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

摘要：目前國內(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現(xiàn)對該子系統(tǒng)的匯流箱、逆變器、箱變測控、計量表計等設(shè)備的通信及監(jiān)控。然而通信柜，箱變測控等設(shè)備的市場價格較高，提升了整個光伏電站的項目成本，本文通過對海寧30MWp分布式光伏電站子系統(tǒng)監(jiān)控的設(shè)計，提出優(yōu)化方案，便于電站后期運維，降低項目成本。

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。太陽能光伏發(fā)電以其綠色、可持續(xù)等優(yōu)點，被公認為21 世紀最重要、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，于世界范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。在歐洲，分布式光伏在整個光伏發(fā)電應(yīng)用中的比例高達70%，這一比例在美國更是超過了83%，而中國目前這一比例還不足35%，因此，國內(nèi)分布式光伏發(fā)電應(yīng)用仍具有廣闊的市場空間。

海寧30MW分布式光伏發(fā)電項目利用金山開發(fā)區(qū)多個企業(yè)工業(yè)廠房屋頂作為建設(shè)場地。由于該項目涉及到海寧星瑩家具、浙江聯(lián)鴻纖維科技等11個家工廠的近40個工業(yè)廠房屋頂，為了方便項目完工后的運維及項目建設(shè)成本的控制，因此該項目對光伏發(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，降低項目成本，便于電站后期運維。

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現(xiàn)對該子系統(tǒng)的匯流箱、逆變器、箱變測控、計量表計等設(shè)備的通信及監(jiān)控。通信柜主要包括通信管理機，光纖環(huán)網(wǎng)交換機，視頻交換機，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、箱變測控、計量表計等設(shè)備通過RS485現(xiàn)場總線的方式接入到通信管理機中通信，通信管理機再通過光纖環(huán)網(wǎng)交換機與其他子系統(tǒng)組成光纖環(huán)網(wǎng)接入到站控層監(jiān)控系統(tǒng)。光伏場區(qū)槍機、球機等攝像機通過以太網(wǎng)總線的方式接入到視頻交換機，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，項目造價成本較高，而且對電站的運維人員技術(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)電項目由于及到海寧星瑩家具、浙江聯(lián)鴻纖維科技等11個家工廠的近40個工業(yè)廠房屋頂，為了便于項目建成后運維方便及項目建設(shè)成本的控制，在這種情況下提出對海寧30MWp分布式光伏電站子系統(tǒng)監(jiān)控的優(yōu)化方案，降低項目成本，便于電站后期運維。

在項目設(shè)計過程中，通過與多個設(shè)備廠家進行技術(shù)咨詢及交流發(fā)現(xiàn)，目前市場上有一種新產(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、測控和通訊功能，同時提供了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，實現(xiàn)發(fā)電單元內(nèi)逆變器、智能匯流箱、計量表計等設(shè)備的接入，同時內(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、光纖環(huán)網(wǎng)交換機、箱變測控裝置加通信柜，在功能上可根據(jù)不同的項目需求進行配置，選配不同的模塊插件，而一體化的功能設(shè)計不僅具有體積小、中轉(zhuǎn)接線少、安裝方便的優(yōu)點，而且投資小，集成度高，通信方式靈活。

圖2海寧項目光伏發(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控的電壓電流信號輸入及控制輸出，同時還具有16路RS485通信接口，提供了6路以太網(wǎng)電口及4對光纖接口。

圖3優(yōu)化后發(fā)電子系統(tǒng)監(jiān)控方案

圖3為設(shè)計優(yōu)化采用光伏發(fā)電單元智能監(jiān)控裝置后的海寧項目光伏發(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控、通信管理機、光纖環(huán)網(wǎng)交換機等設(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

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

經(jīng)過對比看出，設(shè)計優(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)約項目成本。如果算上設(shè)備的安裝費用，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，箱變測控等幾家公司的設(shè)備，減少了通信中斷的故障點及運維人員的工作量，同時運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

該項目建成以后，項目公司通過成本核算，該方案確實減少了項目成本，在整個項目過程中起到了降本增效的作用。且通過現(xiàn)場運維人員反饋情況來看，經(jīng)過設(shè)計優(yōu)化的分布式光伏電站子系統(tǒng)監(jiān)控方案運行穩(wěn)定，可靠。綜上所述，設(shè)計優(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。

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