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光伏電站運維：守護陽光下的綠色財富
一、 引言
光伏電站運維是保障電站高效運行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。智能化運維體系通過物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的深度融合，實現(xiàn)了電站運行狀態(tài)的實時監(jiān)控和智能診斷。智能監(jiān)控系統(tǒng)可對組件、逆變器、支架等設(shè)備進行quan方位監(jiān)測，自動識別異常情況并發(fā)出預警。數(shù)據(jù)分析平臺通過對海量運行數(shù)據(jù)的深度挖掘，為設(shè)備維護、發(fā)電量預測提供科學依據(jù)。
二、分布式光伏運維目前存在的問題
1.技術(shù)層面
分布式光伏電站設(shè)備類型多樣，包括屋頂光伏、車棚光伏、農(nóng)業(yè)光伏等多種形式。組件安裝角度、朝向不一，導致發(fā)電效率差異顯著。逆變器品牌型號繁雜，通信協(xié)議不統(tǒng)一，給數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控帶來困難。電站分布零散，環(huán)境復雜，傳統(tǒng)巡檢方式效率低下，難以滿足運維需求。
2.管理層面
電站業(yè)主專業(yè)知識匱乏，缺乏基本運維能力。運維團隊人員流動性大，技術(shù)水平參差不齊。缺乏統(tǒng)一的運維標準和規(guī)范，服務(wù)質(zhì)量難以保證。電站分布范圍廣，運維人員調(diào)配困難，響應(yīng)速度慢。數(shù)據(jù)管理分散，難以形成有效的分析決策支持。
3.經(jīng)濟層面
單個電站規(guī)模小，運維成本相對較高。業(yè)主支付能力有限，制約了專業(yè)化運維服務(wù)的推廣。
三、分布式光伏運維平臺的優(yōu)勢
集中監(jiān)控，高效管理： 將分散的分布式光伏電站接入云平臺，實現(xiàn)集中監(jiān)控和統(tǒng)一管理，提高運維效率。
數(shù)據(jù)驅(qū)動，智能運維： 利用大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)，對電站運行數(shù)據(jù)進行深度挖掘，實現(xiàn)故障預警、智能診斷和預測性維護。
降低成本，提升效益： 通過智能化運維手段，降低人工成本和運維成本，提高電站發(fā)電效率和收益。
移動運維，便捷高效： 提供移動端APP，方便運維人員隨時隨地查看電站信息、處理故障工單。
四、安科瑞分布式光伏運維云平臺介紹
4.1概述
AcrelCloud-1200分布式光伏運維云平臺通過監(jiān)測光伏站點的逆變器設(shè)備，氣象設(shè)備以及攝像頭設(shè)備、幫助用戶管理分散在各地的光伏站點。主要功能包括：站點監(jiān)測，逆變器監(jiān)測，發(fā)電統(tǒng)計，逆變器一次圖，操作日志，告警信息，環(huán)境監(jiān)測，設(shè)備檔案，運維管理，角色管理。用戶可通過WEB端以及APP端訪問平臺，及時掌握光伏發(fā)電效率和發(fā)電收益。
4.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
在光伏變電站安裝逆變器、以及多功能電力計量儀表，通過網(wǎng)關(guān)將采集的數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器，并將數(shù)據(jù)進行集中存儲管理。用戶可以通過PC訪問平臺，及時獲取分布式光伏電站的運行情況以及各逆變器運行狀況。平臺整體結(jié)構(gòu)如圖所示。
4.3系統(tǒng)功能
AcrelCloud-1200分布式光伏運維云平臺軟件采用B/S架構(gòu)，任何具備權(quán)限的用戶都可以通過WEB瀏覽器根據(jù)權(quán)限范圍監(jiān)視分布在區(qū)域內(nèi)各建筑的光伏電站的運行狀態(tài)（如電站地理分布、電站信息、逆變器狀態(tài)、發(fā)電功率曲線、是否并網(wǎng)、當前發(fā)電量、總發(fā)電量等信息）。
4.3.1光伏發(fā)電
4.3.1.1綜合看板
●顯示所有光伏電站的數(shù)量，裝機容量，實時發(fā)電功率。
●累計日、月、年發(fā)電量及發(fā)電收益。
●累計社會效益。
●柱狀圖展示月發(fā)電量
4.3.1.2電站狀態(tài)
●電站狀態(tài)展示當前光伏電站發(fā)電功率，補貼電價，峰值功率等基本參數(shù)。
●統(tǒng)計當前光伏電站的日、月、年發(fā)電量及發(fā)電收益。
●攝像頭實時監(jiān)測現(xiàn)場環(huán)境，并且接入輻照度、溫濕度、風速等環(huán)境參數(shù)。
●顯示當前光伏電站逆變器接入數(shù)量及基本參數(shù)。
4.3.1.3逆變器狀態(tài)
●逆變器基本參數(shù)顯示。
●日、月、年發(fā)電量及發(fā)電收益顯示。
●通過曲線圖顯示逆變器功率、環(huán)境輻照度曲線。
●直流側(cè)電壓電流查詢。
●交流電壓、電流、有功功率、頻率、功率因數(shù)查詢。
4.3.1.4電站發(fā)電統(tǒng)計
●展示所選電站的時、日、月、年發(fā)電量統(tǒng)計報表。
4.3.1.5逆變器發(fā)電統(tǒng)計
●展示所選逆變器的時、日、月、年發(fā)電量統(tǒng)計報表
4.3.1.6配電圖
●實時展示逆變器交、直流側(cè)的數(shù)據(jù)。
●展示當前逆變器接入組件數(shù)量。
●展示當前輻照度、溫濕度、風速等環(huán)境參數(shù)。
●展示逆變器型號及廠商。
4.3.1.7逆變器曲線分析
●展示交、直流側(cè)電壓、功率、輻照度、溫度曲線。
4.3.2事件記錄
●操作日志：用戶登錄情況查詢。
●短信日志：查詢短信推送時間、內(nèi)容、發(fā)送結(jié)果、回復等。
●平臺運行日志：查看儀表、網(wǎng)關(guān)離線狀況。
●報警信息：將報警分進行分級處理，記錄報警內(nèi)容，發(fā)生時間以及確認狀態(tài)。
4.3.3運行環(huán)境
●視頻監(jiān)控：通過安裝在現(xiàn)場的視頻攝像頭，可以實時監(jiān)視光伏站運行情況。對于有硬件條件的攝像頭，還支持錄像回放以及云臺控制功能。
4.4系統(tǒng)硬件配置
4.4.1交流220V并網(wǎng)
交流220V并網(wǎng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)多用于居民屋頂光伏發(fā)電，裝機功率在8kW左右。
部分小型光伏電站為自發(fā)自用，余電不上網(wǎng)模式，這種類型的光伏電站需要安裝防逆流保護裝置，避免往電網(wǎng)輸送電能。光伏電站規(guī)模較小，而且比較分散，對于光伏電站的管理者來說，通過云平臺來管理此類光伏電站非常有必要，安科瑞在這類光伏電站提供的解決方案包括以下方面：
| 名稱 | 圖片 | 型號 | 功能 | 應(yīng)用 |
| 光伏運維云平臺 |
| AcrelCloud-1200 | 監(jiān)測光伏發(fā)電功率、發(fā)電量、功率曲線、發(fā)電日月年報表、設(shè)備信息、故障報警、氣象數(shù)據(jù)等 | 應(yīng)用于單臺逆變器數(shù)據(jù)采集和上傳云平臺 |
| 智能網(wǎng)關(guān) |
| ANet-1E1S1-4G | 嵌入式linux系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)通訊方式具備Socket方式，支持XML格式壓縮上傳，提供AES加密及MD5身份認證等安全需求，支持斷點續(xù)傳，支持Modbus、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、101、103、104協(xié)議 | |
| 防逆流裝置 （選用） |
| ACR10R-D10TE | 防止光伏系統(tǒng)向電網(wǎng)輸送功率，用于單相光伏發(fā)電系統(tǒng) | |
| 戶用逆變器 | 逆變器推薦： 華為戶用逆變器SUN2000-5/6/8/10/12KTL-M1 固德威GW8000-DT 錦浪GCI-1P(4-6)K，GCI-1P(9-10)K | 推薦通訊方式RS485 | ||
4.4.2交流380V并網(wǎng)
根據(jù)國家電網(wǎng)Q/GDW1480-2015《分布式電源接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》，8kW~400kW可380V并網(wǎng)，超出400kW的光伏電站視情況也可以采用多點380V并網(wǎng)，以當?shù)仉娏Σ块T的審批意見為準。這類分布式光伏多為工商業(yè)企業(yè)屋頂光伏，自發(fā)自用，余電上網(wǎng)。分布式光伏接入配電網(wǎng)前，應(yīng)明確計量點，計量點設(shè)置除應(yīng)考慮產(chǎn)權(quán)分界點外，還應(yīng)考慮分布式電源出口與用戶自用電線路處。每個計量點均應(yīng)裝設(shè)雙向電能計量裝置，其設(shè)備配置和技術(shù)要求符合DL/T448的相關(guān)規(guī)定，以及相關(guān)標準、規(guī)程要求。電能表采用智能電能表，技術(shù)性能應(yīng)滿足國家電網(wǎng)公司關(guān)于智能電能表的相關(guān)標準。用于結(jié)算和考核的分布式電源計量裝置，應(yīng)安裝采集設(shè)備，接入用電信息采集系統(tǒng)，實現(xiàn)用電信息的遠程自動采集。
光伏陣列接入組串式光伏逆變器，或者通過匯流箱接入逆變器，然后接入企業(yè)380V電網(wǎng)，實現(xiàn)自發(fā)自用，余電上網(wǎng)。在380V并網(wǎng)點前需要安裝計量電表用于計量光伏發(fā)電量，同時在企業(yè)電網(wǎng)和公共電網(wǎng)連接處也需要安裝雙向計量電表，用于計量企業(yè)上網(wǎng)電量，數(shù)據(jù)均應(yīng)上傳供電部門用電信息采集系統(tǒng)，用于光伏發(fā)電補貼和上網(wǎng)電量結(jié)算。
部分光伏電站并網(wǎng)點需要監(jiān)測并網(wǎng)點電能質(zhì)量，包括電源頻率、電源電壓的大小、電壓不平衡、電壓驟升/驟降/中斷、快速電壓變化、諧波/間諧波THD、閃變等，需要安裝單獨的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置。部分光伏電站為自發(fā)自用，余電不上網(wǎng)模式，這種類型的光伏電站需要安裝防逆流保護裝置，避免往電網(wǎng)輸送電能，系統(tǒng)圖如下。
這種并網(wǎng)模式單體光伏電站規(guī)模適中，可通過云平臺采用光伏發(fā)電數(shù)據(jù)和儲能系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，安科瑞在這類光伏電站提供的解決方案包括以下方面：
| 名稱 | 圖片 | 型號 | 功能 | 應(yīng)用 |
| 光伏運維云平臺 |
| AcrelCloud-1200 | 監(jiān)測光伏發(fā)電功率、發(fā)電量、功率曲線、發(fā)電日月年報表、設(shè)備信息、故障報警、氣象數(shù)據(jù)等 | 應(yīng)用于多臺逆變器、計量儀表及氣象數(shù)據(jù)采集和上傳云平臺 |
| 智能網(wǎng)關(guān) |
| ANet-1E2S1-4G | 嵌入式linux系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)通訊方式具備Socket方式，支持XML格式壓縮上傳，提供AES加密及MD5身份認證等安全需求，支持斷點續(xù)傳，支持Modbus、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、101、103、104協(xié)議 | |
| 電能質(zhì)量監(jiān)測 |
| APView500 | 電網(wǎng)頻率，電壓、電流有效值，有功功率、無功功率、視在功率及功率因數(shù)，電壓偏差，頻率偏差，三相電壓不平衡度、三相電流不平衡度；三相電壓、電流各序分量；基波電壓、電流，功率、功率因數(shù)、相位等，諧波（2～50次）。包括電壓、電流的總諧波畸變率、各次諧波電壓、電流含有率、有效值、功率等，諧波群，間諧波電壓波動、閃變。可輸入57.7V/100V或220V/380V。 | |
| 靜態(tài)無功補償 |
| ANSVG100-400 | 光伏并網(wǎng)時主要提供有功功率，這樣市電側(cè)有功減少，而無功不變，這樣會導致功率因數(shù)降低，通過無功補償裝置可以提高系統(tǒng)功率因數(shù)。 | |
| 防逆流裝置 |
| ACR10R-D10TE4 | 防止光伏系統(tǒng)向電網(wǎng)輸送功率，用于三相光伏發(fā)電系統(tǒng) | |
| 直流電表 |
| DJSF1352 | 電壓輸入DC750V，電流輸入DC300A/75mV，在分布式光伏項目中適用于儲能回路等直流信號設(shè)備電量測量和電能計量使用 | |
|
| DJSF1352RN | |||
|
| PZ96L-DE | |||
| 逆變器 | 逆變器推薦： 陽光電源組串式逆變器SG(30~110)CX系列、SG136TX、SG225HX、SG320HX 華為商用逆變器SUN2000-30/36/40KTL-M3、SUN2000-60KTL-M0、SUN2000-100KTL-M0 固德威GW（25~80）K-MT、GW100K-HT、GW120K-HT、GW136K-HTH等 錦浪GCI-3P(12-25)K、GCI-(25-110)K、GCI-(125-230K)-EHV-5G等 | 推薦通訊方式RS485 | ||
4.4.3 10kV或35kV并網(wǎng)
根據(jù)《國家能源局關(guān)于2019年風電、光伏發(fā)電項目建設(shè)有關(guān)事項通知》（國發(fā)新能〔2019〕49號），對于需要國家補貼的新建工商業(yè)分布式光伏發(fā)電項目，需要滿足單點并網(wǎng)裝機容量小于6兆瓦且為非戶用的要求，支持在符合電網(wǎng)運行安全技術(shù)要求的前提下，通過內(nèi)部多點接入配電系統(tǒng)。
此類分布式光伏裝機容量一般比較大，需要通過升壓變壓器升壓后接入電網(wǎng)。由于裝機容量較大，可能對公共電網(wǎng)造成比較大的干擾，因此供電部門對于此規(guī)模的分布式光伏電站穩(wěn)控系統(tǒng)、電能質(zhì)量以及和調(diào)度的通信要求都比較高。
光伏電站并網(wǎng)點需要監(jiān)測并網(wǎng)點電能質(zhì)量，包括電源頻率、電源電壓的大小、電壓不平衡、電壓驟升/驟降/中斷、快速電壓變化、諧波/間諧波THD、閃變等，需要安裝單獨的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置。
上圖為一個1MW分布式光伏電站的示意圖，光伏陣列接入光伏匯流箱，經(jīng)過直流柜匯流后接入集中式逆變器(直流柜根據(jù)情況可不設(shè)置)，最后經(jīng)過升壓變壓器升壓至10kV或35kV后并入中壓電網(wǎng)。由于光伏電站裝機容量比較大，涉及到的保護和測控設(shè)備比較多，主要如下表：
| 名稱 | 圖片 | 型號 | 功能 | 應(yīng)用 |
| 光伏運維云平臺 |
| AcrelCloud-1200 | 監(jiān)測光伏發(fā)電功率、發(fā)電量、功率曲線、發(fā)電日月年報表、設(shè)備信息、故障報警、氣象數(shù)據(jù)等 | 應(yīng)用于6MW以下光伏變電站 |
| 電力監(jiān)控系統(tǒng) |
| Acrel-2000 | 電力監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對光伏發(fā)電站。測、。信、?？?、異常報警、故障記錄和分析等功能，接收調(diào)度系統(tǒng)指令對光伏電站進行調(diào)節(jié)和控制。 | |
| 并網(wǎng)柜 |
| AZG光伏并網(wǎng)柜 | 容量涵蓋范圍廣，可涵蓋2000A以下用戶并網(wǎng)需求； 安裝方便，外觀美觀大氣； 可選配檢有壓合閘、失壓跳閘等功能，對光伏系統(tǒng)進行失壓，欠壓保護，及自動合閘功能； 可預留獨立鉛封計量室，光伏發(fā)電一目了然； 可根據(jù)客戶需求配用國內(nèi)外知ming品牌廠家元件； 可選配電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置檢測光伏發(fā)電系統(tǒng)的各電參量，并與后臺聯(lián)機通訊，實現(xiàn)智能化管理； 可選配防孤保護及逆功率保護功能； 具有RS485通訊接口，使用ModBus-RTU通訊協(xié)議 | |
| 匯流箱 |
| APV光伏匯流箱 | 防護等級為IP65，滿足室內(nèi)外安裝要求； 采用霍爾傳感器，隔離測量，16路輸入； 耐壓DC1kV，熔斷電流可選擇； 可選電壓測量功能，測量電壓DC1kV； 具有RS485通訊接口，ModBus-RTU通訊協(xié)議； 可根據(jù)客戶需求配用國內(nèi)外知ming品牌廠家的光伏專用直流斷路器，光伏專用直流熔斷器、防雷保護器等元件。 | |
| 智能網(wǎng)關(guān) |
| ANet-1E2S1-4G | 嵌入式linux系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)通訊方式具備Socket方式，支持XML格式壓縮上傳，提供AES加密及MD5身份認證等安全需求，支持斷點續(xù)傳，支持Modbus、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、101、103、104協(xié)議，支持和調(diào)度系統(tǒng)遠動通訊。 | |
| 微機保護測控裝置 |
| AM5SE | 適用于35kV和10kV電壓等級的線路保護測控、變壓器差動、后備保護測控等功能 | |
| 電能質(zhì)量監(jiān)測 |
| APView500 | 電網(wǎng)頻率，電壓、電流有效值，有功功率、無功功率、視在功率及功率因數(shù)，電壓偏差，頻率偏差，三相電壓不平衡度、三相電流不平衡度；三相電壓、電流各序分量；基波電壓、電流，功率、功率因數(shù)、相位等，諧波（2～50次）。包括電壓、電流的總諧波畸變率、各次諧波電壓、電流含有率、有效值、功率等，諧波群，間諧波電壓波動、閃變?？奢斎?7.7V/100V或220V/380V。 | |
| 弧光保護裝置 |
| ARB5 | 集保護、測量、控制、監(jiān)測、通訊、故障錄波、事件記錄等多種功能于一體，準確實時監(jiān)測弧光信號，保護電流，適用于中低壓等級電網(wǎng)的弧光故障迅速切除裝置。 | |
| 光伏匯流采集裝置 |
| AGF-M16T | 一次電流采用穿孔方式接入，20A，穿孔方式接入，安裝方便，安全性高 帶3路開關(guān)量狀態(tài)監(jiān)測，可以對匯流箱內(nèi)的防雷器、斷路器狀態(tài)進行監(jiān)控 具有內(nèi)部測溫功能，可實時監(jiān)測箱內(nèi)溫度，保證電氣安全 具有DC1500V母線電壓測量功能 具備RS485接口，Modbus-RTU協(xié)議，將監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳至后臺系統(tǒng) | |
| 直流電表 |
| DJSF1352 | 電壓輸入DC750V，電流輸入DC300A/75mV，在分布式光伏項目中適用于儲能回路等直流信號設(shè)備電量測量和電能計量使用 | |
|
| DJSF1352RN | |||
|
| PZ96L-DE | |||
| 多功能電表 |
| APM800 | 各電壓等級全電氣參數(shù)測量、計量和狀態(tài)量采集 | |
| 逆變器 | 逆變器推薦： 陽光電源集中式逆變器SG500MX等 華為商用逆變器SUN2000-196KTL-H3、SUN2000-175KTL-H0等 固德威GW100K-HT、GW120K-HT、GW136K-HTH等 錦浪GCI-(125-230K)-EHV-5G等 | 推薦通訊方式RS485 | ||
五、結(jié)語
安科瑞分布式光伏運維平臺的應(yīng)用，顯著提升了分布式光伏電站的運維效率和管理水平。通過實時監(jiān)控和智能診斷，降低了故障發(fā)生率；通過數(shù)據(jù)分析和性能優(yōu)化，提高了發(fā)電效率；通過運維管理和決策支持，降低了運維成本。該平臺為分布式光伏電站的智能化運維提供了有力支撐，推動了光伏行業(yè)的健康發(fā)展。
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