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光伏监控系统的应用及光伏发电系统组成

更新时间:2023-11-07   点击次数:584次

1、光伏组件

光伏组件也叫光伏电池板,是光伏发电系统中实现光电转换的核心部件,也是光伏发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳光的辐射能量转换为直流电能,并通过光伏逆变器转换为交流电为用户供电或并网发电。

2、光伏逆变器

光伏逆变器的主要功能是把光伏组件输出的直流电能尽可能多的转换成交流电能,提供给电网或者用户使用。光伏逆变器按运行方式不同,可分为并网逆变器和离网逆变器。并网逆变器用于并网运行的光伏发电系统。离网逆变器用于独立运行的光伏发电系统。

3、直流汇流箱

直流汇流箱主要是用在几百千瓦以上的光伏发电系统中,其用途是把光伏组件方阵的多路直流输出电缆集中输入、分组连接到直流汇流箱中,并通过直流汇流箱中的光伏专用熔断器、直流断路器、电涌保护器及智能监控装置等的保护和检测后,汇流输出到光伏逆变器。直流汇流箱的使用,大大简化了光伏组件与逆变器之间的连线,提高了系统的可靠性与实用性,不仅使线路连接井然有序,而且便于分组检查和维护。当光伏方阵局部发生故障时,可以局部分离检修,不影响整体发电系统的连续工作,保证光伏发电系统发挥最大效能。

4、直流配电柜

大型的光伏发电系统,除了采用许多个直流汇流箱外,还要用若干个直流配电柜作为光伏发电系统中二、三级汇流之用。直流配电柜主要是将各个直流汇流箱输出的直流电缆接入后再次进行汇流,然后输出再与并网逆变器连接,有利于光伏发电系统的安装、操作和维护。

5、交流配电柜与汇流箱

交流配电柜是在光伏发电系统中连接在逆变器与交流负载或公共电网之间的电力设备,它的主要功能是对电能进行接收、调度、分配和计量,保证供电安全,显示各种电能参数和监测故障。交流汇流箱一般用在组串式逆变器系统中,主要作用是把多个逆变器输出的交流电经过二次集中汇流后送入交流配电柜中。

6、升压变压器

升压变压器在光伏发电系统中主要用于将逆变器输出的低压交流电(0.4kV)升压到与并网电压等级相同的中高压电网中(如10kV、35kV、110kV、220kV 等),通过高压并网实现电能的远距离传输。小型并网光伏发电系统基本都是在用户侧直接并网,自发自用、余电直接馈入0.4kV低压电网,故不需要升压环节。光伏发电系统用的升压变压器主要为单相或三相变压器,一般有干式和油浸式两种。

7、光伏支架

光伏发电系统中使用的光伏支架主要有固定倾角支架、倾角可调支架和自动跟踪支架几种。目前,在分布式光伏发电系统中,以固定倾角支架和倾角可调支架的应用最为广泛。

8、光伏发电系统附属设施

光伏发电系统的附属设施包括系统运行的监控和检测系统、防雷接地系统等。监控检测系统是全面监控光伏发电系统的运行状况,包括光伏组件的运行状况,逆变器的工作状态,光伏方阵的电压、电流数据,发电输出功率,电网电压频率以及太阳辐射数据等,并可以通过有线或无线网络的远程连接进行监控,通过计算机、手机等终端设备获得数据。

9、储能蓄电池

储能蓄电池主要用于离网光伏发电系统和带储能装置的并网光伏发电系统中,其作用主要是存储光伏电池发出的电能,并可随时向负载供电。光伏发电系统对蓄电池的基本要求是:自放电率低,使用寿命长,充电效率高,深放电能力强,工作温度范围宽,少维护或免维护以及价格低廉。

10、光伏控制器

光伏控制器是离网光伏发电系统的主要部件,其作用是控制整个系统的充放电工作状态,实现蓄电池的充电、放电管理,维持光伏发电系统的供电平衡,保护蓄电池。防止蓄电池过充电、过放电、系统短路、系统极性反接和夜间防反充等。

运维平台介绍

AcrelCloud-1200分布式光伏运维云平台通过监测光伏站点的逆变器设备,气象设备以及摄像头设备、帮助用户管理分散在各地的光伏站点。主要功能包括:站点监测,逆变器监测,发电统计,逆变器一次图,操作日志,告警信息,环境监测,设备档案,运维管理,角色管理。用户可通过WEB端以及APP端访问平台,及时掌握光伏发电效率和发电收益。

应用场所

目前我国的两种分布式应用场景分别是:广大农村屋顶的户用光伏和工商业企业屋顶光伏,这两类分布式光伏电站今年都发展迅速。

系统结构

在光伏变电站安装逆变器、以及多功能电力计量仪表,通过网关将采集的数据上传至服务器,并将数据进行集中存储管理。用户可以通过PC访问平台,及时获取分布式光伏电站的运行情况以及各逆变器运行状况。平台整体结构如图所示。

系统功能

AcrelCloud-1200分布式光伏运维云平台软件采用B/S架构,任何具备权限的用户都可以通过WEB浏览器根据权限范围监视分布在区域内各建筑的光伏电站的运行状态(如电站地理分布、电站信息、逆变器状态、发电功率曲线、是否并网、当前发电量、总发电量等信息)。

光伏发电

综合看板

●显示所有光伏电站的数量,装机容量,实时发电功率。

●累计日、月、年发电量及发电收益。

●累计社会效益。

●柱状图展示月发电量

电站状态

●电站状态展示当前光伏电站发电功率,补贴电价,峰值功率等基本参数。

●统计当前光伏电站的日、月、年发电量及发电收益。

●摄像头实时监测现场环境,并且接入辐照度、温湿度、风速等环境参数。

●显示当前光伏电站逆变器接入数量及基本参数。

逆变器状态

●逆变器基本参数显示。

●日、月、年发电量及发电收益显示。

●通过曲线图显示逆变器功率、环境辐照度曲线。

●直流侧电压电流查询。

●交流电压、电流、有功功率、频率、功率因数查询。

4.4.1.4电站发电统计

●展示所选电站的时、日、月、年发电量统计报表。

逆变器发电统计

●展示所选逆变器的时、日、月、年发电量统计报表

配电图

●实时展示逆变器交、直流侧的数据。

●展示当前逆变器接入组件数量。

●展示当前辐照度、温湿度、风速等环境参数。

●展示逆变器型号及厂商。

逆变器曲线分析

●展示交、直流侧电压、功率、辐照度、温度曲线。

事件记录

●操作日志:用户登录情况查询。

●短信日志:查询短信推送时间、内容、发送结果、回复等。

●平台运行日志:查看仪表、网关离线状况。

●报警信息:将报警分进行分级处理,记录报警内容,发生时间以及确认状态。

运行环境

●视频监控:通过安装在现场的视频摄像头,可以实时监视光伏站运行情况。对于有硬件条件的摄像头,还支持录像回放以及云台控制功能。

系统硬件配置

交流220V并网

交流220V并网的光伏发电系统多用于居民屋顶光伏发电,装机功率在8kW左右。

部分小型光伏电站为自发自用,余电不上网模式,这种类型的光伏电站需要安装防逆流保护装置,避免往电网输送电能。光伏电站规模较小,而且比较分散,对于光伏电站的管理者来说,通过云平台来管理此类光伏电站非常有必要,安科瑞在这类光伏电站提供的解决方案包括以下方面:

交流380V并网

根据国家电网Q/GDW1480-2015《分布式电源接入电网技术规定》,8kW~400kW可380V并网,超出400kW的光伏电站视情况也可以采用多点380V并网,以当地电力部门的审批意见为准。这类分布式光伏多为工商业企业屋顶光伏,自发自用,余电上网。分布式光伏接入配电网前,应明确计量点,计量点设置除应考虑产权分界点外,还应考虑分布式电源出口与用户自用电线路处。每个计量点均应装设双向电能计量装置,其设备配置和技术要求符合DL/T448的相关规定,以及相关标准、规程要求。电能表采用智能电能表,技术性能应满足国家电网公司关于智能电能表的相关标准。用于结算和考核的分布式电源计量装置,应安装采集设备,接入用电信息采集系统,实现用电信息的远程自动采集。

光伏阵列接入组串式光伏逆变器,或者通过汇流箱接入逆变器,然后接入企业380V电网,实现自发自用,余电上网。在380V并网点前需要安装计量电表用于计量光伏发电量,同时在企业电网和公共电网连接处也需要安装双向计量电表,用于计量企业上网电量,数据均应上传供电部门用电信息采集系统,用于光伏发电补贴和上网电量结算。

部分光伏电站并网点需要监测并网点电能质量,包括电源频率、电源电压的大小、电压不平衡、电压骤升/骤降/中断、快速电压变化、谐波/间谐波THD、闪变等,需要安装单独的电能质量监测装置。部分光伏电站为自发自用,余电不上网模式,这种类型的光伏电站需要安装防逆流保护装置,避免往电网输送电能,系统图如下。

这种并网模式单体光伏电站规模适中,可通过云平台采用光伏发电数据和储能系统运行数据,安科瑞在这类光伏电站提供的解决方案包括以下方面:

10kV或35kV并网

根据《国家能源局关于2019年风电、光伏发电项目建设有关事项通知》(国发新能〔2019〕49号),对于需要国家补贴的新建工商业分布式光伏发电项目,需要满足单点并网装机容量小于6兆瓦且为非户用的要求,支持在符合电网运行安全技术要求的前提下,通过内部多点接入配电系统。

此类分布式光伏装机容量一般比较大,需要通过升压变压器升压后接入电网。由于装机容量较大,可能对公共电网造成比较大的干扰,因此供电部门对于此规模的分布式光伏电站稳控系统、电能质量以及和调度的通信要求都比较高。

光伏电站并网点需要监测并网点电能质量,包括电源频率、电源电压的大小、电压不平衡、电压骤升/骤降/中断、快速电压变化、谐波/间谐波THD、闪变等,需要安装单独的电能质量监测装置。

上图为一个1MW分布式光伏电站的示意图,光伏阵列接入光伏汇流箱,经过直流柜汇流后接入集中式逆变器(直流柜根据情况可不设置),最后经过升压变压器升压至10kV或35kV后并入中压电网。由于光伏电站装机容量比较大,涉及到的保护和测控设备比较多,主要如下表: