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【摘要】為了緩解城市用電緊張袁降低人們的用電成本炎滞,可以在工業(yè)園區(qū)蚜迅、辦公樓屋頂?shù)葓鏊鶓梦蓓敺植际焦夥l(fā)電技術進行就近轉換舵匾、并網(wǎng)發(fā)電袁充分利用建筑物屋頂?shù)奶栙Y源。概述屋頂分布式光伏發(fā)電技術,分析屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)組成坐梯,探討屋頂分布式光伏發(fā)電技術的應用優(yōu)勢和應用方式徽诲,并以某項目為例研究屋頂分布式光伏發(fā)電技術的實際應用,以期為屋頂光伏發(fā)電項目提供參考吵血。
【關鍵詞】屋頂分布式光伏發(fā)電技術谎替;太陽能源;光伏組件蹋辅;并網(wǎng)
0引言
隨著我國經(jīng)濟水平的不斷提升阅权,人們越來越重視清潔能源的開發(fā)和利用。太陽能是現(xiàn)階段理想的清潔能源挥疲,而屋頂分布式光伏發(fā)電技術就是利用太陽能這一清潔能源進行發(fā)電的*進技術啸需。該技術操作簡單,實用性強饼贰,能夠將太陽能轉換為電能跛拌,為生產(chǎn)和生活提供幫助。在未來铆性,太陽能光伏發(fā)電技術將成為我國主要的可再生能源發(fā)電技術[1]。在太陽能光伏發(fā)電技術中移蔼,屋頂分布式光伏發(fā)電技術的應用前景廣闊跨溺,這主要是因為該技術具有就近發(fā)電、就近使用的優(yōu)點备饭,能夠有效節(jié)約用電成本惩投,實現(xiàn)余電入網(wǎng)。
太陽能光伏發(fā)電主要有兩種幼健,分別是集中式光伏發(fā)電和分布式光伏發(fā)電兄存。集中式光伏發(fā)電投資大,占地面積廣卑雁,容量大募书,但是系統(tǒng)復雜性高,受到一定的地域限制测蹲;分布式光伏發(fā)電投資小莹捡,占地面積小,容量小扣甲,但是系統(tǒng)在安裝和維護方面都比較簡便篮赢,沒有地域限制,一般將光伏組件放置在屋頂上即可發(fā)電琉挖。
1屋頂分布式光伏發(fā)電技術
屋頂分布式光伏發(fā)電技術是一種新型發(fā)電技術启泣,系統(tǒng)安裝在屋頂,通過光伏組件,將太陽能轉換為電能寥茫,從而實現(xiàn)發(fā)電[2]遣蚀。我國的火力發(fā)電和水力發(fā)電都存在較大的能源損耗伏嬉,并且在節(jié)能減排方面也存在一定的不足蚂霎,而屋頂分布式光伏發(fā)電技術是一種無地域局限性确缩、智能化的發(fā)電技術恐锣,而且在節(jié)能減排方面優(yōu)勢突出筐积,是現(xiàn)階段利用清潔能源效率高的技術之一析恢。屋頂分布式光伏發(fā)電技術主要借助光伏組件進行太陽能-電能的轉換巷同,與供電配網(wǎng)連接后就能夠就近供電钙瘫。屋頂分布式光伏發(fā)電技術在節(jié)能減排方面的優(yōu)勢明顯大于火力發(fā)電透格,并且在輸送電能的過程中損耗非常低微悬,對于一些用電量較大的地區(qū),應用屋頂分布式光伏發(fā)電技術能夠有效解決電能緊缺的問題韭拙。
2屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)組成
屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)主要有離網(wǎng)和并網(wǎng)兩大類沙诅。離網(wǎng)光伏發(fā)電主要通過蓄電池進行充能,其組件構成很簡單祥扒,只需光伏發(fā)電陣列草仪、電力電子交換器和蓄電池就可以組裝一個離網(wǎng)光伏發(fā)電組件。其中鼻蟆,蓄電池的應用非常靈活振害,在蓄電完成后,蓄電池可以在各種用電設施中應用匀油。并網(wǎng)光伏發(fā)電的技術含量高缘缚,其通過轉化光伏發(fā)電陣列,應用電力電子交換
器敌蚜,與供電配網(wǎng)連接后為附近的用戶供電桥滨,整個系統(tǒng)規(guī)模比離網(wǎng)光伏發(fā)電組件更大,但是經(jīng)濟效益更高弛车,應用覆蓋面廣齐媒。
2.1光太伏陽發(fā)電能光陣
列伏發(fā)電陣列是一種將多塊光伏模組進行連接的大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng),利用光生伏*效應纷跛,進行太陽能-直流電能的轉換[3]里初。陣列是指多塊光伏
組件的組合,單塊光伏組件轉換的電能不能滿足一般用電需求忽舟,因此需將多塊光伏組件組合在一起双妨,使形成了陣列。
2.2電力電子交換器
通過光伏發(fā)電陣列吸收太陽能并轉化為電能后叮阅,需要對其進行電壓的轉換刁品,使其滿足電能輸配網(wǎng)絡的要求泣特,電力電子交換器在屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中主要負責電壓轉換工作,常用設備有整流器和逆變器等凡宅。
2.3儲能元件
在屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中谆威,儲能元件是非常關鍵的組件之一。該組件在交流電路中進行能源轉化時不會產(chǎn)生能量消耗钓闲。在電路中安裝儲能元件婉饼,能夠使能源轉化更加平穩(wěn),提升能量的穩(wěn)定性拉盘。在屋頂分布式光伏發(fā)電技術的應用過程中序敷,儲能元件的應用非常重要,在系統(tǒng)中安裝合理的儲能元件当糯,能夠與電力電子交換器一起發(fā)揮協(xié)同效應赋昔,大幅提升能源利用率,將太陽能*效率轉化為電能捧练,減少轉化過程中的能源消耗亮绢,產(chǎn)出更多的清潔能源,從而滿足附近用戶的用電需求风居。
2.4智能化控制系統(tǒng)
屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的實現(xiàn)主要依靠智能化控制系統(tǒng)實現(xiàn)俘戈。在同一場所中的不同位置、不同角度净响,收集的太陽能量是不同的少欺,即便是生產(chǎn)批次相同的儲能元件和電力電子交換器,在功率方面也存在一定的差異[4]别惦。智能化控制系統(tǒng)主要用于功率控制,可以確保容量存在差異的光伏發(fā)電單元進行相同比率電能的輸出》蛲郑現(xiàn)階段掸掸,我國屋頂分布式光伏發(fā)電技術中的智能化控制系統(tǒng)主要是借助本地通信網(wǎng)絡對整個光伏發(fā)電系統(tǒng)中多個發(fā)電單元的功率進行自動化調(diào)整,使多個發(fā)電單元的功率能夠穩(wěn)定在一定的輸出比率蹭秋,從而提升輸出電壓的穩(wěn)定性扰付。由于屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)一般與供電配網(wǎng)連接,如果系統(tǒng)的輸出電壓缺乏穩(wěn)定性仁讨,可能會影響整個配電網(wǎng)絡的電壓羽莺,使用戶的正常用電受到影響。所以洞豁,為了防止出現(xiàn)電壓波動故障盐固,需要在屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中安裝智能化控制系統(tǒng)。
3屋頂分布式光伏發(fā)電技術的應用優(yōu)勢和應用方式
現(xiàn)階段掐抢,我國已有“光電建筑一體化"“*家金太陽"等有關光伏發(fā)電的扶持項目候榨,這在一定程度上促進了我國分布式光伏發(fā)電行業(yè)的發(fā)展,使人們逐漸開始使用具有高環(huán)保性的清潔能源。
3.1屋頂分布式光伏發(fā)電技術的應用優(yōu)勢
首先琅芍,隨著我國城市化建設進程的推進板蜻,城市人口密度不斷升高,結合當前大中小城市的土地利用情況來看甸垄,即使太陽能源作為清潔能源具有較大的經(jīng)濟優(yōu)勢捺盖,在城區(qū)內(nèi)單獨規(guī)劃一塊光伏發(fā)電的場地也明顯脫離實際。而屋頂分布式光伏發(fā)電設備可以直接安裝在用戶附近的屋頂和外墻面等原本無用的建筑物空間疤嘴,節(jié)約光伏發(fā)電的用地融唬。其次,屋頂分布式光伏發(fā)電設備可以安裝在建筑物屋頂和外墻面妥触,在一定程度上避免太陽光直射建筑物外墻媳厕,有助于增強建筑物內(nèi)部的溫度控制效果,間接縮短用戶使用空調(diào)等控溫設備的時間群镰,從而節(jié)約電能睬魂。同時,屋頂分布式光伏發(fā)電設備可以保護建筑物不受太陽直射镀赌,降低建筑物的損耗氯哮,延長建筑物的使用年限,降低建筑物運營維護成本商佛,具有較高的經(jīng)濟性喉钢。再次,
屋頂分布式光伏發(fā)電設備的安裝位置與用戶的距離更近良姆,還能降低大用電量區(qū)域重新建設供電配網(wǎng)肠虽、增設線路的成本。*后玛追,城市的用電需求主要集中在夏季税课,而夏季太陽能源充足,電能轉化量大痊剖,屋頂分布式光伏發(fā)電技術正好滿足了夏季這一用電高峰期的需求韩玩,能大幅降低用戶的用電成本。即便是在冬季陆馁、陰雨天找颓、夜晚等太陽能源吸收較少的情況下,用戶依然可以使用現(xiàn)有供電配網(wǎng)提供的電能励砸,用電的穩(wěn)定性和安全性得到提高狱诊。另外,屋頂分布式光伏發(fā)電技術能夠有效減少傳統(tǒng)發(fā)電方式造成的能源消耗和污染排放招蓝,緩解城市用電緊張問題猜摹。
3.2屋頂分布式光伏發(fā)電技術的應用方式
3.2.1光伏發(fā)電設備取代屋頂材料
光伏發(fā)電設備大多安裝在建筑物屋頂或外墻表面上崇夫,這可以在一定程度上節(jié)約屋頂材料。直接用光伏發(fā)電設備替代屋頂材料灿磁,不僅能提升光伏發(fā)電的效率和穩(wěn)定性缭涣,還能降低建筑成本。一般來說嫁橱,屋頂?shù)墓夥l(fā)電效率高热阁,而外墻表面可能會受到角度等因素影響,使其在太陽能收集量方面存在一定的不穩(wěn)定性[5]环起。同時荡明,光伏發(fā)電設備安裝在屋頂,還能有效地避免風力因素的影響娘扩,節(jié)約制作着茸、安裝支架的成本,并起到保溫隔熱的作用琐旁。在實際應用過程中涮阔,如果直接將光伏發(fā)電設備安裝在屋頂,應當確保設備的防水性和防滲漏性能灰殴,并且要注意光伏發(fā)電設備的使用區(qū)域敬特。由于我國地域遼闊,不同地區(qū)的溫度牺陶、氣候差異較大伟阔,特別是我國北方地區(qū),冬季的溫度比較低掰伸,在北方的建筑物屋頂安裝光伏發(fā)電設備時考慮其抗凍性能皱炉,如果光伏發(fā)電設備的各項性能都符合要求,那么可以用光伏發(fā)電設備取代屋頂材料狮鸭。在未來合搅,相關科研人員應當研究屋面瓦與光伏發(fā)電設備的結合,從而在充分利用太陽能源的同時怕篷,保障建筑物屋頂?shù)姆缆┑够摇⒎纼鲅薇⒎懒言魑ā⒈匦阅堋?/p>
3.2.2光伏發(fā)電設備替代建筑物外墻材料
在光我伏國發(fā)城市電設備建設替中,代隨建著筑建物外筑墻行材料業(yè)的不斷發(fā)展统褂,建筑材料更新迭代筛粘,出現(xiàn)了很多新型的建筑物外墻材料,如玻璃幕墻稼掏、墻磚熊倡、保溫材料等搅谆,建筑物外墻材料已經(jīng)成為建筑行業(yè)中的材料之一。但是在更新建筑物外墻材料的過程中讳帆,考慮材料的實用性阀温、環(huán)保性和安全性等性能。例如置狠,玻璃幕墻雖然能夠增加建筑物內(nèi)的光照啡笑,但是容易對附近居民造成光污染。而光伏發(fā)電設備不僅能夠吸收黄鳍、利用太陽能源推姻,還能夠在夏季抵擋太陽光直射,降低室內(nèi)溫度框沟,減少空調(diào)的使用藏古,從而節(jié)約電能,避免污染忍燥。同時拧晕,光伏發(fā)電設備接入供電配網(wǎng)后,可以直接向附近的用戶和公共基礎設施供電灾前,如建筑物周圍的發(fā)光二*管(lightemittingdiode,LED)屏幕防症、路燈、公交站牌等哎甲,提升人們的生活質(zhì)量蔫敲。
4屋頂分布式光伏發(fā)電技術應用實例
4.1工程概況
某項目為某市盤南工業(yè)園區(qū)、周邊*府辦公樓及居民樓的屋頂分布式光伏發(fā)電項目炭玫,整個項目范圍約22萬m2奈嘿,安裝的分布式光伏發(fā)電組件單面裝機容量為550Wp,組件尺寸為2278mm伊1134mm蕴莉,整體裝機容量約為46MWp翰蛔。光伏發(fā)電組件安裝在樓頂部位,安裝方式為固定式安裝仓突,安裝傾斜角為20毅痰汰。
4.2方案設計
本工程一期計劃裝機容量為30MWp,根據(jù)各類型屋頂布置實際情況以220V和380V的電壓并網(wǎng)绊削,就近接入每棟樓房原配電房或T接入屋前的電能表凑戏。
4.2.1*關堯醫(yī)院堯學校接入系統(tǒng)
*關、醫(yī)院制棉、學校位于城鎮(zhèn)*心位置裆机,配電網(wǎng)資源較豐富。由于該項目分布式光伏裝機規(guī)模較小诸晃,分布式電源接入對配網(wǎng)影響較小狼憋,可采用380/220V電壓就近接入附近臺區(qū)或線路息栖。
*關、醫(yī)院奖瞳、學校采用“自發(fā)自用余電上網(wǎng)"方式運行鹿蜀。在實施過程中應該核實用戶與電網(wǎng)公司售電關口計量表位置,分布式光伏接入位置應在售電關口計量表之后服球,同時將原計量表更換為雙向計量表耻姥,計量表精度與原計量表相同。
4.2.2工商業(yè)接入系統(tǒng)
某工商業(yè)建筑的屋頂光伏直流側裝機容量為3.0MWp有咨,考慮1.2的容配比琐簇,交流側容量為2.5MW,采用4臺光伏柜接入廠區(qū)380V低壓配電段座享。
工商業(yè)用戶采用“自發(fā)自用余電上網(wǎng)"方式運行婉商,在實施過程中應該核實用戶與電網(wǎng)公司售電關口計量表位置,分布式光伏接入位置應在售電關口計量表之后渣叛,同時將原計量表更換為雙向計量表丈秩,計量表精度與原計量表相同。
4.2.3居民戶用接入系統(tǒng)
居民戶用屋頂分布式光伏建設規(guī)模較大淳衙,且部分地區(qū)配電網(wǎng)資源較為薄弱蘑秽,需要對分布式光伏系統(tǒng)承載能力進行評估。
居民戶用項目采用“全額上網(wǎng)"方式運行箫攀。在實施過程中應該核實用戶與電網(wǎng)公司售電關口計量表位置肠牲,分布式光伏接入位置應在售電關口計量表之前。
4.3光伏主件選型
光伏電站太陽能電池應選用技術成熟筷穿、轉換效率較高厌棵、已規(guī)模化生產(chǎn)且在國內(nèi)有工程應用實例的組件作為光電轉換的核心器件牧赚。綜合考慮電池組件的價格醇票、發(fā)電量、占地面積等特點及本工程的具體情況淆膏,本項目采用單晶硅單面容量為550Wp組件速郑。
4.4容量配置及發(fā)電情況
本項目采用8耀100kW的逆變器,各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)根據(jù)分散程度選用合適的逆變器型號和臺數(shù)肴士,逆變器總容量為37.95MW溃皮。本項目配置容配比在1.16耀1.30,綜合容配比約為1.23态练。經(jīng)計算蚣凰,本項目直流側裝機容量為46MWp手浙。在運行期25年內(nèi)聪僚,首年利用小時數(shù)為1105.40h坦辟,年平均發(fā)電量為4392.05萬kW·h,年平均利用小時數(shù)為1030.96h章办。
5Acrel-2000MG充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)
5.1平臺概述
Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)锉走,是我司根據(jù)新型電力系統(tǒng)下微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)與微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的要求,總結國內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的*進經(jīng)驗藕届,專門研制出的企業(yè)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)挪蹭。本系統(tǒng)滿足光伏系統(tǒng)、風力發(fā)電休偶、儲能系統(tǒng)以及充電站的接入梁厉,*進行數(shù)據(jù)采集分析,直接監(jiān)視光伏踏兜、風能词顾、儲能系統(tǒng)、充電站運行狀態(tài)及健康狀況碱妆,是一個集監(jiān)控系統(tǒng)肉盹、能量管理為一體的管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)在安全穩(wěn)定的基礎上以經(jīng)濟優(yōu)化運行為目標疹尾,促進可再生能源應用纺榨,提高電網(wǎng)運行穩(wěn)定性、補償負荷波動宽酣;有效實現(xiàn)用戶側的需求管理彰怒、消除晝夜峰谷差、平滑負荷优麻,提高電力設備運行效率划葫、降低供電成本。為企業(yè)微電網(wǎng)能量管理提供安全擒抠、可靠扶眼、經(jīng)濟運行提供了全新的解決方案。
微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)應采用分層分布式結構瑰跳,整個能量管理系統(tǒng)在物理上分為三個層:設備層忍坯、網(wǎng)絡通信層和站控層。站級通信網(wǎng)絡采用標準以太網(wǎng)及TCP/IP通信協(xié)議砰普,物理媒介可以為光纖谁媳、網(wǎng)線、屏蔽雙絞線等狗准。系統(tǒng)支持ModbusRTU克锣、ModbusTCP、CDT腔长、IEC60870-5-101袭祟、IEC60870-5-103验残、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約巾乳。
5.2平臺適用場合
系統(tǒng)可應用于城市您没、高速公路、工業(yè)園區(qū)胆绊、工商業(yè)區(qū)氨鹏、居民區(qū)、智能建筑压状、海島仆抵、無電地區(qū)可再生能源系統(tǒng)監(jiān)控和能量管理需求。
5.3系統(tǒng)架構
本平臺采用分層分布式結構進行設計种冬,即站控層肢础、網(wǎng)絡層和設備層,詳細拓撲結構如下:
圖1典型微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)組網(wǎng)方式
6.1實時監(jiān)測
微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)人機界面友好黑声,應能夠以系統(tǒng)一次電氣圖的形式直觀顯示各電氣回路的運行狀態(tài)埂体,實時監(jiān)測光伏、風電失能、儲能洛续、充電站等各回路電壓、電流饵臀、功率绞宿、功率因數(shù)等電參數(shù)信息,動態(tài)監(jiān)視各回路斷路器鹉灼、隔離開關等合鞋伸、分閘狀態(tài)及有關故障、告警等信號敏困。其中艰欲,各子系統(tǒng)回路電參量主要有:相電壓、線電壓莽浴、三相電流破罐、有功/無功功率、視在功率橱鹏、功率因數(shù)膜蠢、頻率、有功/無功電度莉兰、頻率和正向有功電能累計值挑围;狀態(tài)參數(shù)主要有:開關狀態(tài)、斷路器故障脫扣告警等。
系統(tǒng)應可以對分布式電源杉辙、儲能系統(tǒng)進行發(fā)電管理模捂,使管理人員實時掌握發(fā)電單元的出力信息、收益信息奏瞬、儲能荷電狀態(tài)及發(fā)電單元與儲能單元運行功率設置等。
系統(tǒng)應可以對儲能系統(tǒng)進行狀態(tài)管理泉孩,能夠根據(jù)儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進行及時告警硼端,并支持定期的電池維護。
微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)界面包括系統(tǒng)主界面寓搬,包含微電網(wǎng)光伏珍昨、風電、儲能盲妈、充電站及總體負荷組成情況问锋,包括收益信息、天氣信息棠蹬、節(jié)能減排信息描琉、功率信息、電量信息偷颜、電壓電流情況等穴厅。根據(jù)不同的需求,也可將充電彰派,儲能及光伏系統(tǒng)信息進行顯示盹火。
圖1系統(tǒng)主界面
子界面主要包括系統(tǒng)主接線圖、光伏信息司终、風電信息哗衫、儲能信息、充電站信息卧他、通訊狀況及一些統(tǒng)計列表等示婉。
6.1.1光伏界面
圖2光伏系統(tǒng)界面
本界面用來展示對光伏系統(tǒng)信息,主要包括逆變器直流側胆建、交流側運行狀態(tài)監(jiān)測及報警躬贡、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計及分析、并網(wǎng)柜電力監(jiān)測及發(fā)電量統(tǒng)計眼坏、電站發(fā)電量年有效利用小時數(shù)統(tǒng)計拂玻、發(fā)電收益統(tǒng)計、碳減排統(tǒng)計宰译、輻照度/風力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測檐蚜、發(fā)電功率模擬及效率分析;同時對系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個逆變器的運行數(shù)據(jù)進行展示闯第。
6.1.2儲能界面
圖3儲能系統(tǒng)界面
本界面主要用來展示本系統(tǒng)的儲能裝機容量市栗、儲能當前充放電量、收益咳短、SOC變化曲線以及電量變化曲線填帽。
圖4儲能系統(tǒng)PCS參數(shù)設置界面
本界面主要用來展示對PCS的參數(shù)進行設置,包括開關機咙好、運行模式蔗须、功率設定以及電壓、電流的限值命丑。
圖5儲能系統(tǒng)BMS參數(shù)設置界面
本界面用來展示對BMS的參數(shù)進行設置玛耿,主要包括電芯電壓、溫度保護限值君订、電池組電壓漱蔬、電流、溫度限值等溪失。
圖6儲能系統(tǒng)PCS電網(wǎng)側數(shù)據(jù)界面
本界面用來展示對PCS電網(wǎng)側數(shù)據(jù)语诈,主要包括相電壓、電流桃逆、功率该眨、頻率、功率因數(shù)等莫切。
圖7儲能系統(tǒng)PCS交流側數(shù)據(jù)界面
本界面用來展示對PCS交流側數(shù)據(jù)兢糯,主要包括相電壓、電流贸伐、功率勘天、頻率、功率因數(shù)捉邢、溫度值等脯丝。同時針對交流側的異常信息進行告警。
圖8儲能系統(tǒng)PCS直流側數(shù)據(jù)界面
本界面用來展示對PCS直流側數(shù)據(jù)伏伐,主要包括電壓宠进、電流、功率藐翎、電量等材蹬。同時針對直流側的異常信息進行告警。
圖9儲能系統(tǒng)PCS狀態(tài)界面
本界面用來展示對PCS狀態(tài)信息吝镣,主要包括通訊狀態(tài)堤器、運行狀態(tài)昆庇、STS運行狀態(tài)及STS故障告警等。
圖10儲能電池狀態(tài)界面
本界面用來展示對BMS狀態(tài)信息闸溃,主要包括儲能電池的運行狀態(tài)整吆、系統(tǒng)信息、數(shù)據(jù)信息以及告警信息等啥诈,同時展示當前儲能電池的SOC信息绎揭。
圖11儲能電池簇運行數(shù)據(jù)界面
本界面用來展示對電池簇信息,主要包括儲能各模組的電芯電壓與溫度专稼,并展示當前電芯的電壓叉室、溫度值及所對應的位置。
6.1.3風電界面
圖12風電系統(tǒng)界面
本界面用來展示對風電系統(tǒng)信息榄兑,主要包括逆變控制一體機直流側碉榔、交流側運行狀態(tài)監(jiān)測及報警线区、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計及分析马窘、電站發(fā)電量年有效利用小時數(shù)統(tǒng)計、發(fā)電收益統(tǒng)計铜殉、碳減排統(tǒng)計寡专、風速/風力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測、發(fā)電功率模擬及效率分析郊察;同時對系統(tǒng)的總功率茧伍、電壓電流及各個逆變器的運行數(shù)據(jù)進行展示。
6.1.4充電站界面
圖13充電站界面
本界面用來展示對充電站系統(tǒng)信息酷窥,主要包括充電站用電總功率咽安、交直流充電站的功率、電量蓬推、電量費用妆棒,變化曲線、各個充電站的運行數(shù)據(jù)等沸伏。
6.1.5視頻監(jiān)控界面
圖14微電網(wǎng)視頻監(jiān)控界面
本界面主要展示系統(tǒng)所接入的視頻畫面糕珊,且通過不同的配置,實現(xiàn)預覽毅糟、回放红选、管理與控制等。
系統(tǒng)應可以通過歷史發(fā)電數(shù)據(jù)姆另、實測數(shù)據(jù)喇肋、未來天氣預測數(shù)據(jù),對分布式發(fā)電進行短期迹辐、超短期發(fā)電功率預測苟蹈,并展示合格率及誤差分析糊渊。根據(jù)功率預測可進行人工輸入或者自動生成發(fā)電計劃,便于用戶對該系統(tǒng)新能源發(fā)電的集中管控垫暑。
圖15光伏預測界面
系統(tǒng)應可以根據(jù)發(fā)電數(shù)據(jù)舆骚、儲能系統(tǒng)容量、負荷需求及分時電價信息蔚分,進行系統(tǒng)運行模式的設置及不同控制策略配置悉歼。如削峰填谷、周期計劃碟舱、需量控制洁操、防逆流、有序充電俗循、動態(tài)擴容等蛋揖。
具體策略根據(jù)項目實際情況(如儲能柜數(shù)量、負載功率诀汁、光伏系統(tǒng)能力等)進行接口適配和策略調(diào)整溶孽,同時支持定制化需求。
圖16策略配置界面
應能查詢各子系統(tǒng)探悲、回路或設備*時間的運行參數(shù)沽怪,報表中顯示電參量信息應包括:各相電流、三相電壓姿锭、總功率因數(shù)塔鳍、總有功功率、總無功功率呻此、正向有功電能轮纫、尖峰平谷時段電量等。
圖17運行報表
應具有實時報警功能焚鲜,系統(tǒng)能夠對各子系統(tǒng)中的逆變器掌唾、雙向變流器的啟動和關閉等遙信變位,及設備內(nèi)部的保護動作或事故跳閘時應能發(fā)出告警恃泪,應能實時顯示告警事件或跳閘事件郑兴,包括保護事件名稱、保護動作時刻贝乎;并應能以彈窗情连、聲音、短信和電話等形式通知相關人員览效。
圖18實時告警
應能夠對遙信變位却舀,保護動作、事故跳閘新砖,以及電壓了灾、電流豺啦、功率、功率因數(shù)胖直、電芯溫度(鋰離子電池)肛劈、壓力(液流電池)、光照腋民、風速遗时、氣壓越限等事件記錄進行存儲和管理,方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進行歷史追溯项起,查詢統(tǒng)計皆墅、事故分析。
圖19歷史事件查詢
應可以對整個微電網(wǎng)系統(tǒng)的電能質(zhì)量包括穩(wěn)態(tài)狀態(tài)和暫態(tài)狀態(tài)進行持續(xù)監(jiān)測廊珊,使管理人員實時掌握供電系統(tǒng)電能質(zhì)量情況灵您,以便及時發(fā)現(xiàn)和消除供電不穩(wěn)定因素。
1)在供電系統(tǒng)主界面上應能實時顯示各電能質(zhì)量監(jiān)測點的監(jiān)測裝置通信狀態(tài)答倡、各監(jiān)測點的A/B/C相電壓總畸變率轰传、三相電壓不平衡度*和正序/負序/零序電壓值、三相電流不平衡度*和正序/負序/零序電流值苇羡;
2)諧波分析功能:系統(tǒng)應能實時顯示A/B/C三相電壓總諧波畸變率绸吸、A/B/C三相電流總諧波畸變率鼻弧、奇次諧波電壓總畸變率设江、奇次諧波電流總畸變率、偶次諧波電壓總畸變率攘轩、偶次諧波電流總畸變率叉存;應能以柱狀圖展示2-63次諧波電壓含有率、2-63次諧波電壓含有率度帮、0.5~63.5次間諧波電壓含有率歼捏、0.5~63.5次間諧波電流含有率;
3)電壓波動與閃變:系統(tǒng)應能顯示A/B/C三相電壓波動值笨篷、A/B/C三相電壓短閃變值瞳秽、A/B/C三相電壓長閃變值;應能提供A/B/C三相電壓波動曲線率翅、短閃變曲線和長閃變曲線练俐;應能顯示電壓偏差與頻率偏差;
4)功率與電能計量:系統(tǒng)應能顯示A/B/C三相有功功率疙铜、無功功率和視在功率锡锐;應能顯示三相總有功功率、總無功功率帅邮、總視在功率和總功率因素操椰;應能提供有功負荷曲線能狼,包括日有功負荷曲線(折線型)和年有功負荷曲線(折線型);
5)電壓暫態(tài)監(jiān)測:在電能質(zhì)量暫態(tài)事件如電壓暫升跌仗、電壓暫降顺雪、短時中斷發(fā)生時,系統(tǒng)應能產(chǎn)生告警掩若,事件能以彈窗诈猎、閃爍、聲音订菇、短信消忘、電話等形式通知相關人員;系統(tǒng)應能查看相應暫態(tài)事件發(fā)生前后的波形哈误。
6)電能質(zhì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計:系統(tǒng)應能顯示1min統(tǒng)計整2h存儲的統(tǒng)計數(shù)據(jù)哩至,包括均值、*值蜜自、*值菩貌、95%概率值、方均根值重荠。
7)事件記錄查看功能:事件記錄應包含事件名稱箭阶、狀態(tài)(動作或返回)、波形號戈鲁、越限值仇参、故障持續(xù)時間、事件發(fā)生的時間婆殿。
圖20微電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量界面
應可以對整個微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設備進行遠程遙控操作诈乒。系統(tǒng)維護人員可以通過管理系統(tǒng)的主界面完成遙控操作,并遵循遙控預置婆芦、遙控返校怕磨、遙控執(zhí)行的操作順序,可以及時執(zhí)行調(diào)度系統(tǒng)或站內(nèi)相應的操作命令绣摹。
圖21遙控功能
應可在曲線查詢界面醇颗,可以直接查看各電參量曲線,包括三相電流辽嘹、三相電壓搭诬、有功功率、無功功率扫帝、功率因數(shù)撰征、SOC、SOH融乖、充放電量變化等曲線仔蟀。
圖22曲線查詢
具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能怖冷,用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點的發(fā)電、用電叼河、充放電情況俺膊,即該節(jié)點進線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表。對微電網(wǎng)與外部系統(tǒng)間電能量交換進行統(tǒng)計分析川愤;對系統(tǒng)運行的節(jié)能月幌、收益等分析;具備對微電網(wǎng)供電可靠性分析悬蔽,包括年停電時間扯躺、年停電次數(shù)等分析;具備對并網(wǎng)型微電網(wǎng)的并網(wǎng)點進行電能質(zhì)量分析蝎困。
圖23統(tǒng)計報表
系統(tǒng)支持實時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設備的通信狀態(tài)录语,能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡結構;可在線診斷設備通信狀態(tài)禾乘,發(fā)生網(wǎng)絡異常時能自動在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位澎埠。
圖24微電網(wǎng)系統(tǒng)拓撲界面
本界面主要展示微電網(wǎng)系統(tǒng)拓撲,包括系統(tǒng)的組成內(nèi)容始藕、電網(wǎng)連接方式蒲稳、斷路器、表計等信息伍派。
可以對整個微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設備通信情況進行管理江耀、控制、數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測拙已。系統(tǒng)維護人員可以通過管理系統(tǒng)的主程序右鍵打開通信管理程序决记,然后選擇通信控制啟動所有端口或某個端口煤丧,快速查看某設備的通信和數(shù)據(jù)情況枯誓。通信應支持ModbusRTU、ModbusTCP裕唯、CDT五浊、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103扔摔、IEC60870-5-104菲缕、MQTT等通信規(guī)約。
圖25通信管理
應具備設置用戶權限管理功能晕竿。通過用戶權限管理能夠防止未經(jīng)授權的操作(如遙控操作聂幅,運行參數(shù)修改等)±龋可以定義不同級別用戶的登錄名活乘、密碼及操作權限授工,為系統(tǒng)運行、維護价恨、管理提供可靠的安全保障细层。
圖26用戶權限
應可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時,自動準確地記錄故障前唬涧、后過程的各相關電氣量的變化情況疫赎,通過對這些電氣量的分析、比較碎节,對分析處理事故捧搞、判斷保護是否正確動作、提高電力系統(tǒng)安全運行水平有著重要作用狮荔。其中故障錄波共可記錄16條实牡,每條錄波可觸發(fā)6段錄波,每次錄波可記錄故障前8個周波轴合、故障后4個周波波形创坞,總錄波時間共計46s。每個采樣點錄波至少包含12個模擬量受葛、10個開關量波形题涨。
圖27故障錄波
可以自動記錄事故時刻前后一段時間的所有實時掃描數(shù)據(jù),包括開關位置总滩、保護動作狀態(tài)纲堵、遙測量等,形成事故分析的數(shù)據(jù)基礎蝌秕。
用戶可自定義事故追憶的啟動事件灌蛙,當每個事件發(fā)生時,存儲事故10個掃描周期及事故后10個掃描周期的有關點數(shù)據(jù)镐赖。啟動事件和監(jiān)視的數(shù)據(jù)點可由用戶隨意修改又诡。
6.2硬件及其配套產(chǎn)品
序號 | 設備 | 型號 | 圖片 | 說明 |
1 | 能量管理系統(tǒng) | Acrel-2000MG | 內(nèi)部設備的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控,由通信管理機从巾、工業(yè)平板電腦懦诸、串口服務器、遙信模塊及相關通信輔件組成趣临。 數(shù)據(jù)采集赖谷、上傳及轉發(fā)至服務器及協(xié)同控制裝置 策略控制:計劃曲線、需量控制幸膨、削峰填谷滥氏、備用電源等 | |
2 | 顯示器 | 25.1英寸液晶顯示器 | 系統(tǒng)軟件顯示載體 | |
3 | UPS電源 | UPS2000-A-2-KTTS | 為監(jiān)控主機提供后備電源 | |
4 | 打印機 | HP108AA4 | 用以打印操作記錄,參數(shù)修改記錄、參數(shù)越限妈踊、復限部翘,系統(tǒng)事故,設備故障响委,保護運行等記錄新思,以召喚打印為主要方式 | |
5 | 音箱 | R19U | 播放報警事件信息 | |
6 | 工業(yè)網(wǎng)絡交換機 | D-LINKDES-1016A16 | 提供16口百兆工業(yè)網(wǎng)絡交換機解決了通信實時性、網(wǎng)絡安全性赘风、本質(zhì)安全與安全防爆技術等技術問題 | |
7 | GPS時鐘 | ATS1200GB | 利用gps同步衛(wèi)星信號夹囚,接收1pps和串口時間信息,將本地的時鐘和gps衛(wèi)星上面的時間進行同步 | |
8 | 交流計量電表 | AMC96L-E4/KC | 電力參數(shù)測量(如單相或者三相的電流邀窃、電壓荸哟、有功功率、無功功率瞬捕、視在功率,頻率鞍历、功率因數(shù)等)、復費率電能計量肪虎、 四象限電能計量劣砍、諧波分析以及電能監(jiān)測和考核管理。多種外圍接口功能:帶有RS485/MODBUS-RTU協(xié)議:帶開關量輸入和繼電器輸出可實現(xiàn)斷路器開關的"遜信“和“遙控"的功能 | |
9 | 直流計量電表 | PZ96L-DE | 可測量直流系統(tǒng)中的電壓蚣狠、電流就肪、功率、正向與反向電能号蒙∩奚瑁可帶RS485通訊接口、模擬量數(shù)據(jù)轉換物坝、開關量輸入/輸出等功能 | |
10 | 電能質(zhì)量監(jiān)測 | APView500 | 實時監(jiān)測電壓偏差未奋、頻率俯差、三相電壓不平衡妖职、電壓波動和閃變冻绊、諾波等電能質(zhì)量,記錄各類電能質(zhì)量事件,定位擾動源泳隶。 | |
11 | 防孤島裝置 | AM5SE-IS | 防孤島保護裝置他幢,當外部電網(wǎng)停電后斷開和電網(wǎng)連接 | |
12 | 箱變測控裝置 | AM6-PWC | 置針對光伏、風能灭大、儲能升壓變不同要求研發(fā)的集保護,測控铐维,通訊一體化裝置柬泽,具備保護、通信管理機功能嫁蛇、環(huán)網(wǎng)交換機功能的測控裝置 | |
13 | 通信管理機 | ANet-2E851 | 能夠根據(jù)不同的采集規(guī)的進行水表锨并、氣表露该、電表、微機保護等設備終端的數(shù)據(jù)果集匯總: 提供規(guī)約轉換第煮、透明轉發(fā)解幼、數(shù)據(jù)加密壓縮、數(shù)據(jù)轉換包警、邊緣計算等多項功能:實時多任務并行處理數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)轉發(fā)撵摆,可多路上送平臺據(jù): | |
14 | 串口服務器 | Aport | 功能:轉換“輔助系統(tǒng)"的狀態(tài)數(shù)據(jù),反饋到能量管理系統(tǒng)中害晦。 1)空調(diào)的開關特铝,調(diào)溫,及斷電(二次開關實現(xiàn)) 2)上傳配電柜各個空開信號 3)上傳UPS內(nèi)部電量信息等 4)接入電表壹瘟、BSMU等設備 | |
15 | 遙信模塊 | ARTU-K16 | 1)反饋各個設備狀態(tài)鲫剿,將相關數(shù)據(jù)到串口服務器: 讀消防VO信號膛檀,并轉發(fā)給到上層(關機护盈、事件上報等) 2)采集水浸傳感器信息,并轉發(fā)3)給到上層(水浸信號事件上報) 4)讀取門禁程傳感器信息侦需,并轉發(fā) |
7結語
太陽能是現(xiàn)階段以及未來*為理想的清潔能源葵张,光伏發(fā)電具有非常高的環(huán)保價值瞭谴,非常適合進行推廣應用。屋頂分布式光伏發(fā)電技術是近年出現(xiàn)的一種新興發(fā)電技術汉渣,具有較高的經(jīng)濟性和環(huán)保性册压,相關人員要深入研究這項技術,加大研發(fā)力度赶匣,促進我國電力行業(yè)的蓬勃發(fā)展捕诲。
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