1分布式光伏電站的現(xiàn)狀

近年來，分布式光伏電站得到國家的大力支持。為助力打贏脫貧攻堅(jiān)戰(zhàn)，國家電網(wǎng)公司實(shí)施“陽光扶貧行動(dòng)"，更加助推了分布式光伏電站的普及與推廣。根據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)顯示，2018年我國光伏新增裝機(jī)容量超過43GW，其中分布式光伏約20GW，占比接近50%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，安徽東至縣供電公司2018年組織并網(wǎng)分布式光伏電站108戶，累計(jì)并網(wǎng)容量達(dá)6380kW，分布式光伏電站正處于發(fā)展高峰期。

2分布式光伏電站存在問題

隨著分布式光伏電站的井噴式增長，其所存在的問題也日益凸顯，結(jié)合分布式光伏電站推廣與運(yùn)維過程中的實(shí)際情況，其問題主要體現(xiàn)以下兩個(gè)方面。

（1）前端服務(wù)不到位。對于多數(shù)農(nóng)村家庭來講，分布式光伏電站依然屬于新興事物，部分農(nóng)民根本不知道光伏扶貧是做什么的，不了解光伏發(fā)電和光伏扶貧的相關(guān)政策。因此，在光伏電站前期推廣過程中，從光伏發(fā)電的政策和電價(jià)、補(bǔ)貼，到光伏電站的選址與建設(shè)，都需要供電企業(yè)及有關(guān)部門提供更加積極主動(dòng)和專業(yè)的服務(wù)，保障光伏電站的順利建設(shè)并網(wǎng)和補(bǔ)貼效益及時(shí)到位。

（2）后期運(yùn)維管理不完善。分布式光伏電站一般規(guī)模較小、分布廣、數(shù)量多，而且光伏電站之間又相對獨(dú)立，不利于光伏電站的集中式運(yùn)維管理。其中村級光伏電站作為扶貧的主要模式，分布在各個(gè)村的光伏電站是由村集體自己維護(hù)還是由建設(shè)它的企業(yè)負(fù)責(zé)維護(hù)一直以來沒有定論。從某種意義上說，光伏扶貧電站后期的運(yùn)營維護(hù)比建設(shè)更為重要。部分光伏電站因?yàn)榻ǔ赏度胧褂煤筇幱谌狈I(yè)人員監(jiān)管的狀態(tài)，越來越多的光伏電站面臨運(yùn)維難題，如設(shè)計(jì)缺陷、設(shè)備質(zhì)量缺陷、施工不規(guī)范等問題都給光伏電站的運(yùn)維管理帶來嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，導(dǎo)致發(fā)電效率大幅下降，影響光伏用戶的發(fā)電效益。因此，要做好光伏電站的運(yùn)行管理，特別要重視維護(hù)管理，以推進(jìn)光伏發(fā)電站更好發(fā)展。

3提升優(yōu)質(zhì)服務(wù)

（1）靠前服務(wù)，做好宣傳。積極主動(dòng)向客戶宣傳光伏政策，供電企業(yè)安排相關(guān)人員定期進(jìn)行走村訪戶，及時(shí)掌握客戶用電傾向和需求。供電營業(yè)廳擺放光伏發(fā)電宣傳冊，保證客戶及時(shí)了解光伏發(fā)電政策。通過各項(xiàng)宣傳活動(dòng)以消除廣大用戶對分布式光伏發(fā)電政策的顧慮，也可以消除用戶對光伏電站安裝在自家屋頂或者村里空地上的安全疑慮，還可以讓廣大貧困戶了解光伏發(fā)電的相關(guān)知識，幫助他們安全用電。

（2）加強(qiáng)內(nèi)外部溝通聯(lián)系。供電企業(yè)加強(qiáng)與項(xiàng)目建設(shè)方、施工單位聯(lián)系，根據(jù)年度光伏電站建設(shè)規(guī)劃，結(jié)合供電公司線路設(shè)備狀況，在電站選址時(shí)，提出合理化建議，要求項(xiàng)目單位盡量在建議臺區(qū)范圍內(nèi)選址，對因受林業(yè)、國土等條件限制，需在建議臺區(qū)范圍外選址的，供電企業(yè)及時(shí)調(diào)整計(jì)劃，提前做好配套電網(wǎng)的建設(shè)和改造，同時(shí)供電區(qū)域內(nèi)客戶經(jīng)理全程跟蹤、協(xié)調(diào)光伏電站項(xiàng)目并網(wǎng)，縮短光伏項(xiàng)目從策劃到獲得收益的周期，節(jié)約時(shí)間和成本。

（3）快捷高效、讓用戶及時(shí)受益。供電企業(yè)在與村集體溝通協(xié)調(diào)安裝光伏發(fā)電設(shè)施的過程中，同步就發(fā)電用戶結(jié)算周期達(dá)成一致，告知結(jié)算電量的審核確認(rèn)流程，讓發(fā)電用戶知根知底。與當(dāng)?shù)囟悇?wù)部門及銀行達(dá)成協(xié)議與共識，以加快光伏發(fā)電的電費(fèi)結(jié)算流程，確保發(fā)電用戶在結(jié)算周期內(nèi)第一時(shí)間獲得收益。

4強(qiáng)化運(yùn)維管理

（1）規(guī)范光伏用戶檔案管理。當(dāng)前分布式光伏電站主要為家庭式光伏電站和村級光伏電站，位置相對分散，為有效對所有并網(wǎng)分布式光伏電站運(yùn)維管理，供電企業(yè)應(yīng)持續(xù)建立和完善光伏用戶檔案。針對家庭式光伏，由各供電區(qū)域內(nèi)建檔保存，相關(guān)客戶經(jīng)理定期跟蹤更新。針對于村級光伏電站，完整的檔案資料是做好服務(wù)工作的前提和基礎(chǔ)，因此必須做好光伏電站的項(xiàng)目備案、資格審查、四方確認(rèn)表等基礎(chǔ)資料完善，由縣級供電企業(yè)相關(guān)部門妥善留檔保存。

（2）跟蹤落實(shí)光伏扶貧效益。針對享受扶貧政策的村級光伏扶貧電站，在做好前期并網(wǎng)服務(wù)工作的基礎(chǔ)之上，要強(qiáng)化后期光伏電站發(fā)電效益和政策補(bǔ)貼落實(shí)。以安徽省東至縣為例，目前全縣范圍內(nèi)共建成并網(wǎng)村級光伏扶貧電站10個(gè)，其中7個(gè)為扶貧項(xiàng)目，3個(gè)因政策變化，未能及時(shí)納入扶貧項(xiàng)目，無法享受扶貧電價(jià)。供電企業(yè)及時(shí)走訪客戶并發(fā)放告知單，并積極與縣扶貧辦、發(fā)改委等相關(guān)部門進(jìn)行溝通協(xié)作，匯報(bào)并配合解決有關(guān)問題，以期盡早落實(shí)貧困補(bǔ)貼。同時(shí)，供電企業(yè)通過營銷業(yè)務(wù)系統(tǒng)、用電采集系統(tǒng)等實(shí)時(shí)監(jiān)測手段，對光伏電站發(fā)電情況進(jìn)行監(jiān)測分析，及時(shí)通知并幫扶光伏電站處理異常狀況，保證光伏電站發(fā)電效率。

（3）優(yōu)化光伏電站后期運(yùn)維。由于分布式光伏電站的零散分布的特點(diǎn)，目前光伏電站后期運(yùn)行維護(hù)工作主要是村集體自行組建的維護(hù)隊(duì)伍對光伏電站進(jìn)行日常維護(hù)，供電企業(yè)專業(yè)電工定期開展技術(shù)幫扶和光伏知識宣貫。這種運(yùn)維方式的弊端在于村級維護(hù)隊(duì)伍缺乏專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，只能解決簡單的運(yùn)行異常，針對較為復(fù)雜的問題無法及時(shí)有效地處理。因此，有必要在此運(yùn)維管理基礎(chǔ)之上，利用微信平臺定期發(fā)布電站運(yùn)維管理知識，增強(qiáng)貧困戶運(yùn)維意識。設(shè)立村級電站運(yùn)維管理微信工作群，方便電站發(fā)生故障時(shí)及時(shí)交流。包括相關(guān)扶貧管理人員、村干部、國家電網(wǎng)技術(shù)員、電站管理員、運(yùn)維技術(shù)人員，形成政府、供電企業(yè)、建設(shè)企業(yè)和村集體于一體的運(yùn)維交流平臺，實(shí)施有效的進(jìn)行光伏電站運(yùn)維管理工作。

5安科瑞分布式光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)解決方案

5.1概述

“十四五"期間，隨著“雙碳"目標(biāo)提出及逐步落實(shí)，本就呈現(xiàn)出較好發(fā)展勢頭的分布式光伏發(fā)展有望大幅提速。就“十四五"光伏發(fā)展規(guī)劃，國家發(fā)改委能源研究所可再生能源發(fā)展中心副主任陶冶表示，“雙碳"目標(biāo)意味著國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，未來10年，新能源裝機(jī)將保持在110GW以上的年增速，這里面包含集中式光伏電站和分布式光伏電站。相較于集中式電站來說，分布式對土地等自然資源沒有依賴，各個(gè)地方的屋頂就是分布式電站的形成基礎(chǔ)，在碳中和方案的可選項(xiàng)中，分布式光伏由于其靈活性必將被大力發(fā)展，目前已有河北、甘肅、安徽、浙江、陜西等9省發(fā)布關(guān)于分布式光伏整縣推進(jìn)工作的通知。

目前我國的兩種分布式應(yīng)用場景分別是：廣大農(nóng)村屋頂?shù)膽粲霉夥凸ど虡I(yè)企業(yè)屋頂光伏，這兩類分布式光伏電站今年都發(fā)展迅速。

5.2相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

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》：分布式電源并網(wǎng)電壓等級可根據(jù)各并網(wǎng)點(diǎn)裝機(jī)容量進(jìn)行初步選擇，如下：8kW及以下可接入220V；8kW~400kW可接入380V；400kW~6000kW可接入10kV；5000kW~30000kW以上可接入35kV。最終并網(wǎng)電壓等級應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)條件，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選論證確定。若高低兩級電壓均具備接入條件，優(yōu)先采用低電壓等級接入。

Q/GDW1480-2015《分布式電源接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》

GB/T29319-2012《光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》

GB50797-2012《光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范》

Q/GDW1617-2015《光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》

JGJ203-2010《民用建筑太陽能光伏系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》

5.3解決方案

（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(jī)功率在8kW左右。戶用光伏電站今年發(fā)展非常迅猛，根據(jù)國家能源局網(wǎng)站提供的數(shù)據(jù)，截至2021年6月底，全國累計(jì)納入2021年國家財(cái)政補(bǔ)貼規(guī)模戶用光伏項(xiàng)目裝機(jī)容量為586.14萬千瓦，這相當(dāng)于6個(gè)月在居民屋頂建造了四分之一個(gè)三峽水電站。

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(hù)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：

（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)，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(jì)量點(diǎn)，計(jì)量點(diǎn)設(shè)置除應(yīng)考慮產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn)外，還應(yīng)考慮分布式電源出口與用戶自用電線路處。每個(gè)計(jì)量點(diǎn)均應(yīng)裝設(shè)雙向電能計(jì)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(biāo)準(zhǔn)、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(biāo)準(zhǔn)。用于結(jié)算和考核的分布式電源計(jì)量裝置，應(yīng)安裝采集設(shè)備，接入用電信息采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)用電信息的遠(yuǎn)程自動(dòng)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(shí)現(xiàn)自發(fā)自用，余電上網(wǎng)。在380V并網(wǎng)點(diǎn)前需要安裝計(jì)量電表用于計(jì)量光伏發(fā)電量，同時(shí)在企業(yè)電網(wǎng)和公共電網(wǎng)連接處也需要安裝雙向計(jì)量電表，用于計(jì)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(bǔ)貼和上網(wǎng)電量結(jié)算。

部分光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)需要監(jiān)測并網(wǎng)點(diǎn)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(dú)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(hù)裝置，避免往電網(wǎng)輸送電能。

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(yùn)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：

（3）10kV或35kV并網(wǎng)

根據(jù)《國家能源局關(guān)于2019年風(fēng)電、光伏發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)有關(guān)事項(xiàng)通知》（國發(fā)新能〔2019〕49號），對于需要國家補(bǔ)貼的新建工商業(yè)分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目，需要滿足單點(diǎn)并網(wǎng)裝機(jī)容量小于6兆瓦且為非戶用的要求，支持在符合電網(wǎng)運(yùn)行安全技術(shù)要求的前提下，通過內(nèi)部多點(diǎn)接入配電系統(tǒng)。

此類分布式光伏裝機(jī)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(jī)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(diǎn)需要監(jiān)測并網(wǎng)點(diǎn)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(dú)的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置。

上圖為一個(gè)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(jī)容量比較大，涉及到的保護(hù)和測控設(shè)備比較多，主要如下表：      

6系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

安科瑞電光伏電站監(jiān)控軟件采用Acrel-2000Z，是安科瑞電氣股份有限公司總結(jié)多年的開發(fā)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和大量的用戶需求而設(shè)計(jì)針對用戶配電系統(tǒng)和光伏電站的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。

1）軟件運(yùn)行環(huán)境配置

服務(wù)器上安裝Windows7操作系統(tǒng)。

2）光伏電站電力監(jiān)控軟件架構(gòu)

軟件采用C/S架構(gòu)，實(shí)時(shí)采集光伏電站電流、電壓、日/月/年/累計(jì)發(fā)電量和氣象數(shù)據(jù)。

3）光伏電站電力監(jiān)控軟件功能

對光伏電站的整體信息進(jìn)行監(jiān)控，采用圖形和數(shù)據(jù)的形式實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地展現(xiàn)電站概況、電站實(shí)時(shí)發(fā)電及發(fā)電統(tǒng)計(jì)信息。包括電站概括、環(huán)境參數(shù)、實(shí)時(shí)信息、發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及發(fā)電量top十信息

通過主界面可以對光伏陣列現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測與顯示，如室外溫度值、風(fēng)速、風(fēng)向、光照強(qiáng)度等。

a）通過對電站內(nèi)一次及二次配電網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的監(jiān)控，了解電站內(nèi)各電氣設(shè)備的運(yùn)行情況及狀態(tài)，并對電站的并網(wǎng)狀態(tài)、有/無功功率流向情況等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

b）光伏組件分布監(jiān)控

能夠根據(jù)微逆變反應(yīng)的數(shù)據(jù)顯示各組太陽能電池板的工作狀態(tài)（是否正常發(fā)電），根據(jù)組串式逆變器顯示各光伏組串輸出功率，分別計(jì)量兩種兩種逆變方式的發(fā)電量日發(fā)電量、日發(fā)電量曲線、月發(fā)電量柱狀圖、年發(fā)電量柱狀圖等，并對這兩種方式發(fā)電量進(jìn)行對比。

c）逆變器監(jiān)控

組串式逆變器主要監(jiān)測指標(biāo)包括：

直流電壓、直流電流、直流功率

交流電壓、交流電流

逆變器內(nèi)溫度、時(shí)鐘

頻率、功率因數(shù)、當(dāng)前發(fā)電功率

日發(fā)電量、累積發(fā)電量、累積CO2減排量

電網(wǎng)電壓過高、電網(wǎng)電壓過低

電網(wǎng)頻率過高、電網(wǎng)頻率過低

直流電壓過高、直流電壓過低

逆變器過載、逆變器過熱、逆變器短路

散熱器過熱

逆變器孤島

DSP故障、通訊故障等。

監(jiān)控系統(tǒng)可繪制顯示逆變器電壓—時(shí)間曲線、功率—時(shí)間曲線等，直流側(cè)輸入電流實(shí)時(shí)曲線、交流側(cè)逆變輸出電流曲線，并采集與顯示各逆變器日發(fā)電量等電參量；

d）交流匯流箱監(jiān)控

交流匯流箱主要監(jiān)測指標(biāo)包括：

光伏組串輸出直流電壓、輸出直流電流、輸出直流功率

各路輸入總發(fā)電功率、總發(fā)電量

匯流箱輸出電流、匯流箱輸出電壓、匯流箱輸出功率

電流監(jiān)測允差報(bào)警

傳輸電纜/短路故障告警

空氣開關(guān)狀態(tài)、故障信息等

e）交流配電柜監(jiān)控

交流配電柜主要監(jiān)測指標(biāo)包括：

光伏發(fā)電總輸出有功功率、無功功率

功率因數(shù)、電壓、電流

斷路器故障信息、防雷器狀態(tài)信息等

f）并網(wǎng)柜監(jiān)控

通過對并網(wǎng)柜的監(jiān)控，計(jì)量上網(wǎng)電量、內(nèi)部用電量、電能質(zhì)量、光伏發(fā)電系統(tǒng)有功和無功輸出、發(fā)電量、功率因數(shù)、并網(wǎng)點(diǎn)的電壓和頻率、注入系統(tǒng)的電等參數(shù)，計(jì)算碳減排量，并折算成標(biāo)準(zhǔn)煤，計(jì)算發(fā)電收益。

g）環(huán)境參數(shù)監(jiān)控

環(huán)境參數(shù)主要監(jiān)測指標(biāo)包括：

日照輻射

風(fēng)速、風(fēng)向

環(huán)境溫度

太陽能電池板溫度等

對比實(shí)際微逆或幾種微逆輸出指導(dǎo)電池板需要清洗等信息。

h）歷史數(shù)據(jù)管理

監(jiān)控系統(tǒng)可針對光伏發(fā)電現(xiàn)場的各種事件進(jìn)行記錄，如：通訊采集異常、開關(guān)變位、操作記錄等，時(shí)間記錄支持按類型查詢，并可對越限報(bào)警值進(jìn)行更改設(shè)置；

i）日發(fā)電趨勢分析

系統(tǒng)提供了實(shí)時(shí)曲線和歷史趨勢兩種曲線分析界面，可以反映出每天24小時(shí)內(nèi)光伏發(fā)電量與該日日照強(qiáng)度，環(huán)境溫度，風(fēng)速等的波動(dòng)情況。

j）故障報(bào)警

當(dāng)電池板長時(shí)間輸出功率偏低進(jìn)行故障指示，建議運(yùn)維人員前往現(xiàn)場檢查是否有故障發(fā)生等；另外對于并網(wǎng)柜部分的主斷路器分合閘狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)出現(xiàn)開關(guān)變位及時(shí)報(bào)警，提醒運(yùn)維人員。

7結(jié)語

為積極推廣清潔能源和落實(shí)國家電網(wǎng)公司光伏扶貧行動(dòng)，針對現(xiàn)有分布式光伏電站實(shí)際運(yùn)行管理中存在的問題，通過對分布式光伏發(fā)電前期并網(wǎng)服務(wù)和后期光伏電站的管理運(yùn)維兩方面相結(jié)合的管理提升，一方面為廣大用戶提供更好的供電服務(wù)和政策宣傳，有效落實(shí)光伏發(fā)電政策，保證用戶及時(shí)了解和享受光伏發(fā)電相關(guān)惠民政策，另一方面通過組織專業(yè)化運(yùn)維人員隊(duì)伍，強(qiáng)化光伏電站的管理運(yùn)維水平，有效提升并網(wǎng)光伏電站的運(yùn)行異常處理效率，保證并網(wǎng)光伏的發(fā)電效率和補(bǔ)貼收益。

參考文獻(xiàn)：

[1]分布式光伏電站的服務(wù)與運(yùn)維管理

[2]分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

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