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浅聊分布式光伏发电并网方案与产品应用
2024-11-11 阅读(310)
张继冬
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：随着全球对可再生能源的需求不断增长，分布式光伏发电作为一种清洁、可持续的能源解决方案，受到了广泛关注。本文深入探讨了分布式光伏发电的并网方案以及相关产品的应用。分析了分布式光伏发电系统的组成、并网方式、关键技术，并结合实际案例阐述了其在不同领域的应用优势和面临的挑战。通过对分布式光伏发电并网方案与产品应用的研究，为推动可再生能源的发展提供有益的参考。
太阳能电池组件是分布式光伏发电系统的核心部件，其作用是将太阳能转化为电能。目前，常用的太阳能电池组件主要有单晶硅、多晶硅和薄膜太阳能电池等。单晶硅太阳能电池转换效率高，但成本相对较高；多晶硅太阳能电池成本较低，但转换效率略低于单晶硅；薄膜太阳能电池具有柔性好、重量轻等特点，但转换效率较低。
逆变器是将太阳能电池组件产生的直流电转换为交流电的设备。它的性能直接影响到分布式光伏发电系统的输出电能质量和效率。逆变器应具备高效、可靠、稳定等特点，同时还应具备完善的保护功能，如过压保护、过流保护、短路保护等。
支架是用于安装太阳能电池组件的结构件。它应具备足够的强度和稳定性，能够承受太阳能电池组件的重量和风力等外力作用。支架的类型主要有固定式支架、跟踪式支架等。固定式支架结构简单、成本低，但太阳能电池组件的朝向固定，不能随着太阳位置的变化而调整；跟踪式支架能够根据太阳位置的变化自动调整太阳能电池组件的朝向，提高太阳能的接收效率，但成本相对较高。
电缆用于连接分布式光伏发电系统的各个部件，传输电能。电缆应具备良好的绝缘性能、耐热性能和耐腐蚀性能，以确保系统的安全可靠运行。
全额上网模式是指分布式光伏发电系统所产生的电能全部输送到电网，由电网企业按照当地的上网电价进行收购。这种模式适用于用户用电量较小，或者用户没有自用需求的情况。全额上网模式的优点是系统简单、管理方便，用户不需要考虑电能的自用和余电上网问题。缺点是用户不能享受自发自用带来的经济效益。
自发自用、余电上网模式是指分布式光伏发电系统所产生的电能优先满足用户自身的用电需求，多余的电能输送到电网，由电网企业按照当地的上网电价进行收购。这种模式适用于用户用电量较大，且有一定的自用需求的情况。自发自用、余电上网模式的优点是用户可以享受自发自用带来的经济效益，同时还可以将多余的电能出售给电网，获得一定的收益。缺点是系统相对复杂，需要考虑电能的自用和余电上网问题。
离网模式是指分布式光伏发电系统独立运行，不与电网连接。这种模式适用于偏远地区、无电网覆盖或者电网不稳定的情况。离网模式的优点是系统独立性强，不受电网的影响。缺点是需要配备储能设备，成本相对较高。
4Acrel-2000MG微电网能量管理系统
4.1平台概述
Acrel-2000MG微电网能量管理系统，是我司根据新型电力系统下微电网监控系统与微电网能量管理系统的要求，总结国内外的研究和生产的*进经验，专门研制出的企业微电网能量管理系统。本系统满足光伏系统、风力发电、储能系统以及充电站的接入，*进行数据采集分析，直接监视光伏、风能、储能系统、充电站运行状态及健康状况，是一个集监控系统、能量管理为一体的管理系统。该系统在安全稳定的基础上以经济优化运行为目标，促进可再生能源应用，提*电网运行稳定性、补偿负荷波动；有效实现用户侧的需求管理、消除昼夜峰谷差、平滑负荷，提*电力设备运行效率、降低供电成本。为企业微电网能量管理提供安全、可靠、经济运行提供了全新的解决方案。
微电网能量管理系统应采用分层分布式结构，整个能量管理系统在物理上分为三个层：设备层、网络通信层和站控层。站级通信网络采用标准以太网及TCP/IP通信协议，物理媒介可以为光纤、网线、屏蔽双绞线等。系统支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信规约。
4.2平台适用场合
系统可应用于城市、*速公路、工业园区、工商业区、居民区、智能建筑、海岛、无电地区可再生能源系统监控和能量管理需求。
4.3系统架构
本平台采用分层分布式结构进行设计，即站控层、网络层和设备层，详细拓扑结构如下：
5充电站微电网能量管理系统解决方案
5.1实时监测
微电网能量管理系统人机界面友好，应能够以系统一次电气图的形式直观显示各电气回路的运行状态，实时监测光伏、风电、储能、充电站等各回路电压、电流、功率、功率因数等电参数信息，动态监视各回路断路器、隔离开关等合、分闸状态及有关故障、告警等信号。其中，各子系统回路电参量主要有：相电压、线电压、三相电流、有功/无功功率、视在功率、功率因数、频率、有功/无功电度、频率和正向有功电能累计值；状态参数主要有：开关状态、断路器故障脱扣告警等。
系统应可以对分布式电源、储能系统进行发电管理，使管理人员实时掌握发电单元的出力信息、收益信息、储能荷电状态及发电单元与储能单元运行功率设置等。
系统应可以对储能系统进行状态管理，能够根据储能系统的荷电状态进行及时告警，并支持定期的电池维护。
微电网能量管理系统的监控系统界面包括系统主界面，包含微电网光伏、风电、储能、充电站及总体负荷组成情况，包括收益信息、天气信息、节能减排信息、功率信息、电量信息、电压电流情况等。根据不同的需求，也可将充电，储能及光伏系统信息进行显示。
子界面主要包括系统主接线图、光伏信息、风电信息、储能信息、充电站信息、通讯状况及一些统计列表等。
5.1.1光伏界面
本界面用来展示对光伏系统信息，主要包括逆变器直流侧、交流侧运行状态监测及报警、逆变器及电站发电量统计及分析、并网柜电力监测及发电量统计、电站发电量年有效利用小时数统计、发电收益统计、碳减排统计、辐照度/风力/环境温湿度监测、发电功率模拟及效率分析；同时对系统的总功率、电压电流及各个逆变器的运行数据进行展示。
5.1.2储能界面
5.1.3风电界面
本界面用来展示对风电系统信息，主要包括逆变控制一体机直流侧、交流侧运行状态监测及报警、逆变器及电站发电量统计及分析、电站发电量年有效利用小时数统计、发电收益统计、碳减排统计、风速/风力/环境温湿度监测、发电功率模拟及效率分析；同时对系统的总功率、电压电流及各个逆变器的运行数据进行展示。
5.1.4充电站界面
本界面用来展示对充电站系统信息，主要包括充电站用电总功率、交直流充电站的功率、电量、电量费用，变化曲线、各个充电站的运行数据等。
5.1.5视频监控界面
5.2硬件及其配套产品
【参考文献】
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【3】周海静，曹玉霞，王伟锴.不同安装方式楼顶并网光伏发电系统年发电量及环境效益分析[J].唐山学院学报，2022，36（6）：38-42.
【4】安科瑞*校综合能效解决方案2022.5版.
【5】安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.05版.
【6】郭翠翠.分布式光伏发电并网技术方案
作者简介
张继冬，男，现任职于安科瑞电气股份有限公司。
