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【摘要】為了緩解城市用電緊張?jiān)档腿藗兊挠秒姵杀荆梢栽诠I(yè)園區(qū)、辦公樓屋頂?shù)葓?chǎng)所應(yīng)用屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)進(jìn)行就近轉(zhuǎn)換、并網(wǎng)發(fā)電袁充分利用建筑物屋頂?shù)奶?yáng)資源。概述屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)，分析屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)組成，探討屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用方式，并以某項(xiàng)目為例研究屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，以期為屋頂光伏發(fā)電項(xiàng)目提供參考。
【關(guān)鍵詞】屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)；太陽(yáng)能源；光伏組件；并網(wǎng)
0引言
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，人們?cè)絹?lái)越重視清潔能源的開(kāi)發(fā)和利用。太陽(yáng)能是現(xiàn)階段理想的清潔能源，而屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)就是利用太陽(yáng)能這一清潔能源進(jìn)行發(fā)電的*進(jìn)技術(shù)。該技術(shù)操作簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)，能夠?qū)⑻?yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，為生產(chǎn)和生活提供幫助。在未來(lái)，太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)將成為我國(guó)主要的可再生能源發(fā)電技術(shù)[1]。在太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)中，屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用前景廣闊，這主要是因?yàn)樵摷夹g(shù)具有就近發(fā)電、就近使用的優(yōu)點(diǎn)，能夠有效節(jié)約用電成本，實(shí)現(xiàn)余電入網(wǎng)。
太陽(yáng)能光伏發(fā)電主要有兩種，分別是集中式光伏發(fā)電和分布式光伏發(fā)電。集中式光伏發(fā)電投資大，占地面積廣，容量大，但是系統(tǒng)復(fù)雜性高，受到一定的地域限制；分布式光伏發(fā)電投資小，占地面積小，容量小，但是系統(tǒng)在安裝和維護(hù)方面都比較簡(jiǎn)便，沒(méi)有地域限制，一般將光伏組件放置在屋頂上即可發(fā)電。
1屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)
屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)是一種新型發(fā)電技術(shù)，系統(tǒng)安裝在屋頂，通過(guò)光伏組件，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)電[2]。我國(guó)的火力發(fā)電和水力發(fā)電都存在較大的能源損耗，并且在節(jié)能減排方面也存在一定的不足，而屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)是一種無(wú)地域局限性、智能化的發(fā)電技術(shù)，而且在節(jié)能減排方面優(yōu)勢(shì)突出，是現(xiàn)階段利用清潔能源效率高的技術(shù)之一。屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)主要借助光伏組件進(jìn)行太陽(yáng)能-電能的轉(zhuǎn)換，與供電配網(wǎng)連接后就能夠就近供電。屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)在節(jié)能減排方面的優(yōu)勢(shì)明顯大于火力發(fā)電，并且在輸送電能的過(guò)程中損耗非常低，對(duì)于一些用電量較大的地區(qū)，應(yīng)用屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)能夠有效解決電能緊缺的問(wèn)題。
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。離網(wǎng)光伏發(fā)電主要通過(guò)蓄電池進(jìn)行充能，其組件構(gòu)成很簡(jiǎn)單，只需光伏發(fā)電陣列、電力電子交換器和蓄電池就可以組裝一個(gè)離網(wǎng)光伏發(fā)電組件。其中，蓄電池的應(yīng)用非常靈活，在蓄電完成后，蓄電池可以在各種用電設(shè)施中應(yīng)用。并網(wǎng)光伏發(fā)電的技術(shù)含量高，其通過(guò)轉(zhuǎn)化光伏發(fā)電陣列，應(yīng)用電力電子交換
器，與供電配網(wǎng)連接后為附近的用戶供電，整個(gè)系統(tǒng)規(guī)模比離網(wǎng)光伏發(fā)電組件更大，但是經(jīng)濟(jì)效益更高，應(yīng)用覆蓋面廣。
2.1光太伏陽(yáng)發(fā)電能光陣
列伏發(fā)電陣列是一種將多塊光伏模組進(jìn)行連接的大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)，利用光生伏*效應(yīng)，進(jìn)行太陽(yáng)能-直流電能的轉(zhuǎn)換[3]。陣列是指多塊光伏
組件的組合，單塊光伏組件轉(zhuǎn)換的電能不能滿足一般用電需求，因此需將多塊光伏組件組合在一起，使形成了陣列。
2.2電力電子交換器
通過(guò)光伏發(fā)電陣列吸收太陽(yáng)能并轉(zhuǎn)化為電能后，需要對(duì)其進(jìn)行電壓的轉(zhuǎn)換，使其滿足電能輸配網(wǎng)絡(luò)的要求，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(fù)責(zé)電壓轉(zhuǎn)換工作，常用設(shè)備有整流器和逆變器等。
2.3儲(chǔ)能元件
在屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中，儲(chǔ)能元件是非常關(guān)鍵的組件之一。該組件在交流電路中進(jìn)行能源轉(zhuǎn)化時(shí)不會(huì)產(chǎn)生能量消耗。在電路中安裝儲(chǔ)能元件，能夠使能源轉(zhuǎn)化更加平穩(wěn)，提升能量的穩(wěn)定性。在屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，儲(chǔ)能元件的應(yīng)用非常重要，在系統(tǒng)中安裝合理的儲(chǔ)能元件，能夠與電力電子交換器一起發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)，大幅提升能源利用率，將太陽(yáng)能*效率轉(zhuǎn)化為電能，減少轉(zhuǎn)化過(guò)程中的能源消耗，產(chǎn)出更多的清潔能源，從而滿足附近用戶的用電需求。
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(shí)現(xiàn)主要依靠智能化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。在同一場(chǎng)所中的不同位置、不同角度，收集的太陽(yáng)能量是不同的，即便是生產(chǎn)批次相同的儲(chǔ)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]。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(jìn)行相同比率電能的輸出。現(xiàn)階段，我國(guó)屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)中的智能化控制系統(tǒng)主要是借助本地通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)中多個(gè)發(fā)電單元的功率進(jìn)行自動(dòng)化調(diào)整，使多個(gè)發(fā)電單元的功率能夠穩(wěn)定在一定的輸出比率，從而提升輸出電壓的穩(wěn)定性。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，可能會(huì)影響整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)的電壓，使用戶的正常用電受到影響。所以，為了防止出現(xiàn)電壓波動(dòng)故障，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(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用方式
現(xiàn)階段，我國(guó)已有“光電建筑一體化"“*家金太陽(yáng)"等有關(guān)光伏發(fā)電的扶持項(xiàng)目，這在一定程度上促進(jìn)了我國(guó)分布式光伏發(fā)電行業(yè)的發(fā)展，使人們逐漸開(kāi)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(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
首先，隨著我國(guó)城市化建設(shè)進(jìn)程的推進(jìn)，城市人口密度不斷升高，結(jié)合當(dāng)前大中小城市的土地利用情況來(lái)看，即使太陽(yáng)能源作為清潔能源具有較大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，在城區(qū)內(nèi)單獨(dú)規(guī)劃一塊光伏發(fā)電的場(chǎng)地也明顯脫離實(shí)際。而屋頂分布式光伏發(fā)電設(shè)備可以直接安裝在用戶附近的屋頂和外墻面等原本無(wú)用的建筑物空間，節(jié)約光伏發(fā)電的用地。其次，屋頂分布式光伏發(fā)電設(shè)備可以安裝在建筑物屋頂和外墻面，在一定程度上避免太陽(yáng)光直射建筑物外墻，有助于增強(qiáng)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(shè)備的時(shí)間，從而節(jié)約電能。同時(shí)，屋頂分布式光伏發(fā)電設(shè)備可以保護(hù)建筑物不受太陽(yáng)直射，降低建筑物的損耗，延長(zhǎng)建筑物的使用年限，降低建筑物運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本，具有較高的經(jīng)濟(jì)性。再次，
屋頂分布式光伏發(fā)電設(shè)備的安裝位置與用戶的距離更近，還能降低大用電量區(qū)域重新建設(shè)供電配網(wǎng)、增設(shè)線路的成本。*后，城市的用電需求主要集中在夏季，而夏季太陽(yáng)能源充足，電能轉(zhuǎn)化量大，屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)正好滿足了夏季這一用電高峰期的需求，能大幅降低用戶的用電成本。即便是在冬季、陰雨天、夜晚等太陽(yáng)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，用電的穩(wěn)定性和安全性得到提高。另外，屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)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，緩解城市用電緊張問(wèn)題。
3.2屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用方式
3.2.1光伏發(fā)電設(shè)備取代屋頂材料
光伏發(fā)電設(shè)備大多安裝在建筑物屋頂或外墻表面上，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(shè)備替代屋頂材料，不僅能提升光伏發(fā)電的效率和穩(wěn)定性，還能降低建筑成本。一般來(lái)說(shuō)，屋頂?shù)墓夥l(fā)電效率高，而外墻表面可能會(huì)受到角度等因素影響，使其在太陽(yáng)能收集量方面存在一定的不穩(wěn)定性[5]。同時(shí)，光伏發(fā)電設(shè)備安裝在屋頂，還能有效地避免風(fēng)力因素的影響，節(jié)約制作、安裝支架的成本，并起到保溫隔熱的作用。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，如果直接將光伏發(fā)電設(shè)備安裝在屋頂，應(yīng)當(dāng)確保設(shè)備的防水性和防滲漏性能，并且要注意光伏發(fā)電設(shè)備的使用區(qū)域。由于我國(guó)地域遼闊，不同地區(qū)的溫度、氣候差異較大，特別是我國(guó)北方地區(qū)，冬季的溫度比較低，在北方的建筑物屋頂安裝光伏發(fā)電設(shè)備時(shí)考慮其抗凍性能，如果光伏發(fā)電設(shè)備的各項(xiàng)性能都符合要求，那么可以用光伏發(fā)電設(shè)備取代屋頂材料。在未來(lái)，相關(guān)科研人員應(yīng)當(dāng)研究屋面瓦與光伏發(fā)電設(shè)備的結(jié)合，從而在充分利用太陽(yáng)能源的同時(shí)，保障建筑物屋頂?shù)姆缆⒎纼?、防裂、保溫性能?/p>
3.2.2光伏發(fā)電設(shè)備替代建筑物外墻材料
在光我伏國(guó)發(fā)城市電設(shè)備建設(shè)替中，代隨建著筑建物外筑墻行材料業(yè)的不斷發(fā)展，建筑材料更新迭代，出現(xiàn)了很多新型的建筑物外墻材料，如玻璃幕墻、墻磚、保溫材料等，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(guò)程中，考慮材料的實(shí)用性、環(huán)保性和安全性等性能。例如，玻璃幕墻雖然能夠增加建筑物內(nèi)的光照，但是容易對(duì)附近居民造成光污染。而光伏發(fā)電設(shè)備不僅能夠吸收、利用太陽(yáng)能源，還能夠在夏季抵擋太陽(yáng)光直射，降低室內(nèi)溫度，減少空調(diào)的使用，從而節(jié)約電能，避免污染。同時(shí)，光伏發(fā)電設(shè)備接入供電配網(wǎng)后，可以直接向附近的用戶和公共基礎(chǔ)設(shè)施供電，如建筑物周圍的發(fā)光二*管（lightemittingdiode,LED）屏幕、路燈、公交站牌等，提升人們的生活質(zhì)量。
4屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用實(shí)例
4.1工程概況
某項(xiàng)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(xiàng)目，整個(gè)項(xiàng)目范圍約22萬(wàn)m2，安裝的分布式光伏發(fā)電組件單面裝機(jī)容量為550Wp，組件尺寸為2278mm伊1134mm，整體裝機(jī)容量約為46MWp。光伏發(fā)電組件安裝在樓頂部位，安裝方式為固定式安裝，安裝傾斜角為20毅。
4.2方案設(shè)計(jì)
本工程一期計(jì)劃裝機(jī)容量為30MWp，根據(jù)各類型屋頂布置實(shí)際情況以220V和380V的電壓并網(wǎng)，就近接入每棟樓房原配電房或T接入屋前的電能表。
4.2.1*關(guān)堯醫(yī)院堯?qū)W校接入系統(tǒng)
*關(guān)、醫(yī)院、學(xué)校位于城鎮(zhèn)*心位置，配電網(wǎng)資源較豐富。由于該項(xiàng)目分布式光伏裝機(jī)規(guī)模較小，分布式電源接入對(duì)配網(wǎng)影響較小，可采用380/220V電壓就近接入附近臺(tái)區(qū)或線路。
*關(guān)、醫(yī)院、學(xué)校采用“自發(fā)自用余電上網(wǎng)"方式運(yùn)行。在實(shí)施過(guò)程中應(yīng)該核實(shí)用戶與電網(wǎng)公司售電關(guān)口計(jì)量表位置，分布式光伏接入位置應(yīng)在售電關(guān)口計(jì)量表之后，同時(shí)將原計(jì)量表更換為雙向計(jì)量表，計(jì)量表精度與原計(jì)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(cè)裝機(jī)容量為3.0MWp，考慮1.2的容配比，交流側(cè)容量為2.5MW，采用4臺(tái)光伏柜接入廠區(qū)380V低壓配電段。
工商業(yè)用戶采用“自發(fā)自用余電上網(wǎng)"方式運(yùn)行，在實(shí)施過(guò)程中應(yīng)該核實(shí)用戶與電網(wǎng)公司售電關(guān)口計(jì)量表位置，分布式光伏接入位置應(yīng)在售電關(guān)口計(jì)量表之后，同時(shí)將原計(jì)量表更換為雙向計(jì)量表，計(jì)量表精度與原計(jì)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(shè)規(guī)模較大，且部分地區(qū)配電網(wǎng)資源較為薄弱，需要對(duì)分布式光伏系統(tǒng)承載能力進(jìn)行評(píng)估。
居民戶用項(xiàng)目采用“全額上網(wǎng)"方式運(yùn)行。在實(shí)施過(guò)程中應(yīng)該核實(shí)用戶與電網(wǎng)公司售電關(guān)口計(jì)量表位置，分布式光伏接入位置應(yīng)在售電關(guān)口計(jì)量表之前。
4.3光伏主件選型
光伏電站太陽(yáng)能電池應(yīng)選用技術(shù)成熟、轉(zhuǎn)換效率較高、已規(guī)?；a(chǎn)且在國(guó)內(nèi)有工程應(yīng)用實(shí)例的組件作為光電轉(zhuǎn)換的核心器件。綜合考慮電池組件的價(jià)格、發(fā)電量、占地面積等特點(diǎn)及本工程的具體情況，本項(xiàng)目采用單晶硅單面容量為550Wp組件。
4.4容量配置及發(fā)電情況
本項(xiàng)目采用8耀100kW的逆變器，各個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)根據(jù)分散程度選用合適的逆變器型號(hào)和臺(tái)數(shù)，逆變器總?cè)萘繛?7.95MW。本項(xiàng)目配置容配比在1.16耀1.30，綜合容配比約為1.23。經(jīng)計(jì)算，本項(xiàng)目直流側(cè)裝機(jī)容量為46MWp。在運(yùn)行期25年內(nèi)，首年利用小時(shí)數(shù)為1105.40h，年平均發(fā)電量為4392.05萬(wàn)kW·h，年平均利用小時(shí)數(shù)為1030.96h。
5Acrel-2000MG充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)
5.1平臺(tái)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(guó)內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的*進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，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(fēng)力發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)以及充電站的接入，*進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析，直接監(jiān)視光伏、風(fēng)能、儲(chǔ)能系統(tǒng)、充電站運(yùn)行狀態(tài)及健康狀況，是一個(gè)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(chǔ)上以經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行為目標(biāo)，促進(jìn)可再生能源應(yīng)用，提高電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性、補(bǔ)償負(fù)荷波動(dòng)；有效實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負(fù)荷，提高電力設(shè)備運(yùn)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(jì)運(yùn)行提供了全新的解決方案。
微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)應(yīng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，整個(gè)能量管理系統(tǒng)在物理上分為三個(gè)層：設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通信層和站控層。站級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)采用標(biāo)準(zhǔn)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。
5.2平臺(tái)適用場(chǎng)合
系統(tǒng)可應(yīng)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(wú)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(gòu)
本平臺(tái)采用分層分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，即站控層、網(wǎng)絡(luò)層和設(shè)備層，詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)
微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)人機(jī)界面友好，應(yīng)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(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)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(dòng)態(tài)監(jiān)視各回路斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號(hào)。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(wú)功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、有功/無(wú)功電度、頻率和正向有功電能累計(jì)值；狀態(tài)參數(shù)主要有：開(kāi)關(guān)狀態(tài)、斷路器故障脫扣告警等。
系統(tǒng)應(yīng)可以對(duì)分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電管理，使管理人員實(shí)時(shí)掌握發(fā)電單元的出力信息、收益信息、儲(chǔ)能荷電狀態(tài)及發(fā)電單元與儲(chǔ)能單元運(yùn)行功率設(shè)置等。
系統(tǒng)應(yīng)可以對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)管理，能夠根據(jù)儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)告警，并支持定期的電池維護(hù)。
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(fēng)電、儲(chǔ)能、充電站及總體負(fù)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(chǔ)能及光伏系統(tǒng)信息進(jìn)行顯示。
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(fēng)電信息、儲(chǔ)能信息、充電站信息、通訊狀況及一些統(tǒng)計(jì)列表等。
6.1.1光伏界面
圖2光伏系統(tǒng)界面
本界面用來(lái)展示對(duì)光伏系統(tǒng)信息，主要包括逆變器直流側(cè)、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及報(bào)警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及分析、并網(wǎng)柜電力監(jiān)測(cè)及發(fā)電量統(tǒng)計(jì)、電站發(fā)電量年有效利用小時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)、發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)、碳減排統(tǒng)計(jì)、輻照度/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個(gè)逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。
6.1.2儲(chǔ)能界面
圖3儲(chǔ)能系統(tǒng)界面
本界面主要用來(lái)展示本系統(tǒng)的儲(chǔ)能裝機(jī)容量、儲(chǔ)能當(dāng)前充放電量、收益、SOC變化曲線以及電量變化曲線。
圖4儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS參數(shù)設(shè)置界面
本界面主要用來(lái)展示對(duì)PCS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，包括開(kāi)關(guān)機(jī)、運(yùn)行模式、功率設(shè)定以及電壓、電流的限值。
圖5儲(chǔ)能系統(tǒng)BMS參數(shù)設(shè)置界面
本界面用來(lái)展示對(duì)BMS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，主要包括電芯電壓、溫度保護(hù)限值、電池組電壓、電流、溫度限值等。
圖6儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)界面
本界面用來(lái)展示對(duì)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。
圖7儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS交流側(cè)數(shù)據(jù)界面
本界面用來(lái)展示對(duì)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(shí)針對(duì)交流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。
圖8儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)界面
本界面用來(lái)展示對(duì)PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括電壓、電流、功率、電量等。同時(shí)針對(duì)直流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。
圖9儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS狀態(tài)界面
本界面用來(lái)展示對(duì)PCS狀態(tài)信息，主要包括通訊狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、STS運(yùn)行狀態(tài)及STS故障告警等。
圖10儲(chǔ)能電池狀態(tài)界面
本界面用來(lái)展示對(duì)BMS狀態(tài)信息，主要包括儲(chǔ)能電池的運(yùn)行狀態(tài)、系統(tǒng)信息、數(shù)據(jù)信息以及告警信息等，同時(shí)展示當(dāng)前儲(chǔ)能電池的SOC信息。
圖11儲(chǔ)能電池簇運(yùn)行數(shù)據(jù)界面
本界面用來(lái)展示對(duì)電池簇信息，主要包括儲(chǔ)能各模組的電芯電壓與溫度，并展示當(dāng)前電芯的電壓、溫度值及所對(duì)應(yīng)的位置。
6.1.3風(fēng)電界面
圖12風(fēng)電系統(tǒng)界面
本界面用來(lái)展示對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)信息，主要包括逆變控制一體機(jī)直流側(cè)、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及報(bào)警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及分析、電站發(fā)電量年有效利用小時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)、發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)、碳減排統(tǒng)計(jì)、風(fēng)速/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個(gè)逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。
6.1.4充電站界面
圖13充電站界面
本界面用來(lái)展示對(duì)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(fèi)用，變化曲線、各個(gè)充電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)等。
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，且通過(guò)不同的配置，實(shí)現(xiàn)預(yù)覽、回放、管理與控制等。
系統(tǒng)應(yīng)可以通過(guò)歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、未來(lái)天氣預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)分布式發(fā)電進(jìn)行短期、超短期發(fā)電功率預(yù)測(cè)，并展示合格率及誤差分析。根據(jù)功率預(yù)測(cè)可進(jìn)行人工輸入或者自動(dòng)生成發(fā)電計(jì)劃，便于用戶對(duì)該系統(tǒng)新能源發(fā)電的集中管控。
圖15光伏預(yù)測(cè)界面
系統(tǒng)應(yīng)可以根據(jù)發(fā)電數(shù)據(jù)、儲(chǔ)能系統(tǒng)容量、負(fù)荷需求及分時(shí)電價(jià)信息，進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行模式的設(shè)置及不同控制策略配置。如削峰填谷、周期計(jì)劃、需量控制、防逆流、有序充電、動(dòng)態(tài)擴(kuò)容等。
具體策略根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況（如儲(chǔ)能柜數(shù)量、負(fù)載功率、光伏系統(tǒng)能力等）進(jìn)行接口適配和策略調(diào)整，同時(shí)支持定制化需求。
圖16策略配置界面
應(yīng)能查詢各子系統(tǒng)、回路或設(shè)備*時(shí)間的運(yùn)行參數(shù)，報(bào)表中顯示電參量信息應(yīng)包括：各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無(wú)功功率、正向有功電能、尖峰平谷時(shí)段電量等。
圖17運(yùn)行報(bào)表
應(yīng)具有實(shí)時(shí)報(bào)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(dòng)和關(guān)閉等遙信變位，及設(shè)備內(nèi)部的保護(hù)動(dòng)作或事故跳閘時(shí)應(yīng)能發(fā)出告警，應(yīng)能實(shí)時(shí)顯示告警事件或跳閘事件，包括保護(hù)事件名稱、保護(hù)動(dòng)作時(shí)刻；并應(yīng)能以彈窗、聲音、短信和電話等形式通知相關(guān)人員。
圖18實(shí)時(shí)告警
應(yīng)能夠?qū)b信變位，保護(hù)動(dòng)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(fēng)速、氣壓越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。
圖19歷史事件查詢
應(yīng)可以對(duì)整個(gè)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(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)，使管理人員實(shí)時(shí)掌握供電系統(tǒng)電能質(zhì)量情況，以便及時(shí)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(yīng)能實(shí)時(shí)顯示各電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)裝置通信狀態(tài)、各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的A/B/C相電壓總畸變率、三相電壓不平衡度*和正序/負(fù)序/零序電壓值、三相電流不平衡度*和正序/負(fù)序/零序電流值；
2）諧波分析功能：系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)時(shí)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(yīng)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(dòng)與閃變：系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相電壓波動(dòng)值、A/B/C三相電壓短閃變值、A/B/C三相電壓長(zhǎng)閃變值；應(yīng)能提供A/B/C三相電壓波動(dòng)曲線、短閃變曲線和長(zhǎng)閃變曲線；應(yīng)能顯示電壓偏差與頻率偏差；
4）功率與電能計(jì)量：系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相有功功率、無(wú)功功率和視在功率；應(yīng)能顯示三相總有功功率、總無(wú)功功率、總視在功率和總功率因素；應(yīng)能提供有功負(fù)荷曲線，包括日有功負(fù)荷曲線（折線型）和年有功負(fù)荷曲線（折線型）；
5）電壓暫態(tài)監(jiān)測(cè)：在電能質(zhì)量暫態(tài)事件如電壓暫升、電壓暫降、短時(shí)中斷發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)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(yīng)能查看相應(yīng)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(jì)：系統(tǒng)應(yīng)能顯示1min統(tǒng)計(jì)整2h存儲(chǔ)的統(tǒng)計(jì)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(yīng)包含事件名稱、狀態(tài)（動(dòng)作或返回）、波形號(hào)、越限值、故障持續(xù)時(shí)間、事件發(fā)生的時(shí)間。
圖20微電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量界面
應(yīng)可以對(duì)整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過(guò)管理系統(tǒng)的主界面完成遙控操作，并遵循遙控預(yù)置、遙控返校、遙控執(zhí)行的操作順序，可以及時(shí)執(zhí)行調(diào)度系統(tǒng)或站內(nèi)相應(yīng)的操作命令。
圖21遙控功能
應(yīng)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(wú)功功率、功率因數(shù)、SOC、SOH、充放電量變化等曲線。
圖22曲線查詢
具備定時(shí)抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來(lái)任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的發(fā)電、用電、充放電情況，即該節(jié)點(diǎn)進(jìn)線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。對(duì)微電網(wǎng)與外部系統(tǒng)間電能量交換進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的節(jié)能、收益等分析；具備對(duì)微電網(wǎng)供電可靠性分析，包括年停電時(shí)間、年停電次數(shù)等分析；具備對(duì)并網(wǎng)型微電網(wǎng)的并網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行電能質(zhì)量分析。
圖23統(tǒng)計(jì)報(bào)表
系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；可在線診斷設(shè)備通信狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時(shí)能自動(dòng)在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。
圖24微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)浣缑?/p>
本界面主要展示微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)洌ㄏ到y(tǒng)的組成內(nèi)容、電網(wǎng)連接方式、斷路器、表計(jì)等信息。
可以對(duì)整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備通信情況進(jìn)行管理、控制、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過(guò)管理系統(tǒng)的主程序右鍵打開(kāi)通信管理程序，然后選擇通信控制啟動(dòng)所有端口或某個(gè)端口，快速查看某設(shè)備的通信和數(shù)據(jù)情況。通信應(yīng)支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。
圖25通信管理
應(yīng)具備設(shè)置用戶權(quán)限管理功能。通過(guò)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(yùn)行參數(shù)修改等）?？梢远x不同級(jí)別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。
圖26用戶權(quán)限
應(yīng)可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)準(zhǔn)確地記錄故障前、后過(guò)程的各相關(guān)電氣量的變化情況，通過(guò)對(duì)這些電氣量的分析、比較，對(duì)分析處理事故、判斷保護(hù)是否正確動(dòng)作、提高電力系統(tǒng)安全運(yùn)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(gè)周波、故障后4個(gè)周波波形，總錄波時(shí)間共計(jì)46s。每個(gè)采樣點(diǎn)錄波至少包含12個(gè)模擬量、10個(gè)開(kāi)關(guān)量波形。
圖27故障錄波
可以自動(dòng)記錄事故時(shí)刻前后一段時(shí)間的所有實(shí)時(shí)掃描數(shù)據(jù)，包括開(kāi)關(guān)位置、保護(hù)動(dòng)作狀態(tài)、遙測(cè)量等，形成事故分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
用戶可自定義事故追憶的啟動(dòng)事件，當(dāng)每個(gè)事件發(fā)生時(shí)，存儲(chǔ)事故10個(gè)掃描周期及事故后10個(gè)掃描周期的有關(guān)點(diǎn)數(shù)據(jù)。啟動(dòng)事件和監(jiān)視的數(shù)據(jù)點(diǎn)可由用戶隨意修改。
6.2硬件及其配套產(chǎn)品
序號(hào) | 設(shè)備 | 型號(hào) | 圖片 | 說(shuō)明 |
1 | 能量管理系統(tǒng) | Acrel-2000MG |
| 內(nèi)部設(shè)備的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控，由通信管理機(jī)、工業(yè)平板電腦、串口服務(wù)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(wù)器及協(xié)同控制裝置 策略控制:計(jì)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 |
| 系統(tǒng)軟件顯示載體 |
3 | UPS電源 | UPS2000-A-2-KTTS |
| 為監(jiān)控主機(jī)提供后備電源 |
4 | 打印機(jī) | HP108AA4 |
| 用以打印操作記錄，參數(shù)修改記錄、參數(shù)越限、復(fù)限，系統(tǒng)事故，設(shè)備故障，保護(hù)運(yùn)行等記錄，以召喚打印為主要方式 |
5 | 音箱 | R19U |
| 播放報(bào)警事件信息 |
6 | 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī) | D-LINKDES-1016A16 |
| 提供16口百兆工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)解決了通信實(shí)時(shí)性、網(wǎng)絡(luò)安全性、本質(zhì)安全與安全防爆技術(shù)等技術(shù)問(wèn)題 |
7 | GPS時(shí)鐘 | ATS1200GB |
| 利用gps同步衛(wèi)星信號(hào)，接收1pps和串口時(shí)間信息，將本地的時(shí)鐘和gps衛(wèi)星上面的時(shí)間進(jìn)行同步 |
8 | 交流計(jì)量電表 | AMC96L-E4/KC |
| 電力參數(shù)測(cè)量(如單相或者三相的電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率、視在功率,頻率、功率因數(shù)等)、復(fù)費(fèi)率電能計(jì)量、 四象限電能計(jì)量、諧波分析以及電能監(jiān)測(cè)和考核管理。多種外圍接口功能:帶有RS485/MODBUS-RTU協(xié)議:帶開(kāi)關(guān)量輸入和繼電器輸出可實(shí)現(xiàn)斷路器開(kāi)關(guān)的"遜信“和“遙控"的功能 |
9 | 直流計(jì)量電表 | PZ96L-DE |
| 可測(cè)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(kāi)關(guān)量輸入/輸出等功能 |
10 | 電能質(zhì)量監(jiān)測(cè) | APView500 |
| 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電壓偏差、頻率俯差、三相電壓不平衡、電壓波動(dòng)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(dòng)源。 |
11 | 防孤島裝置 | AM5SE-IS |
| 防孤島保護(hù)裝置，當(dāng)外部電網(wǎng)停電后斷開(kāi)和電網(wǎng)連接 |
12 | 箱變測(cè)控裝置 | AM6-PWC |
| 置針對(duì)光伏、風(fēng)能、儲(chǔ)能升壓變不同要求研發(fā)的集保護(hù)，測(cè)控，通訊一體化裝置，具備保護(hù)、通信管理機(jī)功能、環(huán)網(wǎng)交換機(jī)功能的測(cè)控裝置 |
13 | 通信管理機(jī) | ANet-2E851 |
| 能夠根據(jù)不同的采集規(guī)的進(jìn)行水表、氣表、電表、微機(jī)保護(hù)等設(shè)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(jì)算等多項(xiàng)功能:實(shí)時(shí)多任務(wù)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(tái)據(jù): |
14 | 串口服務(wù)器 | Aport |
| 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(kāi)關(guān)，調(diào)溫，及斷電(二次開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)) 2)上傳配電柜各個(gè)空開(kāi)信號(hào) 3)上傳UPS內(nèi)部電量信息等 4)接入電表、BSMU等設(shè)備 |
15 | 遙信模塊 | ARTU-K16 |
| 1)反饋各個(gè)設(shè)備狀態(tài)，將相關(guān)數(shù)據(jù)到串口服務(wù)器: 讀消防VO信號(hào)，并轉(zhuǎn)發(fā)給到上層(關(guān)機(jī)、事件上報(bào)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(hào)事件上報(bào)) 4)讀取門禁程傳感器信息，并轉(zhuǎn)發(fā) |
7結(jié)語(yǔ)
太陽(yáng)能是現(xiàn)階段以及未來(lái)*為理想的清潔能源，光伏發(fā)電具有非常高的環(huán)保價(jià)值，非常適合進(jìn)行推廣應(yīng)用。屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)是近年出現(xiàn)的一種新興發(fā)電技術(shù)，具有較高的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性，相關(guān)人員要深入研究這項(xiàng)技術(shù)，加大研發(fā)力度，促進(jìn)我國(guó)電力行業(yè)的蓬勃發(fā)展。
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