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分布式光伏發(fā)電與充換電站的建議與應用
更新時間:2024-09-23   點擊次數(shù):112次


0引言

出于對能源緊缺和環(huán)境保護的重視,能耗低、無污染、噪聲低的電動汽車受到愈來愈多的鼓勵和支持,但是續(xù)航里程和充電便捷性構(gòu)成了純電動汽車發(fā)展的兩大瓶頸。充換電站、充電樁等充換電設施是電動汽車發(fā)展中不能缺少的基礎設施,其重要性日漸突出。城市大型充換電站高昂的前期建設成本也是阻礙電動汽車普及和發(fā)展的一個因素。與變電站相結(jié)合的建設,可以合理降低建設運營成本,為推動電動汽車的發(fā)展貢獻一份力量。光伏發(fā)電作為一種重要的綠色清潔分布式能源也逐漸由獨立系統(tǒng)朝大規(guī)模并網(wǎng)系統(tǒng)方向發(fā)展。同時,分布式發(fā)電具有占地小、投資少、建設周期短等特點,近些年得到了大規(guī)模的發(fā)展。本文利用變電站舊站改造的機會,在變電站中加入分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)、充換電站,踐行了綠色、環(huán)保、節(jié)能的發(fā)展理念,取得了可復制推廣的建設經(jīng)驗,前景十分廣闊。

1主要建設原則

我分布式光伏發(fā)電建設思路:可以根據(jù)太陽光照條件因地制宜地充分利用太陽能,當?shù)厥褂谩數(shù)夭⒕W(wǎng),有效解決了光伏發(fā)電的并網(wǎng)問題,以及長距離輸電的損耗問題。

主要電氣設備一般包括光伏電池組件、逆變器、匯流箱、交流配電柜等。通過合理布置光伏板,使光伏電池組件更好地接收太陽光照射,將太陽能轉(zhuǎn)化為直流電能。根據(jù)逆變器輸入回路MPPT及電壓、電流限制,合理對光伏電池組件組串,接入逆變器。由逆變器將直流輸入電源逆變成交流電源。逆變器輸出電源通過匯流箱、交流配電柜、變壓器等,根據(jù)分布式光伏發(fā)電量的大小,合理選擇并網(wǎng)電壓等級,按照就近使用的原則接入電網(wǎng)。充換電站建設:需要根據(jù)充電站規(guī)模合理布置充電樁車位,并設置換電池車位,更好地滿足快速充電的需求。

充換電站在建設時可綜合考慮屋面光伏的布置,在建設時增設光伏組件固定所需的基礎埋件,并滿足安裝組件設備等荷載要求,為后期組件的安裝提供便利的條件。充換電站一般選用非車載快充,需要配套建設1臺箱式配電站,10kV外接電源接至箱式配電站內(nèi)10kV母線。箱式配電站內(nèi)設備包括10kV進線柜、出線柜、變壓器,0.4kV進線計量柜、低壓出線柜。低壓出線柜出線至戶外落地式配電柜,由配電柜分配充電樁及其他負荷用電。因充電樁采用高頻開關(guān)整流模式,可實現(xiàn)有源功率因數(shù)校正功能,因此,可不單獨設置濾波裝置及無功補償。充電站內(nèi)設置系統(tǒng)監(jiān)控、視頻監(jiān)控、火災報警等,充電機內(nèi)配置交、直流電能表等計量計費裝置。

2工程概況

本文以廣州某110kV變電站改造工程為依托,在該變電站改造之際,征得相關(guān)單位同意后,合理增設充換電站并配套建設分布式光伏發(fā)電。

分布式光伏發(fā)電具體設計過程如下:

①經(jīng)過現(xiàn)場勘測及查看首期結(jié)構(gòu)資料,確定屋面荷載是否滿足本期加裝光伏板結(jié)構(gòu)要求,得知充換電站及部分配電裝置樓屋面可利用面積約900m2。

②光伏組件選擇方面。通過對比幾種常用的太陽能電池,定于選用轉(zhuǎn)換效率高、性能穩(wěn)定、使用壽命長、故障率低且性價比高的容量為295Wp的單晶硅組件。

③光伏組件布置方面。光伏組件在混凝土屋面沿南北向布置,并考慮屋面建筑物光照遮擋的因素,按當?shù)毓庹諚l件佳傾角15°安裝,以大限度地利用太陽能。屋面可安裝360塊光伏組件,實現(xiàn)裝機容量為106.2kW。

④逆變器的選擇方面。選用的逆變器需具有一定的環(huán)境適應能力、抗干擾能力、過載能力、功率因素調(diào)整及各種保護功能。同時,需要實現(xiàn)畸變小、頻率波動小、交流輸出電壓穩(wěn)定、輸出效率高;低電壓穿越能力、孤島保護、低電壓穿越、短路保護等功能,內(nèi)部輸入側(cè)直流以及輸出側(cè)交流均需加裝防雷保護。外殼防護等級IP56、同時需要具備良好的環(huán)境溫度特性,即耐熱、耐雨、防老化以及高溫下較高的輸出效率。本工程選用2臺50kW逆變器,輸出380V交流電壓。

⑤配電箱的選擇方面。配電箱內(nèi)部斷路器根據(jù)額定電壓、電流進行選擇,并經(jīng)過短路校驗。為了保護設備在遭受雷電或其他瞬時過電壓時免于損害,內(nèi)部需設置SPD防浪涌保護。同時由于避免瞬時故障導致斷路器跳閘,需設置自動重合閘電源保護器,可減少線路停電時間、次數(shù)、糾正誤跳閘,提高供電的可靠性。同時為計量光伏上網(wǎng)電量,需在配電箱內(nèi)配置三相計量表。由于本項目裝機容量小于1MW,選擇0.4kV電壓就近接入電網(wǎng)系統(tǒng)。配電箱接至充換電站箱式配電站內(nèi)0.4kV側(cè),可實現(xiàn)光伏發(fā)電并網(wǎng)。

⑥電纜的選擇及敷設。根據(jù)線路載流量大小合理選擇電纜截面,逆變器至配電箱之間電纜選用ZR-YJV22-0.6/1kV-4×35+1×16。配電箱至光伏并網(wǎng)柜之間電纜選用ZR-YJV22-0.6/1kV-4×70+1×35;光伏直流電纜選用光伏線纜PV1-F-1×4mm2。組件下方的線纜,直接用扎絲綁扎在支架上,無組件的地方槽盒內(nèi)敷設。在電纜槽盒內(nèi)敷設的線纜在進入和引出槽盒時,需金屬管保護。槽盒內(nèi)電纜有高差處,應防止電纜的拉斷,每隔1.5~2m用1~2mm厚的銅帶或鋁帶電纜卡固定1次,同時槽盒轉(zhuǎn)彎處需滿足電纜轉(zhuǎn)彎半徑的要求,并注意避免刮傷電纜防護外套,以保證電纜的安全穩(wěn)定運行。

⑦防火封堵設置。直流線纜與交流電纜分別設置獨立槽盒,同一槽盒里放置多層電纜,需用防火隔板隔開。電纜進出防火槽盒需刷防火涂料,槽盒接頭處及中間段做防火封堵。電纜進出配電柜設備底部及電纜溝、穿墻開孔處均需做好防火封堵。

⑧接地設置。屋面光伏組件支架及屋面電纜槽盒、屋面逆變器、配電箱等金屬外殼需采用50×5鍍鋅扁鋼可靠焊接,形成等電位接地網(wǎng)。并沿建筑物墻面向下每隔20m明敷接地引下線,引下線敷設至地面以下與建筑物水平接地網(wǎng)連接,并在連接處設置L=2.5m垂直接地極;使接地電阻值滿足小于4Ω。如果不能滿足,則需要增加降阻劑或?qū)⒔拥鼐W(wǎng)引至電阻率較低的地方。

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充換電站具體設計過程如下:

①根據(jù)充換電站建筑規(guī)模,共設置5個充電車位,1個換電車位;電池充電可在電荷低谷期進行,避開負荷高峰期合理降低電力成本。

②充電樁的選擇方面。為了滿足更多電動車用戶的需求,本項目選擇可以快充的落地式直流充電樁。充電樁外殼防護等級為IP54、耐熱、防潮、耐低溫、耐老化、耐撞擊,良好的絕緣特性,外殼及電纜都要具有阻燃性能。本項目選用配置5臺60kW非車載一體式充電機,充電機主要技術(shù)參數(shù)為額定功率60kW、輸出電壓350~700V、輸出電流2~120A、功率因素≥0.98、效率≥0.93.同時,充電機內(nèi)配備直流電能表,電度計量表準確等級不低于1.0級同時應具備分時計費功能。

③箱式配電站的選型及布置。依據(jù)充換電站用電負荷以及光伏發(fā)電量,本工程選用1臺400kVA的干式變壓器,10kV側(cè)選用負荷開關(guān)柜配置1臺10kV進線柜、1臺出線柜,形成單母線接線。0.4kV側(cè)配置1臺進線計量柜、2臺低壓出線柜,采用固定式低壓柜單母線接線。1臺出線柜接至充電站內(nèi)充電機配電柜、1臺低壓出線柜作為光伏并網(wǎng)柜。箱式配電站內(nèi)配套設置直流屏以及DTU等二次保護及自動化設備。箱式配電站設置在充換電站旁,周圍設置護欄,外殼防護等級為IP54。 

④戶外落地式配電柜的選擇。額定輸入電壓Un=AC380V,額定輸入電流In=630A,防護等級為IP54。柜內(nèi)開關(guān)設置為1進9出,根據(jù)配電設備選型原則選定各路開關(guān)大小。配電柜設置在箱式配電站旁,聯(lián)絡低壓出線柜與充電樁,為充電樁提供電源。

⑤電纜的選擇。低壓出線柜至配電柜采用2根ZR-YJV22-4×120+1×70截面電纜埋管敷設;配電柜至各充電樁電纜選用ZR-YJV22-4×35+1×16截面電纜沿電纜溝敷設;其他站用電回路電纜截面根據(jù)電流大小配置。

⑥其他配套建設內(nèi)容。照明、通風、空調(diào)、充電監(jiān)控、視頻監(jiān)控、火災報警、通信等功能需同時配套建設。充換電站、分布式光伏發(fā)電接入系統(tǒng)配電接線圖如圖1所示。

3Acrel-2000MG充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)

3.1平臺概述

Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng),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(jié)國內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的經(jīng)驗,專門研制出的企業(yè)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)滿足光伏系統(tǒng)、風力發(fā)電、儲能系統(tǒng)以及充電站的接入,*進行數(shù)據(jù)采集分析,直接監(jiān)視光伏、風能、儲能系統(tǒng)、充電站運行狀態(tài)及健康狀況,是一個集監(jiān)控系統(tǒng)、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,促進可再生能源應用,提高電網(wǎng)運行穩(wěn)定性、補償負荷波動;有效實現(xiàn)用戶側(cè)的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負荷,提高電力設備運行效率、降低供電成本。為企業(yè)微電網(wǎng)能量管理提供安全、可靠、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(jié)構(gòu),整個能量管理系統(tǒng)在物理上分為三個層:設備層、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,物理媒介可以為光纖、網(wǎng)線、屏蔽雙絞線等。系統(tǒng)支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。

3.2平臺適用場合

系統(tǒng)可應用于城市、高速公路、工業(yè)園區(qū)、工商業(yè)區(qū)、居民區(qū)、智能建筑、海島、無電地區(qū)可再生能源系統(tǒng)監(jiān)控和能量管理需求。

4充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)解決方案

4.1實時監(jiān)測

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)人機界面友好,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),實時監(jiān)測光伏、風電、儲能、充電站等各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息,動態(tài)監(jiān)視各回路斷路器、隔離開關(guān)等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號。其中,各子系統(tǒng)回路電參量主要有:相電壓、線電壓、三相電流、有功/無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、有功/無功電度、頻率和正向有功電能累計值;狀態(tài)參數(shù)主要有:開關(guān)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、儲能系統(tǒng)進行發(fā)電管理,使管理人員實時掌握發(fā)電單元的出力信息、收益信息、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,能夠根據(jù)儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進行及時告警,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,包含微電網(wǎng)光伏、風電、儲能、充電站及總體負荷組成情況,包括收益信息、天氣信息、節(jié)能減排信息、功率信息、電量信息、電壓電流情況等。根據(jù)不同的需求,也可將充電,儲能及光伏系統(tǒng)信息進行顯示。

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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、風電信息、儲能信息、充電站信息、通訊狀況及一些統(tǒng)計列表等。

4.1.1光伏界面

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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(cè)、交流側(cè)運行狀態(tài)監(jiān)測及報警、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、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、碳減排統(tǒng)計、輻照度/風力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測、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。

4.1.2儲能界面

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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、儲能當前充放電量、收益、SOC變化曲線以及電量變化曲線。

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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(guān)機、運行模式、功率設定以及電壓、電流的限值。

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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,主要包括電芯電壓、溫度保護限值、電池組電壓、電流、溫度限值等。

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圖6儲能系統(tǒng)PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù),主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)等。

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圖7儲能系統(tǒng)PCS交流側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS交流側(cè)數(shù)據(jù),主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)、溫度值等。同時針對交流側(cè)的異常信息進行告警。

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圖8儲能系統(tǒng)PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS直流側(cè)數(shù)據(jù),主要包括電壓、電流、功率、電量等。同時針對直流側(cè)的異常信息進行告警。

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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,主要包括通訊狀態(tài)、運行狀態(tài)、STS運行狀態(tài)及STS故障告警等。

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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,主要包括儲能電池的運行狀態(tài)、系統(tǒng)信息、數(shù)據(jù)信息以及告警信息等,同時展示當前儲能電池的SOC信息。

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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,并展示當前電芯的電壓、溫度值及所對應的位置。

4.1.3風電界面

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圖12風電系統(tǒng)界面

本界面用來展示對風電系統(tǒng)信息,主要包括逆變控制一體機直流側(cè)、交流側(cè)運行狀態(tài)監(jiān)測及報警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計及分析、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、碳減排統(tǒng)計、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;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。

4.1.4充電站界面

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圖13充電站界面

本界面用來展示對充電站系統(tǒng)信息,主要包括充電站用電總功率、交直流充電站的功率、電量、電量費用,變化曲線、各個充電站的運行數(shù)據(jù)等。

4.1.5視頻監(jiān)控界面

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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,且通過不同的配置,實現(xiàn)預覽、回放、管理與控制等。

4.1.6發(fā)電預測

系統(tǒng)應可以通過歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、實測數(shù)據(jù)、未來天氣預測數(shù)據(jù),對分布式發(fā)電進行短期、超短期發(fā)電功率預測,并展示合格率及誤差分析。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。

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圖15光伏預測界面

4.1.7策略配置

系統(tǒng)應可以根據(jù)發(fā)電數(shù)據(jù)、儲能系統(tǒng)容量、負荷需求及分時電價信息,進行系統(tǒng)運行模式的設置及不同控制策略配置。如削峰填谷、周期計劃、需量控制、防逆流、有序充電、動態(tài)擴容等。

具體策略根據(jù)項目實際情況(如儲能柜數(shù)量、負載功率、光伏系統(tǒng)能力等)進行接口適配和策略調(diào)整,同時支持定制化需求。

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圖16策略配置界面

4.1.8運行報表

應能查詢各子系統(tǒng)、回路或設備*時間的運行參數(shù),報表中顯示電參量信息應包括:各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無功功率、正向有功電能、尖峰平谷時段電量等。

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圖17運行報表

4.1.9實時報警

應具有實時報警功能,系統(tǒng)能夠?qū)Ω髯酉到y(tǒng)中的逆變器、雙向變流器的啟動和關(guān)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,應能實時顯示告警事件或跳閘事件,包括保護事件名稱、保護動作時刻;并應能以彈窗、聲音、短信和電話等形式通知相關(guān)人員。

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圖18實時告警

4.1.10歷史事件查詢

應能夠?qū)b信變位,保護動作、事故跳閘,以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電芯溫度(鋰離子電池)、壓力(液流電池)、光照、風速、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,查詢統(tǒng)計、事故分析。

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圖19歷史事件查詢

4.1.11電能質(zhì)量監(jiān)測

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,使管理人員實時掌握供電系統(tǒng)電能質(zhì)量情況,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)、各監(jiān)測點的A/B/C相電壓總畸變率、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;

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、A/B/C三相電流總諧波畸變率、奇次諧波電壓總畸變率、奇次諧波電流總畸變率、偶次諧波電壓總畸變率、偶次諧波電流總畸變率;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、0.5~63.5次間諧波電壓含有率、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、A/B/C三相電壓短閃變值、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、短閃變曲線和長閃變曲線;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、無功功率和視在功率;應能顯示三相總有功功率、總無功功率、總視在功率和總功率因素;應能提供有功負荷曲線,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、電壓暫降、短時中斷發(fā)生時,系統(tǒng)應能產(chǎn)生告警,事件能以彈窗、閃爍、聲音、短信、電話等形式通知相關(guān)人員;系統(tǒng)應能查看相應暫態(tài)事件發(fā)生前后的波形。

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),包括均值、*值、*值、95%概率值、方均根值。

7)事件記錄查看功能:事件記錄應包含事件名稱、狀態(tài)(動作或返回)、波形號、越限值、故障持續(xù)時間、事件發(fā)生的時間。

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圖20微電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量界面

4.1.12遙控功能

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。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、遙控返校、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。

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圖21遙控功能

4.1.13曲線查詢

應可在曲線查詢界面,可以直接查看各電參量曲線,包括三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、SOC、SOH、充放電量變化等曲線。

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圖22曲線查詢

4.1.14統(tǒng)計報表

具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能,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、充放電情況,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;對系統(tǒng)運行的節(jié)能、收益等分析;具備對微電網(wǎng)供電可靠性分析,包括年停電時間、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。

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圖23統(tǒng)計報表

4.1.15網(wǎng)絡拓撲圖

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),能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu);可在線診斷設備通信狀態(tài),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。

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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、電網(wǎng)連接方式、斷路器、表計等信息。

4.1.16通信管理

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、控制、數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測。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,然后選擇通信控制啟動所有端口或某個端口,快速查看某設備的通信和數(shù)據(jù)情況。通信應支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。

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圖25通信管理

4.1.17用戶權(quán)限管理

應具備設置用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作(如遙控操作,運行參數(shù)修改等)。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限,為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

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圖26用戶權(quán)限

4.1.18故障錄波

應可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時,自動準確地記錄故障前、后過程的各相關(guān)電氣量的變化情況,通過對這些電氣量的分析、比較,對分析處理事故、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。其中故障錄波共可記錄16條,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、故障后4個周波波形,總錄波時間共計46s。每個采樣點錄波至少包含12個模擬量、10個開關(guān)量波形。

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圖27故障錄波

4.1.19事故追憶

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(guān)位置、保護動作狀態(tài)、遙測量等,形成事故分析的數(shù)據(jù)基礎。

用戶可自定義事故追憶的啟動事件,當每個事件發(fā)生時,存儲事故前面10個掃描周期及事故后10個掃描周期的有關(guān)點數(shù)據(jù)。啟動事件和監(jiān)視的數(shù)據(jù)點可由用戶隨意修改。

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4.2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

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內(nèi)部設備的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控,由通信管理機、工業(yè)平板電腦、串口服務器、遙信模塊及相關(guān)通信輔件組成。

數(shù)據(jù)采集、上傳及轉(zhuǎn)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、削峰填谷、備用電源等

2

顯示器

25.1英寸液晶顯示器

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系統(tǒng)軟件顯示載體

3

UPS電源

UPS2000-A-2-KTTS

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為監(jiān)控主機提供后備電源

4

打印機

HP108AA4

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用以打印操作記錄,參數(shù)修改記錄、參數(shù)越限、復限,系統(tǒng)事故,設備故障,保護運行等記錄,以召喚打印為主要方式

5

音箱

R19U

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播放報警事件信息

6

工業(yè)網(wǎng)絡交換機

D-LINKDES-1016A16

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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、本質(zhì)安全與安全防爆技術(shù)等技術(shù)問題

7

GPS時鐘

ATS1200GB

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利用gps同步衛(wèi)星信號,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

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電力參數(shù)測量(如單相或者三相的電流、電壓、有功功率、無功功率、視在功率,頻率、功率因數(shù)等)、復費率電能計量、

四象限電能計量、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(guān)量輸入和繼電器輸出可實現(xiàn)斷路器開關(guān)的"遜信“和“遙控"的功能

9

直流計量電表

PZ96L-DE

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可測量直流系統(tǒng)中的電壓、電流、功率、正向與反向電能??蓭S485通訊接口、模擬量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、開關(guān)量輸入/輸出等功能

10

電能質(zhì)量監(jiān)測

APView500

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實時監(jiān)測電壓偏差、頻率俯差、三相電壓不平衡、電壓波動和閃變、諾波等電能質(zhì)量,記錄各類電能質(zhì)量事件,定位擾動源。

11

防孤島裝置

AM5SE-IS

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防孤島保護裝置,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

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置針對光伏、風能、儲能升壓變不同要求研發(fā)的集保護,測控,通訊一體化裝置,具備保護、通信管理機功能、環(huán)網(wǎng)交換機功能的測控裝置

13

通信管理機

ANet-2E851

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能夠根據(jù)不同的采集規(guī)的進行水表、氣表、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(zhuǎn)換、透明轉(zhuǎn)發(fā)、數(shù)據(jù)加密壓縮、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、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(zhuǎn)發(fā),可多路上送平臺據(jù):

14

串口服務器

Aport

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功能:轉(zhuǎn)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。

1)空調(diào)的開關(guān),調(diào)溫,及完*斷電(二次開關(guān)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、BSMU等設備

15

遙信模塊

ARTU-K16

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1)反饋各個設備狀態(tài),將相關(guān)數(shù)據(jù)到串口服務器:

讀消防VO信號,并轉(zhuǎn)發(fā)給到上層(關(guān)機、事件上報等)

2)采集水浸傳感器信息,并轉(zhuǎn)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,并轉(zhuǎn)發(fā)

5結(jié)束語

本次在廣州某110kV變電站改造工程中配套建設充換電站及分布式光伏發(fā)電系統(tǒng),響應了發(fā)展清潔能源政策的號召,積極發(fā)展新能源,充分利用現(xiàn)有變電站屋頂、充換電站車棚屋頂建設分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)。分布式光伏發(fā)電可就近補償充換電站內(nèi)用電,降低了光伏發(fā)電在變壓器升壓及長距離輸送中的損耗;同時,減少火力發(fā)電煤炭消耗量和二氧化碳排放量,實現(xiàn)能源“綠色發(fā)展"。充換電站的建設,由于充電樁選用直流快充技術(shù),可以為電動汽車提供方便快捷的充電服務,合理緩解充電難、充電慢的問題?!白冸娬?分布式光伏發(fā)電+充換電站"的建設模式探索,為未來深入地研究新能源綜合建設模式提供了一個思路,建設經(jīng)驗值得推廣。但在建設時,需合理評估其對電網(wǎng)及變電站帶來的影響,在保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定的前提下,合理展開綠色建設模式的探索與實踐。

【參考文獻】

【1】薛飛,雷憲章,張野飚,等.電動汽車與智能電網(wǎng)從V2G到B2G的全新結(jié)合模式[J].電網(wǎng)技術(shù),2012,36(02):29-34.

【2】劉偉,彭冬,卜廣全,等.光伏發(fā)電接入智能配電網(wǎng)后的系統(tǒng)問題綜述[J].電網(wǎng)技術(shù),2009,33(19):1-6.

【3】黃素麗,謝運華,張楠.分布式光伏發(fā)電與充換電站在變電站內(nèi)建設的探索與實踐

【4】安科瑞高校綜合能效解決方案2022.5版.

【5】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版.

 


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