海寧30MWp分布式光伏發電子系統監控設計優化

摘要：目前國內光伏電站中的光伏發電子系統監控方案通常采用配置通信柜的方式來實現對該子系統的匯流箱、逆變器、箱變測控、計量表計等設備的通信及監控。然而通信柜，箱變測控等設備的市場價格較高，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監控的設計，提出優化方案，便于電站后期運維，降低項目成本。

關鍵詞：分布式光伏；發電子系統；監控；優化

0 引言

太陽能作為一種開發潛力巨大的新能源和可再生能源受到國內外的空前重視，從能源供應安全和清潔利用的角度出發，世界各國正把太陽能的商業化開發和利用作為重要的發展趨勢。太陽能光伏發電以其綠色、可持續等優點，被公認為21 世紀最重要、最有發展前途的能源之一。

光伏發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，分布式光伏發電因在位置選取、電能傳輸與規劃、數據監控等方面具備明顯優勢，于世界范圍內得到了廣泛應用。在歐洲，分布式光伏在整個光伏發電應用中的比例高達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，國內分布式光伏發電應用仍具有廣闊的市場空間。

海寧30MW分布式光伏發電項目利用金山開發區多個企業工業廠房屋頂作為建設場地。由于該項目涉及到海寧星瑩家具、浙江聯鴻纖維科技等11個家工廠的近40個工業廠房屋頂，為了方便項目完工后的運維及項目建設成本的控制，因此該項目對光伏發電子系統監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監控的優化方案，降低項目成本，便于電站后期運維。

1分布式光伏發電子系統常規監控方案

目前國內光伏電站中的光伏發電子系統監控方案通常采用配置通信柜的方式來實現對該子系統的匯流箱、逆變器、箱變測控、計量表計等設備的通信及監控。通信柜主要包括通信管理機，光纖環網交換機，視頻交換機，尾纖盒，柜體及附件等。如圖1所示，光伏發電子系統的匯流箱、逆變器、箱變測控、計量表計等設備通過RS485現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網交換機與其他子系統組成光纖環網接入到站控層監控系統。光伏場區槍機、球機等攝像機通過以太網總線的方式接入到視頻交換機，與其他子系統組成光纖環網接入到站控層視頻監控系統。

這種子系統監控方案是目前光伏電站主流的方式，涉及到的設備廠家眾多，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要求提出更高要求。

圖1 分布式光伏發電子系統常規監控方案

2 設計優化后分布式光伏電站子系統監控方案

海寧30MWp分布式光伏發電項目由于及到海寧星瑩家具、浙江聯鴻纖維科技等11個家工廠的近40個工業廠房屋頂，為了便于項目建成后運維方便及項目建設成本的控制，在這種情況下提出對海寧30MWp分布式光伏電站子系統監控的優化方案，降低項目成本，便于電站后期運維。

在項目設計過程中，通過與多個設備廠家進行技術咨詢及交流發現，目前市場上有一種新產品——光伏發電單元智能監控裝置。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協議，可內置Zigbee無線通訊模塊，實現發電單元內逆變器、智能匯流箱、計量表計等設備的接入，同時內置光電轉換模塊，可通過光纖環網接入光伏電站的監控系統，實現與站控層監控系統的通信。裝置在功能上相當于通信管理機、光纖環網交換機、箱變測控裝置加通信柜，在功能上可根據不同的項目需求進行配置，選配不同的模塊插件，而一體化的功能設計不僅具有體積小、中轉接線少、安裝方便的優點，而且投資小，集成度高，通信方式靈活。

圖2海寧項目光伏發電單元智能監控裝置功能配置圖

圖2為海寧項目光伏發電單元智能監控裝置功能配置圖，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路以太網電口及4對光纖接口。

圖3優化后發電子系統監控方案

圖3為設計優化采用光伏發電單元智能監控裝置后的海寧項目光伏發電發電子系統監控方案，從圖中可以看出，設計采用光伏發電單元智能監控裝置，可以代替原有箱變測控、通信管理機、光纖環網交換機等設備。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，中轉接線少。

3 優化方案的預期效益

對比海寧30MWp分布式光伏發電項目分別采用常規方案和優化方案的設備成本：

經過對比看出，設計優化采用光伏發電單元智能監控裝置代替原有通信柜的方案設備成本能夠節約72.8萬元，能夠有效節約項目成本。如果算上設備的安裝費用，由于常規方案比優化方案設備多，其安裝成本亦高于優化方案。而且優化方案僅采用一家公司的光伏發電單元智能監控裝置，相比常規方案通信管理機，箱變測控等幾家公司的設備，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電單元智能監控裝置即可。

4結束語

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。且通過現場運維人員反饋情況來看，經過設計優化的分布式光伏電站子系統監控方案運行穩定，可靠。綜上所述，設計優化采用光伏發電單元智能監控裝置的分布式光伏電站子系統監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：

[1]壽挺，張思建.小型并網光伏電站智能監控系統的研究.中國電力，新能源，第45卷，第9期，2012

[2]諶貽華，謝建華等.大規模分布式光伏電站遠程智能監控技術研究.軟件，第32 卷第2 期，軟件