深圳機(jī)場(chǎng)光伏發(fā)電二期項(xiàng)目光伏區(qū)通訊方案探討

前 言

深圳機(jī)場(chǎng)分布式光伏發(fā)電二期項(xiàng)目擬利用新貨運(yùn)站（B1、B2、B3、B4）頂部建設(shè)光伏發(fā)電工程，工程總建設(shè)規(guī)模10MWp。本期在B1、B3貨運(yùn)樓頂部先建5MWp，并經(jīng)箱變升壓后，以10kV電壓并網(wǎng)，遠(yuǎn)期在B2、B4樓頂再建5MWp。至本期建成后，與原有的一期10MW一起發(fā)電共15MW，將成為全球最大的機(jī)場(chǎng)光伏發(fā)電站。

B1、B3航運(yùn)樓屋頂分為B1a、B1b、B1c區(qū)和B3a、B3c區(qū)，光伏發(fā)電板和直流匯流箱安裝于各分區(qū)的樓頂上，其中每個(gè)分區(qū)大概布置10～12個(gè)直流匯流箱，各分區(qū)分別經(jīng)2臺(tái)500kWp逆變器逆變成交流后，再經(jīng)1臺(tái)1000kVA箱變升壓至10kV，形成1個(gè)1MWp光伏發(fā)電10kV子系統(tǒng)。任一屋面的長(zhǎng)x寬大致為170x55m左右，且最遠(yuǎn)處的航運(yùn)樓分區(qū)B1a距離對(duì)應(yīng)的箱變大約250m，再加上樓頂距地面大約15m，以及拐角轉(zhuǎn)彎處多耗的通訊電纜，最遠(yuǎn)處的匯流箱至箱變大約有500m，箱變距主控室也有500m。

如果采用常規(guī)的集中式光伏設(shè)計(jì)，在光伏區(qū)箱變內(nèi)配置通訊管理機(jī)和光纖交換機(jī)，通過(guò)RS485通訊雙絞線(xiàn)采集匯流箱、逆變器、箱式變以及箱變溫控儀的數(shù)據(jù)，再通過(guò)安裝在箱變的光纖交換機(jī)將數(shù)據(jù)上送至主控室的監(jiān)控系統(tǒng)（詳細(xì)通訊方案見(jiàn)圖1）。該方案RS485通訊距離遠(yuǎn)（最遠(yuǎn)處匯流箱至箱變內(nèi)通訊管理機(jī)距離有500m），很難實(shí)現(xiàn)，且易受干擾（RS485通訊點(diǎn)對(duì)點(diǎn)理論通訊距離為1200m，但實(shí)際工程應(yīng)用上很少有超過(guò)200m，至多不超過(guò)300m，尤其是多個(gè)裝置通過(guò)RS485雙絞線(xiàn)并聯(lián)在一起通訊的時(shí)候）。

1 改進(jìn)方案

筆者根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況采取了與常規(guī)集中式不同的光伏區(qū)通訊方案，為縮短RS485通訊的距離，可以采取在屋頂匯流箱加裝光電轉(zhuǎn)換裝置，先用RS485線(xiàn)并接該屋頂至布置于中心區(qū)的帶光電轉(zhuǎn)換裝置的匯流箱處（此項(xiàng)改進(jìn)可使RS485最長(zhǎng)通訊距離縮短至80m左右），再進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并以一根光纖將信息上傳至主控室監(jiān)控系統(tǒng)的通信管理機(jī)柜，再用光電轉(zhuǎn)換裝置將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并通過(guò)通信管理機(jī)進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換，使其能與后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)相互通訊，上傳下達(dá)各種通訊數(shù)據(jù)。詳細(xì)改進(jìn)后的通訊方案見(jiàn)圖2。

圖1 常規(guī)通訊方案（圖中只表達(dá)B1a區(qū)通訊，其余B1b、B1c區(qū)類(lèi)似）

圖2 改進(jìn)后通訊方案（圖中匯流箱通訊只表達(dá)B1a區(qū)， B1b、B1c區(qū)類(lèi)似）

筆者在實(shí)際應(yīng)用中，為更好地保證通訊質(zhì)量和減少光纜數(shù)量箱，再通過(guò)熔纖，使所有匯流箱光信號(hào)到后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸只用一根12芯光纜即可實(shí)現(xiàn)。實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，可根據(jù)不同情況分別組合，以能很好地保證通訊質(zhì)量和降低工程造價(jià)。

2 方案經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比

對(duì)方案一和方案二進(jìn)行對(duì)比，方案一比方案二多了2臺(tái)通訊管理機(jī)和光纖交換機(jī)，而方案二由于盡量采用光電轉(zhuǎn)換裝置和光纜進(jìn)行通信，相對(duì)而言，比方案一多了4對(duì)光電轉(zhuǎn)換裝置。詳細(xì)裝置和經(jīng)濟(jì)效益差別比較詳見(jiàn)表1：

3 結(jié) 論

由表1可見(jiàn)，方案（光纜價(jià)格的主要影響因素是長(zhǎng)度，光纜纖數(shù)差別對(duì)價(jià)格影響不大），分別以5個(gè)匯流箱為一組，每個(gè)屋面共分2組，每組分別采用RS485雙絞線(xiàn)并接至帶光電轉(zhuǎn)換裝置的匯流箱，再用一根多芯光纜引至后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)。為充分利用多芯光纜的多余芯數(shù)，盡量減少光纜長(zhǎng)度，可以采用4芯光纜先把同一屋面或不同屋面的其他光信號(hào)匯聚至同一個(gè)帶光電轉(zhuǎn)換裝置的匯流一和方案二的價(jià)格差異主要在通訊管理機(jī)和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)（帶光口）部分，因光纜和雙絞線(xiàn)單價(jià)不高，且通訊距離也不是太遠(yuǎn)，故對(duì)方案的最終效益影響不大。

表1 詳細(xì)裝置和經(jīng)濟(jì)效益差別比較

結(jié)合深圳機(jī)場(chǎng)二期光伏發(fā)電項(xiàng)目光伏區(qū)通訊方案一和方案二的理論分析和現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)踐證明，采用改進(jìn)后的方案二，即以光電轉(zhuǎn)換至監(jiān)控后臺(tái)系統(tǒng)的方式替換光伏區(qū)通訊管理機(jī)的方式，不僅方案可行，通訊可靠，而且還獲得了非常不錯(cuò)的經(jīng)濟(jì)效益。該改進(jìn)方案不僅能應(yīng)用于分布式光伏，就是對(duì)地面集中式光伏也有很大的借鑒意義，尤其是對(duì)于容量比較大的光伏發(fā)電項(xiàng)目，其顯示出來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益更大。