǎn).微電網(wǎng)中光伏發(fā)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].四川:電子科技大學(xué),2021.

【6】 陳志文.光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)維優(yōu)化策略分析

【7】 分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

 


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