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分布式光伏電站運維管理策略 —— 以荊門新眾和紡織項目為例

發(fā)布時間: 2025-07-16  點擊次數(shù): 535次

安科瑞 宣依依

摘 要:隨著智能電網(wǎng)的快速發(fā)展和新能源技術(shù)的普及應(yīng)用,太陽能作為一種清潔能源已逐步成為社會生產(chǎn)生活的重要能源來源。分布式光伏電站憑借其建設(shè)投入少、空間需求小的優(yōu)勢,在緩解電力供應(yīng)緊張方面發(fā)揮著重要作用,特別是在我國推進節(jié)能減排和綠色發(fā)展的政策背景下,其發(fā)展勢頭尤為迅猛。然而,這類電站長期處于戶外環(huán)境,運行過程中更容易出現(xiàn)各類故障問題。由于其分布范圍廣、布局分散,缺乏統(tǒng)一的運維管理體系,導(dǎo)致運維工作面臨諸多挑戰(zhàn):效率低下、成本居高不下、操作難度大、經(jīng)濟效益不理想,這些因素都嚴(yán)重影響了運維人員的積極性,使得運維質(zhì)量難以得到有效保證,如何建立一套完善的運維管理機制成為重中之重。


關(guān)鍵詞:新能源技術(shù);分布式光伏;運維管理

一、概述

湖北荊門新眾和紡織等屋頂光伏發(fā)電項目(以下簡稱“本項目")是響應(yīng)國家“優(yōu)化能源結(jié)構(gòu),提供更加清潔、可靠的能源"的號召,投資建設(shè)的分布式光伏發(fā)電應(yīng)用示范項目。

本項目位于湖北荊門銘然裝飾工程有限公司旁,利用現(xiàn)有廠房屋頂建設(shè)分布式光伏發(fā)電項目,總建設(shè)規(guī)模約為8340kW。光伏發(fā)電組件位于荊門市東寶區(qū)新臺西路,通過用戶配電站接入公共電網(wǎng),屬于荊門市供電公司管理范圍。

本文首先應(yīng)對電站運行狀態(tài)進行實時評估,以便及時發(fā)現(xiàn)異常情況;其次要科學(xué)規(guī)劃運維調(diào)度方案,提升運維效率和質(zhì)量,同時降低運營成本。

分布式光伏電站運維管理策略 —— 以荊門新眾和紡織項目為例

項目現(xiàn)場

二、現(xiàn)有電網(wǎng)情況

現(xiàn)有用戶配電站為10kV用戶變,站內(nèi)新建7臺10kV變壓器,變壓器容量為2000、1600、1250、2000、630、1250、1000kVA,光伏發(fā)電單元所發(fā)直流電通過逆變器逆變?yōu)榻涣麟姾蠼?jīng)7臺新建變壓器升壓至10kV通過10kV電纜T接至220kV變電站。目前該變電站已接入及在途分布式電源總?cè)萘繛?27.1MW,因此剩余可接入容量 52.71MW。滿足本期接入需求。

現(xiàn)有供電示意圖如下:

分布式光伏電站運維管理策略 —— 以荊門新眾和紡織項目為例

 

用戶配電站現(xiàn)供電示意圖

三、技術(shù)方案

本項目通過2個并網(wǎng)點上網(wǎng),2個并網(wǎng)點的裝機容量分別為5.99MW、2.535MW(交流側(cè))由7個光伏發(fā)電單元構(gòu)成。該項目運營模式為全額上網(wǎng)。利用廠房屋頂建設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng),關(guān)鍵設(shè)備光伏組件、逆變器、變壓器等采用國內(nèi)zhi名產(chǎn)品。本項目光伏發(fā)電系統(tǒng)所輸出的直流電經(jīng)組串式逆變器轉(zhuǎn)換成交流電后,就地升壓至10KV,經(jīng)開關(guān)柜通過1回出線接入至廠區(qū)10KV進線母線的用戶側(cè),實現(xiàn)并網(wǎng)。變電站近三年至小負(fù)荷平均-0.15MW,考慮主變 N-1 情況下,另一主變負(fù)載不超過80%,則該變電站可接入的分布式光伏容量為 179.81MW,目前該變電站已接入及在途分布式光伏容量共 127.1W,因此剩余可接入容量 52.71MW。滿足本期接入需求。光伏監(jiān)控系統(tǒng)按站控層、就地層、架構(gòu),通過通信管理機或協(xié)議轉(zhuǎn)換器對光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備層的各種設(shè)備(逆變器、防孤島保護、故障解列裝置、電能質(zhì)量監(jiān)測裝置、直流屏等設(shè)備)信息進行采集和處理,將處理好的數(shù)據(jù)上傳至SCADA系統(tǒng)和遠(yuǎn)動裝置。遠(yuǎn)動裝置數(shù)據(jù)經(jīng)縱向加密后通過4G/5G無線通信網(wǎng)將上傳至荊門供電公司配調(diào)。

1.升壓變壓器及高低壓配電設(shè)備

本項目配備7臺三相交流2000KVA的干式變壓器。額定電壓10.5±2×2.5%/0.38kV,接線組別為Dy11。交流頻率為50Hz,可以戶外使用,能效等級滿足國家規(guī)范要求。

2.繼電保護及安全自動裝置

本光伏電站內(nèi)主要電氣設(shè)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(shù)規(guī)程》(GB14285-2006)配置。

1)線路保護

本項目為10kV并網(wǎng),建議光伏開關(guān)站總出線開關(guān)建議光伏開關(guān)站總出線開關(guān)配置線路方向過流等保護,包括三段可經(jīng)復(fù)壓和方向閉鎖的過流保護,三段零序過流保護、過負(fù)荷并具備低周減載功能,以便線路發(fā)生故障時快速切除,避免事故范圍擴大。

2)頻率電壓異常緊急控制裝置

本項目光伏并網(wǎng)點斷路器要求具備失壓跳閘功能,不設(shè)重合閘,可通過逆變器內(nèi)低壓保護與頻率保護實現(xiàn)解列,不配置獨立的安全自動裝置。

3)防孤島檢測及安全自動裝置

采用具備防孤島能力的逆變器,逆變器需要具備快速監(jiān)測孤島且監(jiān)測到孤島后立即斷開與電網(wǎng)連接的能力,其防孤島保護方案應(yīng)與繼電保護配置、頻率電壓異常緊急控制裝置配置和低電壓穿越相配合。

4)電能質(zhì)量監(jiān)測

在公共連接點裝設(shè)滿足 GB/T 19862《電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備通用要求》標(biāo)準(zhǔn)要求的A 類電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置一套。監(jiān)測電能質(zhì)量參數(shù),包括電壓、頻率、諧波、功率因數(shù)等,電能質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)至少保存一年。

3.系統(tǒng)調(diào)度自動化

本項目為10kV電壓等級并網(wǎng),需通過獨立信息傳輸設(shè)備將光伏電站有功、無功、功率因數(shù)、逆變器數(shù)據(jù)、電量及開關(guān)、刀閘狀態(tài)量、功率調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)和功率預(yù)測數(shù)據(jù)等信息上傳至調(diào)度端,場站應(yīng)配置AGC裝置,具備接收并自動執(zhí)行有功功率控制指令的能力;需要具備一次調(diào)頻能力;10kV 發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)上報中期、短期和超短期功率預(yù)測數(shù)據(jù)。

4.計量

本項目采用的運營模式為全額上網(wǎng),并網(wǎng)點共2個,關(guān)口點共1個,均設(shè)置在光伏出線處。本項目計量配置原則如下。

(1)在關(guān)口計量點配置 1 塊三相三線電能表,具有雙向計量功能,用于計量用戶與電網(wǎng)間的上、下網(wǎng)電量。在關(guān)口計量點配置 GPRS 用電現(xiàn)場管理系統(tǒng),用于采集數(shù)據(jù)及用戶用電結(jié)算。

(2)在并網(wǎng)點設(shè)置C級電能表和 GPRS 用電現(xiàn)場管理系統(tǒng),用于發(fā)電量信息采集及營銷系統(tǒng)遠(yuǎn)傳。具體設(shè)備配置規(guī)模以現(xiàn)場實際為準(zhǔn)。

分布式光伏電站運維管理策略 —— 以荊門新眾和紡織項目為例

 

新建并網(wǎng)點一光伏一次圖

分布式光伏電站運維管理策略 —— 以荊門新眾和紡織項目為例

新建并網(wǎng)點二光伏一次圖

四、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本項目光伏電站配置一套綜合自動化系統(tǒng),采用安科瑞電氣股份有限公司所提供的Acrel-1000分布式光伏電力監(jiān)控系統(tǒng)具有保護、控制、通信、測量等功能,可實現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)、開關(guān)站的全功能綜合自動化管理。本項目逆變器、高低壓設(shè)備等狀態(tài)信號都要接入本監(jiān)控系統(tǒng)。

本項目光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)包括兩部分:站控層和就地層,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為開放式分層、分布式結(jié)構(gòu)。

監(jiān)控系統(tǒng)通過以太網(wǎng)與就地層相連,就地層按照不同的功能、系統(tǒng)劃分,以相對獨立的方式分散在逆變器區(qū)域或箱變中,在站控層及網(wǎng)絡(luò)失效的情況下,就地層仍能獨立完成就地各電氣設(shè)備的監(jiān)測。

站控層由計算機網(wǎng)絡(luò)連接的服務(wù)器、操作員站、遠(yuǎn)動站等組成,提供站內(nèi)運行的人機界面,實現(xiàn)管理控制就地層設(shè)備等功能,形成全站監(jiān)控、管理中心,并具備與遠(yuǎn)方控制中心通信的接口。

就地層設(shè)備由智能測控單元、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通訊單元、逆變器數(shù)據(jù)采集單元、多功能電能表等構(gòu)成,主要電氣設(shè)備包括微機保護、防孤島保護、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置、故障解列裝置、多功能儀表、逆變器、箱變測控等設(shè)備。它直接采集處理現(xiàn)場的原始數(shù)據(jù),通過網(wǎng)絡(luò)傳送給站控層監(jiān)控主站,同時接收站控層發(fā)來的控制操作命令,經(jīng)過有效性判斷、閉鎖檢測、同步檢測等,最后對設(shè)備進行操作控制。

每個光伏發(fā)電單元配帶無線發(fā)射功能的數(shù)據(jù)采集裝置,采集每組光伏組件數(shù)據(jù),逆變器參數(shù),測控裝置、智能計量表計的數(shù)據(jù),打包后通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸給監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)視。

分布式光伏電站運維管理策略 —— 以荊門新眾和紡織項目為例

監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

項目配置設(shè)備清單如下表所示:

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五、系統(tǒng)功能

1. 分布式光伏電站運維管理

Acrel-1000分布式光伏電力監(jiān)控系統(tǒng)報警處理分事故報警和預(yù)告報警。前者包括非操作引起的斷路器跳閘和保護裝置動作信號,后者包括一般設(shè)備變位、狀態(tài)異常信息、模擬量越限/復(fù)限、計算機站控系統(tǒng)的各個部件、就地單元的狀態(tài)異常等等。

(1)事故報警

事故報警發(fā)生時,公用事故報警器將立即發(fā)出音響報警,監(jiān)控畫面上用顏色改變和閃爍表示該設(shè)備變位,同時顯示紅色報警條文,打印機打印報警條文,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置向遠(yuǎn)方控制中心發(fā)送報警信息。事故報警通過手動或自動方式確認(rèn)。

(2)預(yù)告報警

預(yù)告報警發(fā)生時,其處理方式除與事故報警處理相同外,音響和提供信息顏色可區(qū)別于事故報警。能有選擇地向遠(yuǎn)方發(fā)送信息。

(3)實時事件

實時事件告警列表包括序號、發(fā)生時間、告警內(nèi)容、告警等級、確認(rèn)狀態(tài)等分列展示,告警信息默認(rèn)按照發(fā)生時間降序排列顯示,以不同的顏色區(qū)分已確認(rèn)、未確認(rèn)信號。

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(4)歷史事件

點擊歷史事件圖標(biāo),切換到歷史事件查詢界面,查看歷史數(shù)據(jù)庫中記錄的所有系統(tǒng)事件。

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(5)監(jiān)控界面

監(jiān)測逆變器當(dāng)前電壓、電流、輸出功率、溫度及當(dāng)前狀態(tài)等信息。

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(6)光伏收益界面

支持實時統(tǒng)計電站發(fā)電量和收益,降低了運行維護成本

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2.光字牌監(jiān)測

隨著變電站綜合自動化技術(shù)的發(fā)展,傳統(tǒng)光字牌逐漸被監(jiān)控后臺的虛擬光字牌所取代。這種變化主要體現(xiàn)在以下幾個方面:

傳統(tǒng)光字牌:依賴于硬件接點觸發(fā),通過中央信號屏上的燈光顯示設(shè)備狀態(tài)。這種方式在有人值班的變電站中應(yīng)用廣泛,但隨著無人值班技術(shù)的普及,其局限性逐漸顯現(xiàn)。

智能光字牌:在無人值班變電站中,光字牌的功能被集成到監(jiān)控后臺系統(tǒng)中,以虛擬形式實現(xiàn)。智能光字牌不僅保留了傳統(tǒng)光字牌的直觀性,還增加了信息過濾、分級顯示和導(dǎo)航功能。例如,通過導(dǎo)航燈閃爍提示異常信號,運行人員可以快速確認(rèn)并處理。

六、結(jié)語

當(dāng)前,我國分布式光伏發(fā)電呈現(xiàn)爆發(fā)式增長態(tài)勢,在政策紅利的持續(xù)推動下,其并網(wǎng)模式正由分散式向規(guī)?;焖俎D(zhuǎn)型。這種發(fā)展態(tài)勢在為能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型注入新動能的同時,也對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行提出了全新挑戰(zhàn)。高滲透率分布式光伏的接入不僅會引發(fā)電壓波動、潮流反送等系列技術(shù)難題,還可能影響光伏產(chǎn)業(yè)自身的可持續(xù)發(fā)展。值得注意的是,規(guī)?;⒕W(wǎng)正倒逼電力系統(tǒng)調(diào)控模式進行深度變革。為此,需要立足電網(wǎng)實際運行需求和場站管理特點,系統(tǒng)性地研究電網(wǎng)調(diào)度運行關(guān)鍵技術(shù),從而構(gòu)建智能化程度高、安全性能you越的電網(wǎng)能量管理平臺,實現(xiàn)新型電力系統(tǒng)多層級協(xié)調(diào)平衡能力和新能源消納水平的提升。



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