隨著國家政策的持續(xù)支持與光伏產(chǎn)業(yè)的擴(kuò)大發(fā)展，光伏發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入到了競價(jià)、平價(jià)項(xiàng)目的發(fā)展階段，在這個(gè)階段大家共同關(guān)注的其中一個(gè)重要問題就是，如何實(shí)現(xiàn)“降本增效"。伴隨著光伏電站的落成和投產(chǎn)，在電站持續(xù)運(yùn)行的整個(gè)生命周期中，“運(yùn)維"就成為了光伏電站提升效率，獲取收益的主要來源。
1、傳統(tǒng)光伏電站運(yùn)維
光伏電站運(yùn)維主要指對(duì)光伏電站的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行預(yù)測和檢修，包括光伏陣列、匯流箱、逆變器、變壓器、電纜等多個(gè)部分。這每一個(gè)環(huán)節(jié)能否正常運(yùn)行都會(huì)直接影響到光伏電站的效率或穩(wěn)定性。
在我國，傳統(tǒng)的光伏電站運(yùn)維系統(tǒng)可以追溯到2009年以前甚至更早。傳統(tǒng)光伏電站運(yùn)維主要依靠運(yùn)維人員值守和設(shè)備巡檢，運(yùn)維效果的好壞不僅受限于天氣、地形等等自然因素的影響，也受限于運(yùn)維人員的專業(yè)能力和作業(yè)水平。這種情況導(dǎo)致光伏電站存在出現(xiàn)排查故障時(shí)間長而發(fā)電受阻，如果遇到一些隱性設(shè)備故障，運(yùn)維人員無法預(yù)先或及時(shí)得知還會(huì)導(dǎo)致事故進(jìn)一步擴(kuò)大等現(xiàn)象。這種運(yùn)維方式不但效率低下，成本也較高，這顯然不符合現(xiàn)階段光伏產(chǎn)業(yè)所追求的“降本增效"要求。
為了解決傳統(tǒng)運(yùn)維中存在的這些問題，光伏電站運(yùn)維系統(tǒng)經(jīng)歷了從早期“擦板子，除雜草"的粗放式管理模式到側(cè)重于管理的MIS管理系統(tǒng)，再到后來經(jīng)逐步轉(zhuǎn)變得到側(cè)重于監(jiān)測的遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變，在這樣的轉(zhuǎn)變中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)起到了至關(guān)重要的作用。
2、基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的光伏電站運(yùn)維
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是指將各類設(shè)備和系統(tǒng)中的傳感器與現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)相互銜接的技術(shù)，在我國也被稱為“傳感網(wǎng)"，早于1999年便開始研究，技術(shù)水平處于世界前列，具有較大優(yōu)勢(shì)。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等其他技術(shù)的結(jié)合開發(fā)光伏電站智慧運(yùn)維系統(tǒng)是現(xiàn)階段光伏企業(yè)正在研究的課題，并已有了一些應(yīng)用案例。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在光伏電站運(yùn)維系統(tǒng)中的應(yīng)用大概包括以下幾個(gè)方面：
（1）基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的光伏電站環(huán)境監(jiān)測
鑒于我國光伏電站尤其是大型光伏電站多建立于偏遠(yuǎn)地區(qū)，處于值守人員嚴(yán)重缺乏甚至無人值守的狀態(tài)。電站運(yùn)營和管理人員很難得到持續(xù)和完整的環(huán)境數(shù)據(jù)來對(duì)光伏電站的整體運(yùn)行進(jìn)行調(diào)度與評(píng)估，會(huì)對(duì)光伏電站的效率產(chǎn)生一定影響。
光伏發(fā)電的光電轉(zhuǎn)化率一直以來都是光伏發(fā)電的核心技術(shù)問題，而光伏組件的轉(zhuǎn)化效率會(huì)受到溫度、濕度和光照強(qiáng)度等環(huán)境參數(shù)的影響，無法準(zhǔn)確獲取全面的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，更是嚴(yán)重影響了科研人員對(duì)于轉(zhuǎn)化效率的研究工作，制約了光伏技術(shù)的發(fā)展。
基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的光伏電站環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的出現(xiàn)改變了上述局面，它是一種利用Zig-Bee技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合的光伏電站環(huán)境數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，可以多點(diǎn)采集光伏電站的溫度、濕度、光照強(qiáng)度等數(shù)據(jù)，并進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測。系統(tǒng)由遠(yuǎn)程控制中心和無線傳感網(wǎng)絡(luò)兩大部分構(gòu)成，整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 基于物聯(lián)網(wǎng)的光伏電站環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)框圖
系統(tǒng)可以通過傳感節(jié)點(diǎn)采集光伏電站現(xiàn)場的溫度、濕度、光照強(qiáng)度和氣壓信息，將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過信號(hào)電路處理后，再通過Zig-Bee模塊將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給路由節(jié)點(diǎn);路由節(jié)點(diǎn)的主要作用是轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信。系統(tǒng)中傳感節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)的數(shù)量可根據(jù)電站運(yùn)行和環(huán)境的需求靈活配置。網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的建立和管理，負(fù)責(zé)把接收到的數(shù)據(jù)利用串口通信方式發(fā)送到數(shù)據(jù)監(jiān)測平臺(tái)。監(jiān)測平臺(tái)操作人員在監(jiān)控室利用計(jì)算機(jī)或通過移動(dòng)端遠(yuǎn)程登錄數(shù)據(jù)監(jiān)測平臺(tái)就可直接監(jiān)測電站現(xiàn)場環(huán)境。
總體來說該系統(tǒng)可以及時(shí)的反應(yīng)采集到的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，還能通過終端設(shè)備登錄物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)遠(yuǎn)程查看數(shù)據(jù)信息。系統(tǒng)安裝方便，組網(wǎng)靈活，功耗較低，可靠性高，穩(wěn)定性強(qiáng)，能顯著提高光伏電站的運(yùn)維效率。
（2）基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的無人機(jī)自動(dòng)巡檢
現(xiàn)階段，光伏電站多建設(shè)在戈壁和山地地區(qū)，且規(guī)模較大，常規(guī)的人工巡檢早已不能滿足光伏電站的高效運(yùn)維需要，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的無人機(jī)自動(dòng)巡檢應(yīng)運(yùn)而生。無人機(jī)通過搭載可見光成像相機(jī)和紅外線成像相機(jī)，再結(jié)合飛行不受地形限制、速度快、巡檢范圍廣的優(yōu)勢(shì)，可提供高效的表面檢測，還能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測、分析、智能診斷等功能，是光伏電站運(yùn)維智能化的得力幫手。
光伏電站巡檢工作對(duì)于無人機(jī)的載荷要求較低，但是對(duì)機(jī)動(dòng)性和靈活性要求較高，故多選用小型的多旋翼無人機(jī)。在動(dòng)力系統(tǒng)和主控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，采用常規(guī)配置即可實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)的重點(diǎn)通常為位姿控制的設(shè)計(jì)，在文獻(xiàn)《光伏電站智能運(yùn)維無人機(jī)技術(shù)研究》[2]中選用串級(jí)PID控制算法能夠?qū)崿F(xiàn)較好的控制效果。無人機(jī)除了能夠應(yīng)用在光伏電站運(yùn)維工作中之外，還能夠勝任光伏電站場址勘測等任務(wù)。在運(yùn)維過程中，無人機(jī)在工作過程中需要地面運(yùn)維平臺(tái)的配合，完善的地面配套設(shè)施和軟件系統(tǒng)，可以幫助無人機(jī)更好的服務(wù)于光伏電站運(yùn)維工作。
在無人機(jī)光伏系統(tǒng)自動(dòng)巡檢中，地面運(yùn)維平臺(tái)通過無人機(jī)拍攝電站中所有組件的紅外圖像，可以通過圖像分析技術(shù)找出電站中存在的故障。在無人機(jī)采集圖像的過程中，影響無人機(jī)自動(dòng)巡檢效率的主要因素有無人機(jī)續(xù)航能力，紅外相機(jī)分辨率，高效的巡檢路徑。
上述提出的問題中，無人機(jī)的續(xù)航能力和相機(jī)分辨率都可以通過硬件升級(jí)來進(jìn)行解決，而無人機(jī)巡檢路徑的規(guī)劃則是一個(gè)重要技術(shù)問題。在近些年的發(fā)展中，已經(jīng)逐漸擺脫了手動(dòng)規(guī)劃的局面，發(fā)展為自動(dòng)規(guī)劃飛行路徑。合適的飛行路徑不僅可以節(jié)省無人機(jī)的飛行時(shí)間，同時(shí)可以減少轉(zhuǎn)彎、加減速等耗電量較高的動(dòng)作，提高單次飛行巡檢量，減少飛行次數(shù)。
路徑是指的是無人機(jī)飛行過程中從起點(diǎn)到終點(diǎn)所有經(jīng)過路徑點(diǎn)的集合，路徑規(guī)劃是按照時(shí)間、距離這些性能指標(biāo)，分析和搜索出一個(gè)*合理的結(jié)果。因此，無人機(jī)光伏巡檢需要根據(jù)電站組串的布置，抽象得到路徑點(diǎn)，這些路徑點(diǎn)可以覆蓋全部待測目標(biāo)，并找到一條連接全部路徑點(diǎn)的路線，并根據(jù)無人機(jī)飛行性能和轉(zhuǎn)彎特性，對(duì)路徑進(jìn)行下一步分析和比較。
獲得了全部待測目標(biāo)點(diǎn)后，則要將所有路徑點(diǎn)用一條線路連接在一起。常規(guī)的路徑規(guī)劃只考慮該線路有的長度，希望能取*短長度。但是在無人機(jī)實(shí)際飛行過程中，由于無人機(jī)的轉(zhuǎn)彎過程是一個(gè)加速-減速-再加速的過程，該過程比直線飛行更加消耗時(shí)間和電能。因此，規(guī)劃無人機(jī)巡檢路徑時(shí)，不能只考慮路線長度，需要兼顧考慮轉(zhuǎn)彎次數(shù)的多少及轉(zhuǎn)彎所消耗的時(shí)間。在不考慮無人機(jī)速度的情況下，無人機(jī)巡檢路徑規(guī)劃可以簡化為求解*短巡檢時(shí)間的問題。
運(yùn)維平臺(tái)基于物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，可以解決無人自動(dòng)路徑*優(yōu)規(guī)劃的問題，將無人機(jī)的起降、飛行和規(guī)劃路徑、躲避障礙功能進(jìn)行集合，實(shí)現(xiàn)“一鍵巡檢"操作。為無人機(jī)配置可見光、紅外的雙光攝像頭，讓無人機(jī)在巡檢過程對(duì)光伏電站進(jìn)行拍照、發(fā)送，再通過運(yùn)維平臺(tái)中應(yīng)用對(duì)照片進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，就可以實(shí)現(xiàn)熱斑、積塵、隱裂等等檢測項(xiàng)目，大大的節(jié)省了人力并提高了效率，無人機(jī)巡檢系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。
圖2 基于物聯(lián)網(wǎng)的無人機(jī)自動(dòng)巡檢系統(tǒng)框圖
（3）基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控
在光伏電站的運(yùn)行過程中，可以依靠基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)來檢測孤島現(xiàn)象以及預(yù)防電網(wǎng)沖擊，這是保障光伏電站穩(wěn)定運(yùn)行的一項(xiàng)重要舉措。除此之外，該系統(tǒng)還能夠提高光伏電站遠(yuǎn)程管理效率，降低遠(yuǎn)程信息傳輸成本。
基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，可以同時(shí)監(jiān)控整個(gè)光伏電站內(nèi)的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、電能質(zhì)量、安全、消防等數(shù)據(jù)和信息，該系統(tǒng)可以分為四層，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。
圖3 基于物聯(lián)網(wǎng)的光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)框圖
該系統(tǒng)通過各類變送器和傳感器來采集光伏電站運(yùn)行的狀態(tài)信息，包括光伏組件、匯流箱、逆變器等設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，計(jì)量和保護(hù)裝置數(shù)據(jù)以及安全、消防設(shè)備信息。再通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆绞綄⒉杉降男畔⒑蛿?shù)據(jù)傳輸至本地監(jiān)控中心并進(jìn)行后續(xù)處理。
數(shù)據(jù)收集過程中適宜采用Zig-bee無線傳輸技術(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單處理后傳輸至本地控制中心，能提高傳輸速度和控制中心的處理效率。本地控制中心主要負(fù)責(zé)對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析，這些工作主要由控制中心的軟件完成，該軟件可進(jìn)行圖形、屬性數(shù)據(jù)的輸入、修改、查詢，自動(dòng)生成單行表等圖表，并提供完整的維護(hù)功能，確保整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全。監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行過程中利用相互獨(dú)立的傳感器來對(duì)電網(wǎng)設(shè)備和環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，收集系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)。監(jiān)控系統(tǒng)中傳感器共有兩種運(yùn)行模式：工作模式和睡眠模式。未接收到系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集指令時(shí)，傳感器處于睡眠工作模式，數(shù)據(jù)采集模塊處于低電流接收狀態(tài)；接收到系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)采集指令后，傳感器進(jìn)入工作模式，開始采集數(shù)據(jù)并發(fā)出記錄指令。數(shù)據(jù)采集之后的下一步是資料處理階段，該階段是負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)收集與數(shù)據(jù)處理的階段。系統(tǒng)處理器接收到各傳感器發(fā)送并被數(shù)字化處理過的信號(hào)后，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行初步分析。這一階段的數(shù)據(jù)分析可以分為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析和向量數(shù)據(jù)分析兩大類，網(wǎng)格數(shù)據(jù)分析是指對(duì)數(shù)據(jù)的疊加分析，統(tǒng)計(jì)分析，記錄分析，濾波分析，區(qū)域操作和擴(kuò)展域操作。向量數(shù)據(jù)分析主要指圖像的邊界整合，多邊形重新分類，點(diǎn)線重疊，空間數(shù)據(jù)查詢等。系統(tǒng)中的信號(hào)都是經(jīng)輸入設(shè)備數(shù)字化處理后轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)，再發(fā)送至主機(jī)做進(jìn)一步處理的。數(shù)字處理就是把掃描后的柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成點(diǎn)、線、面積、拓?fù)潢P(guān)系等形式，再利用向數(shù)據(jù)識(shí)別地圖，從而實(shí)現(xiàn)地圖的數(shù)字化。將處理后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來，并與預(yù)設(shè)的報(bào)警數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。當(dāng)輸出的數(shù)據(jù)量超過設(shè)定值時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)啟動(dòng)報(bào)警裝置，并將報(bào)警信息發(fā)送到相關(guān)維修單位，緊急處理事故，消除安全隱患，數(shù)據(jù)分析的結(jié)果都通過輸出設(shè)備輸出到相關(guān)用戶。
該系統(tǒng)*終可以實(shí)現(xiàn)光伏電站運(yùn)行監(jiān)測、分析診斷、故障報(bào)警、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、系統(tǒng)查詢、系統(tǒng)管理、設(shè)備管理的功能。通過互聯(lián)網(wǎng)可以將本地控制中心接收和處理過的信號(hào)發(fā)送至遠(yuǎn)程控制中心。遠(yuǎn)程控制中心借助于與本地控制中心的信息交互，就可以實(shí)現(xiàn)跨地域的個(gè)光伏電站集中監(jiān)控、統(tǒng)一管理，接收到的信號(hào)和處理過的數(shù)據(jù)可以分門別類的進(jìn)行保存，提供給技術(shù)人員和管理人員進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和比對(duì)。
在光伏電站運(yùn)維中引入上述系統(tǒng)，除了能夠助力當(dāng)前光伏電站實(shí)現(xiàn)“降本增效"外，還可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)光伏電站跨地域的統(tǒng)一運(yùn)營，無論對(duì)于電站的運(yùn)營者還是光伏產(chǎn)業(yè)本身，都能幫助其實(shí)現(xiàn)長遠(yuǎn)發(fā)展。
3、安科瑞分布式光伏運(yùn)維云平臺(tái)介紹
3.1概述
AcrelCloud-1200分布式光伏運(yùn)維云平臺(tái)通過監(jiān)測光伏站點(diǎn)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(diǎn)。主要功能包括：站點(diǎn)監(jiān)測，逆變器監(jiān)測，發(fā)電統(tǒng)計(jì)，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(yùn)維管理，角色管理。用戶可通過WEB端以及APP端訪問平臺(tái)，及時(shí)掌握光伏發(fā)電效率和發(fā)電收益。
3.2應(yīng)用場所
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。
3.3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(jì)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(jìn)行集中存儲(chǔ)管理。用戶可以通過PC訪問平臺(tái)，及時(shí)獲取分布式光伏電站的運(yùn)行情況以及各逆變器運(yùn)行狀況。平臺(tái)整體結(jié)構(gòu)如圖所示。
3.4系統(tǒng)功能
AcrelCloud-1200分布式光伏運(yùn)維云平臺(tái)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(yùn)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(dāng)前發(fā)電量、總發(fā)電量等信息）。
3.4.1光伏發(fā)電
3.4.1.1綜合看板
●顯示所有光伏電站的數(shù)量，裝機(jī)容量，實(shí)時(shí)發(fā)電功率。
●累計(jì)日、月、年發(fā)電量及發(fā)電收益。
●累計(jì)社會(huì)效益。
●柱狀圖展示月發(fā)電量
3.4.1.2電站狀態(tài)
●電站狀態(tài)展示當(dāng)前光伏電站發(fā)電功率，補(bǔ)貼電價(jià)，峰值功率等基本參數(shù)。
●統(tǒng)計(jì)當(dāng)前光伏電站的日、月、年發(fā)電量及發(fā)電收益。
●攝像頭實(shí)時(shí)監(jiān)測現(xiàn)場環(huán)境，并且接入輻照度、溫濕度、風(fēng)速等環(huán)境參數(shù)。
●顯示當(dāng)前光伏電站逆變器接入數(shù)量及基本參數(shù)。
3.4.1.3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。
3.4.1.4電站發(fā)電統(tǒng)計(jì)
●展示所選電站的時(shí)、日、月、年發(fā)電量統(tǒng)計(jì)報(bào)表。
3.4.1.5逆變器發(fā)電統(tǒng)計(jì)
●展示所選逆變器的時(shí)、日、月、年發(fā)電量統(tǒng)計(jì)報(bào)表
3.4.1.6配電圖
●實(shí)時(shí)展示逆變器交、直流側(cè)的數(shù)據(jù)。
●展示當(dāng)前逆變器接入組件數(shù)量。
●展示當(dāng)前輻照度、溫濕度、風(fēng)速等環(huán)境參數(shù)。
●展示逆變器型號(hào)及廠商。
3.4.1.7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。
3.4.2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(shí)間、內(nèi)容、發(fā)送結(jié)果、回復(fù)等。
●平臺(tái)運(yùn)行日志：查看儀表、網(wǎng)關(guān)離線狀況。
●報(bào)警信息：將報(bào)警分進(jìn)行分級(jí)處理，記錄報(bào)警內(nèi)容，發(fā)生時(shí)間以及確認(rèn)狀態(tài)。
3.4.3運(yùn)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(shí)時(shí)監(jiān)視光伏站運(yùn)行情況。對(duì)于有硬件條件的攝像頭，還支持錄像回放以及云臺(tái)控制功能。
3.5系統(tǒng)硬件配置
3.5.1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。
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(duì)于光伏電站的管理者來說，通過云平臺(tái)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(hào) | 功能 | 應(yīng)用 |
光伏運(yùn)維云平臺(tái) |
| 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(bào)表、設(shè)備信息、故障報(bào)警、氣象數(shù)據(jù)等 | 應(yīng)用于單臺(tái)逆變器數(shù)據(jù)采集和上傳云平臺(tái) |
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(rèn)證等安全需求，支持?jǐn)帱c(diǎn)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 | ||
3.5.2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(diǎn)380V并網(wǎng)，以當(dāng)?shù)仉娏Σ块T的審批意見為準(zhǔn)。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，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(tái)采用光伏發(fā)電數(shù)據(jù)和儲(chǔ)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：
名稱 | 圖片 | 型號(hào) | 功能 | 應(yīng)用 |
光伏運(yùn)維云平臺(tái) |
| 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(bào)表、設(shè)備信息、故障報(bào)警、氣象數(shù)據(jù)等 | 應(yīng)用于多臺(tái)逆變器、計(jì)量儀表及氣象數(shù)據(jù)采集和上傳云平臺(tái) |
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(rèn)證等安全需求，支持?jǐn)帱c(diǎn)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(dòng)、閃變?？奢斎?7.7V/100V或220V/380V。 | |
靜態(tài)無功補(bǔ)償 |
| ANSVG100-400 | 光伏并網(wǎng)時(shí)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(huì)導(dǎo)致功率因數(shù)降低，通過無功補(bǔ)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(xiàng)目中適用于儲(chǔ)能回路等直流信號(hào)設(shè)備電量測量和電能計(jì)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 | ||
3.5.3 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(hào)），對(duì)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(duì)公共電網(wǎng)造成比較大的干擾，因此供電部門對(duì)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)，*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：
名稱 | 圖片 | 型號(hào) | 功能 | 應(yīng)用 |
光伏運(yùn)維云平臺(tái) |
| 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(bào)表、設(shè)備信息、故障報(bào)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(shí)現(xiàn)對(duì)光伏發(fā)電站。測、。信、?？亍惓?bào)警、故障記錄和分析等功能，接收調(diào)度系統(tǒng)指令對(duì)光伏電站進(jìn)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(duì)光伏系統(tǒng)進(jìn)行失壓，欠壓保護(hù)，及自動(dòng)合閘功能； 可預(yù)留獨(dú)立鉛封計(jì)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(tái)聯(lián)機(jī)通訊，實(shí)現(xiàn)智能化管理； 可選配防孤保護(hù)及逆功率保護(hù)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(hù)等級(jí)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(hù)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(rèn)證等安全需求，支持?jǐn)帱c(diǎn)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(yuǎn)動(dòng)通訊。 | |
微機(jī)保護(hù)測控裝置 |
| AM5SE | 適用于35kV和10kV電壓等級(jí)的線路保護(hù)測控、變壓器差動(dòng)、后備保護(hù)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(dòng)、閃變?？奢斎?7.7V/100V或220V/380V。 | |
弧光保護(hù)裝置 |
| ARB5 | 集保護(hù)、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(zhǔn)確實(shí)時(shí)監(jiān)測弧光信號(hào)，保護(hù)電流，適用于中低壓等級(jí)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(duì)匯流箱內(nèi)的防雷器、斷路器狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控 具有內(nèi)部測溫功能，可實(shí)時(shí)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(tái)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(xiàng)目中適用于儲(chǔ)能回路等直流信號(hào)設(shè)備電量測量和電能計(jì)量使用 | |
| DJSF1352RN | |||
| PZ96L-DE | |||
多功能電表 |
| APM800 | 各電壓等級(jí)全電氣參數(shù)測量、計(jì)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 | ||
4、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在光伏電站運(yùn)維系統(tǒng)中的應(yīng)用展望
相對(duì)于傳統(tǒng)光伏電站運(yùn)維模式，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的光伏電站運(yùn)維系統(tǒng)無論是在提升效率還是在降低成本方面，都展示出了很強(qiáng)的*性。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)目前已經(jīng)日趨成熟，并且伴隨著硬件設(shè)備與通信技術(shù)的革新正在發(fā)生日新月異的變化，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于光伏電站運(yùn)維系統(tǒng)中也必將使得光伏電站的運(yùn)維工作效率進(jìn)一步提升，進(jìn)而使得光伏產(chǎn)業(yè)在未來的社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展浪潮中展示出更加耀眼的風(fēng)采。
【參考文獻(xiàn)】
付蓉.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)再光伏電站運(yùn)維系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].應(yīng)用技術(shù)
袁穎等．基于ZigBee的光伏電站環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)[J].微型機(jī)與應(yīng)用，2017,36（3）：33-35,38
安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.05版
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