海寧30MWp分布式光伏發(fā)電子系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)計(jì)優(yōu)化

摘要：目前國(guó)內(nèi)光伏電站中的光伏發(fā)電子系統(tǒng)監(jiān)控方案通常采用配置通信柜的方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)該子系統(tǒng)的匯流箱、逆變器、箱變測(cè)控、計(jì)量表計(jì)等設(shè)備的通信及監(jiān)控。然而通信柜，箱變測(cè)控等設(shè)備的市場(chǎng)價(jià)格較高，提升了整個(gè)光伏電站的項(xiàng)目成本，本文通過對(duì)海寧30MWp分布式光伏電站子系統(tǒng)監(jiān)控的設(shè)計(jì)，提出優(yōu)化方案，便于電站后期運(yùn)維，降低項(xiàng)目成本。

關(guān)鍵詞：分布式光伏；發(fā)電子系統(tǒng)；監(jiān)控；優(yōu)化

0 引言

太陽能作為一種開發(fā)潛力巨大的新能源和可再生能源受到國(guó)內(nèi)外的空前重視，從能源供應(yīng)安全和清潔利用的角度出發(fā)，世界各國(guó)正把太陽能的商業(yè)化開發(fā)和利用作為重要的發(fā)展趨勢(shì)。太陽能光伏發(fā)電以其綠色、可持續(xù)等優(yōu)點(diǎn)，被公認(rèn)為21 世紀(jì)最重要、最有發(fā)展前途的能源之一。

光伏發(fā)電站主要分為大型集中式電站與分布式光伏電站。相比集中式電站而言，分布式光伏發(fā)電因在位置選取、電能傳輸與規(guī)劃、數(shù)據(jù)監(jiān)控等方面具備明顯優(yōu)勢(shì)，于世界范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。在歐洲，分布式光伏在整個(gè)光伏發(fā)電應(yīng)用中的比例高達(dá)70%，這一比例在美國(guó)更是超過了83%，而中國(guó)目前這一比例還不足35%，因此，國(guó)內(nèi)分布式光伏發(fā)電應(yīng)用仍具有廣闊的市場(chǎng)空間。

海寧30MW分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目利用金山開發(fā)區(qū)多個(gè)企業(yè)工業(yè)廠房屋頂作為建設(shè)場(chǎng)地。由于該項(xiàng)目涉及到海寧星瑩家具、浙江聯(lián)鴻纖維科技等11個(gè)家工廠的近40個(gè)工業(yè)廠房屋頂，為了方便項(xiàng)目完工后的運(yùn)維及項(xiàng)目建設(shè)成本的控制，因此該項(xiàng)目對(duì)光伏發(fā)電子系統(tǒng)監(jiān)控方案提出更高要求，在這種情況下提出對(duì)海寧30MWp分布式光伏電站子系統(tǒng)監(jiān)控的優(yōu)化方案，降低項(xiàng)目成本，便于電站后期運(yùn)維。

1分布式光伏發(fā)電子系統(tǒng)常規(guī)監(jiān)控方案

目前國(guó)內(nèi)光伏電站中的光伏發(fā)電子系統(tǒng)監(jiān)控方案通常采用配置通信柜的方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)該子系統(tǒng)的匯流箱、逆變器、箱變測(cè)控、計(jì)量表計(jì)等設(shè)備的通信及監(jiān)控。通信柜主要包括通信管理機(jī)，光纖環(huán)網(wǎng)交換機(jī)，視頻交換機(jī)，尾纖盒，柜體及附件等。如圖1所示，光伏發(fā)電子系統(tǒng)的匯流箱、逆變器、箱變測(cè)控、計(jì)量表計(jì)等設(shè)備通過RS485現(xiàn)場(chǎng)總線的方式接入到通信管理機(jī)中通信，通信管理機(jī)再通過光纖環(huán)網(wǎng)交換機(jī)與其他子系統(tǒng)組成光纖環(huán)網(wǎng)接入到站控層監(jiān)控系統(tǒng)。光伏場(chǎng)區(qū)槍機(jī)、球機(jī)等攝像機(jī)通過以太網(wǎng)總線的方式接入到視頻交換機(jī)，與其他子系統(tǒng)組成光纖環(huán)網(wǎng)接入到站控層視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

這種子系統(tǒng)監(jiān)控方案是目前光伏電站主流的方式，涉及到的設(shè)備廠家眾多，通信線纜多，項(xiàng)目造價(jià)成本較高，而且對(duì)電站的運(yùn)維人員技術(shù)要求提出更高要求。

圖1 分布式光伏發(fā)電子系統(tǒng)常規(guī)監(jiān)控方案

2 設(shè)計(jì)優(yōu)化后分布式光伏電站子系統(tǒng)監(jiān)控方案

海寧30MWp分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目由于及到海寧星瑩家具、浙江聯(lián)鴻纖維科技等11個(gè)家工廠的近40個(gè)工業(yè)廠房屋頂，為了便于項(xiàng)目建成后運(yùn)維方便及項(xiàng)目建設(shè)成本的控制，在這種情況下提出對(duì)海寧30MWp分布式光伏電站子系統(tǒng)監(jiān)控的優(yōu)化方案，降低項(xiàng)目成本，便于電站后期運(yùn)維。

在項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中，通過與多個(gè)設(shè)備廠家進(jìn)行技術(shù)咨詢及交流發(fā)現(xiàn)，目前市場(chǎng)上有一種新產(chǎn)品——光伏發(fā)電單元智能監(jiān)控裝置。該裝置其不僅具備箱變的保護(hù)、測(cè)控和通訊功能，同時(shí)提供了8路/16路RS485通信接口，支持MODBUS協(xié)議，可內(nèi)置Zigbee無線通訊模塊，實(shí)現(xiàn)發(fā)電單元內(nèi)逆變器、智能匯流箱、計(jì)量表計(jì)等設(shè)備的接入，同時(shí)內(nèi)置光電轉(zhuǎn)換模塊，可通過光纖環(huán)網(wǎng)接入光伏電站的監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)與站控層監(jiān)控系統(tǒng)的通信。裝置在功能上相當(dāng)于通信管理機(jī)、光纖環(huán)網(wǎng)交換機(jī)、箱變測(cè)控裝置加通信柜，在功能上可根據(jù)不同的項(xiàng)目需求進(jìn)行配置，選配不同的模塊插件，而一體化的功能設(shè)計(jì)不僅具有體積小、中轉(zhuǎn)接線少、安裝方便的優(yōu)點(diǎn)，而且投資小，集成度高，通信方式靈活。

圖2海寧項(xiàng)目光伏發(fā)電單元智能監(jiān)控裝置功能配置圖

圖2為海寧項(xiàng)目光伏發(fā)電單元智能監(jiān)控裝置功能配置圖，從圖中可以看該裝置具備箱變測(cè)控的電壓電流信號(hào)輸入及控制輸出，同時(shí)還具有16路RS485通信接口，提供了6路以太網(wǎng)電口及4對(duì)光纖接口。

圖3優(yōu)化后發(fā)電子系統(tǒng)監(jiān)控方案

圖3為設(shè)計(jì)優(yōu)化采用光伏發(fā)電單元智能監(jiān)控裝置后的海寧項(xiàng)目光伏發(fā)電發(fā)電子系統(tǒng)監(jiān)控方案，從圖中可以看出，設(shè)計(jì)采用光伏發(fā)電單元智能監(jiān)控裝置，可以代替原有箱變測(cè)控、通信管理機(jī)、光纖環(huán)網(wǎng)交換機(jī)等設(shè)備。該智能裝置可以采用箱變低壓室就地安裝，安裝維護(hù)方便，無需柜體，中轉(zhuǎn)接線少。

3 優(yōu)化方案的預(yù)期效益

對(duì)比海寧30MWp分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目分別采用常規(guī)方案和優(yōu)化方案的設(shè)備成本：

經(jīng)過對(duì)比看出，設(shè)計(jì)優(yōu)化采用光伏發(fā)電單元智能監(jiān)控裝置代替原有通信柜的方案設(shè)備成本能夠節(jié)約72.8萬元，能夠有效節(jié)約項(xiàng)目成本。如果算上設(shè)備的安裝費(fèi)用，由于常規(guī)方案比優(yōu)化方案設(shè)備多，其安裝成本亦高于優(yōu)化方案。而且優(yōu)化方案僅采用一家公司的光伏發(fā)電單元智能監(jiān)控裝置，相比常規(guī)方案通信管理機(jī)，箱變測(cè)控等幾家公司的設(shè)備，減少了通信中斷的故障點(diǎn)及運(yùn)維人員的工作量，同時(shí)運(yùn)維人員只需熟練掌握該光伏發(fā)電單元智能監(jiān)控裝置即可。

4結(jié)束語

該項(xiàng)目建成以后，項(xiàng)目公司通過成本核算，該方案確實(shí)減少了項(xiàng)目成本，在整個(gè)項(xiàng)目過程中起到了降本增效的作用。且通過現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員反饋情況來看，經(jīng)過設(shè)計(jì)優(yōu)化的分布式光伏電站子系統(tǒng)監(jiān)控方案運(yùn)行穩(wěn)定，可靠。綜上所述，設(shè)計(jì)優(yōu)化采用光伏發(fā)電單元智能監(jiān)控裝置的分布式光伏電站子系統(tǒng)監(jiān)控方案值得在以后大型集中式電站與分布式光伏電站借鑒與推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]壽挺，張思建.小型并網(wǎng)光伏電站智能監(jiān)控系統(tǒng)的研究.中國(guó)電力，新能源，第45卷，第9期，2012

[2]諶貽華，謝建華等.大規(guī)模分布式光伏電站遠(yuǎn)程智能監(jiān)控技術(shù)研究.軟件，第32 卷第2 期，軟件