安科瑞光伏、儲(chǔ)能一體化監(jiān)控及運(yùn)維解決方案

前言

今年以來(lái)，在政策利好推動(dòng)下光伏、風(fēng)力發(fā)電、電化學(xué)儲(chǔ)能及抽水蓄能等新能源行業(yè)發(fā)展迅速，裝機(jī)容量均大幅度增長(zhǎng)，新能源發(fā)電已經(jīng)成為新型電力系統(tǒng)重要的組成部分，同時(shí)這也導(dǎo)致新型電力系統(tǒng)比傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)更為復(fù)雜，未來(lái)預(yù)計(jì)可再生能源裝機(jī)規(guī)模仍將快速增長(zhǎng)，逐步完成能源體系的深度轉(zhuǎn)型，最終實(shí)現(xiàn)“碳中和"目標(biāo)。隨之而來(lái)的是光伏電站、儲(chǔ)能以及配套的電氣設(shè)施怎么通過(guò)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)高效的運(yùn)維管理，使之安全、可靠、高效運(yùn)行。

關(guān)鍵字：光伏監(jiān)控；光伏運(yùn)維；儲(chǔ)能監(jiān)控；儲(chǔ)能運(yùn)維；箱變監(jiān)測(cè)

1. 2023年光伏、儲(chǔ)能發(fā)展趨勢(shì)

據(jù)國(guó)家能源局新能源和可再生能源司數(shù)據(jù)顯示，2023年一季度全國(guó)光伏新增并網(wǎng)33.66GW，同比增長(zhǎng)154.8%，其中集中式光伏發(fā)電15.53GW，分布式光伏發(fā)電18.13GW。截至一季度末，全國(guó)光伏發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到425GW，其中集中式光伏249GW，分布式光伏176GW。太陽(yáng)能發(fā)電投資完成522億元，同比增長(zhǎng)177.6%。一季度全國(guó)風(fēng)電新增并網(wǎng)容量10.40GW，其中陸上風(fēng)電9.89GW，海上風(fēng)電0.51GW。截至一季度末，全國(guó)風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)達(dá)到376GW，同比增長(zhǎng)11.8%，其中陸上風(fēng)電345GW，海上風(fēng)電30.89GW。風(fēng)電投資完成約249億元，同比增長(zhǎng)15%。

2023年1-4月電化學(xué)儲(chǔ)能投運(yùn)項(xiàng)目共73個(gè)，裝機(jī)規(guī)模為2.523GW/5.037GWh，裝機(jī)功率較去年同期（374.4MW）同比增長(zhǎng)577.1%。其中磷酸鐵鋰儲(chǔ)能項(xiàng)目高達(dá)69個(gè)，裝機(jī)規(guī)模為2.52GW/5.019GWh；液流電池儲(chǔ)能項(xiàng)目共4個(gè)，裝機(jī)規(guī)模為3.1MW/ 18.1MWh。

光伏電站和電化學(xué)儲(chǔ)能電站裝機(jī)容量在今年上半年均大幅增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)受政策激勵(lì)影響，接下來(lái)光儲(chǔ)系統(tǒng)還會(huì)保持較大增長(zhǎng)，以滿足雙碳計(jì)劃的要求。

2. 光伏、儲(chǔ)能運(yùn)維市場(chǎng)分析

在光伏、儲(chǔ)能行業(yè)飛速發(fā)展的同時(shí)，已建的光伏、風(fēng)力發(fā)電站和儲(chǔ)能系統(tǒng)的監(jiān)控、運(yùn)維管理項(xiàng)目的招標(biāo)也非常多，2023年上半年，光伏電站開(kāi)發(fā)企業(yè)運(yùn)維招標(biāo)規(guī)模28.6GW，同比增長(zhǎng)204.3%，上述28.6GW招標(biāo)項(xiàng)目中，目前公布中標(biāo)結(jié)果的共計(jì)14.9GW，中標(biāo)情況見(jiàn)表1。光伏代運(yùn)維價(jià)格因光伏電站的地理分布、容量、環(huán)境以及考核條件的不同，價(jià)格也會(huì)有較大的差異，從表1可以看出運(yùn)維至1.93元/年*kW。

同樣儲(chǔ)能電站的代運(yùn)維價(jià)格波動(dòng)也比較大，比如廣東電網(wǎng)能源投資有限公司發(fā)布2023年200MWh用戶側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目設(shè)備及運(yùn)維招標(biāo)公告，運(yùn)維服務(wù)價(jià)格為6元/年*kWh；克拉瑪依市600MW光伏配套120MW/240MWh儲(chǔ)能運(yùn)維總承包開(kāi)標(biāo)價(jià)格為499元/年*kWh，運(yùn)維包含光伏設(shè)備、儲(chǔ)能設(shè)備以及配套的箱變等電氣設(shè)備的運(yùn)維。

光伏、儲(chǔ)能系統(tǒng)的代運(yùn)維價(jià)格不高，而且考核壓力大，運(yùn)維工作繁瑣，管理不當(dāng)還存在安全風(fēng)險(xiǎn)，如果不采用合適的監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)管理和運(yùn)維，人力成本將會(huì)非常高，而且發(fā)電效率也難以掌控，這將會(huì)導(dǎo)致代運(yùn)維公司無(wú)法盈利。在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，新能源電站的運(yùn)維管理都是很“粗糙"的，一句話就是——堆人。早期發(fā)電設(shè)備的不完備、急于上馬引起的施工漏洞又多，選址科學(xué)性的不足等等，都使得管理電站離不開(kāi)人力的支撐。但這一過(guò)程并非沒(méi)有變化。通過(guò)各種技術(shù)手段升級(jí)，新

能源電站運(yùn)維逐漸從粗放式管理向精益管理轉(zhuǎn)變。從業(yè)者也就在不斷探索怎么縮減對(duì)人力的依賴，怎樣提高管理效率。

1. 分布式光伏電站監(jiān)控及集中運(yùn)維管理

光伏電站的運(yùn)維對(duì)光伏電站的發(fā)電量至關(guān)重要，包括光伏組件、逆變器以及相關(guān)的電氣回路、升壓變壓器及并網(wǎng)柜等，數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)是光伏電站運(yùn)維中一個(gè)非常重要的部分，可以通過(guò)運(yùn)維管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取光伏電站的各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)，并通過(guò)這些數(shù)據(jù)指標(biāo)來(lái)判斷電站的運(yùn)行狀況和效率。在數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)方面，需要對(duì)光伏電站進(jìn)行以下幾項(xiàng)檢測(cè)：首先，需要對(duì)電站的電壓、電流、功率等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以了解光伏電站的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)。其次，需要對(duì)光伏電站的溫濕度、太陽(yáng)輻照度等環(huán)境因素進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以了解電站的運(yùn)行環(huán)境情況。最后，需要對(duì)光伏電站的累計(jì)發(fā)電量、組件和逆變器的運(yùn)行情況等進(jìn)行檢測(cè)和分析，以便及時(shí)采取相應(yīng)的維護(hù)措施。GB/T 38946-2020《分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)集中運(yùn)維技術(shù)規(guī)范》對(duì)分布式光伏電站運(yùn)維以及集中運(yùn)維主站、運(yùn)維子站功能均作出明確要求。

1.1 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

《分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)集中運(yùn)維技術(shù)規(guī)范》GB/T 38946

《戶用分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)接口技術(shù)規(guī)范》GB/T 33342

《分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)規(guī)范》GB/T 34932

《光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50797

《分布式電源并網(wǎng)運(yùn)行控制規(guī)范》GB/T 33592

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

1.2 系統(tǒng)構(gòu)成

集中運(yùn)維系統(tǒng)可包括主站和子站以及之間的通信通道,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可參照?qǐng)D1。

a)主站與子站間的通信可采用無(wú)線(GPRS/3G/4G)?公網(wǎng)?專網(wǎng)(專線/VPN加密鏈路)方式,宜采取相應(yīng)的信息安全防護(hù)措施;

b)主站與外部系統(tǒng)的通信滿足相應(yīng)系統(tǒng)的接入要求;

c)視頻信息不宜與監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸共用一個(gè)通道;

d)支持與電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)通信,通信規(guī)約宜采用DL/T634.5101?DL/T634.5104;支持與各子站通信。

運(yùn)維子站可根據(jù)分布式光伏電站裝機(jī)容量、有/無(wú)人值班等情況設(shè)置，在無(wú)人值班的情況下當(dāng)?shù)乜刹辉O(shè)置運(yùn)維子站，數(shù)據(jù)直接通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)上傳運(yùn)維主站。

1.1 光伏運(yùn)維子站解決方案

安科瑞Acrel1000-DP分布式光伏電站電力監(jiān)控系統(tǒng)為分布式光伏電站運(yùn)維子系統(tǒng)提供了解決方案，滿足GB/T 38946《分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)集中運(yùn)維技術(shù)規(guī)范》中對(duì)運(yùn)維子站的相關(guān)技術(shù)要求。

①　數(shù)據(jù)信號(hào)采集

（1）運(yùn)維子站采集的模擬量數(shù)據(jù)包括下列內(nèi)容:

a)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)每個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)有功功率?無(wú)功功率?電壓?電流?頻率?電能量等數(shù)據(jù);

b)分布式光伏逆變器有功功率?無(wú)功功率?電壓?電流?功率?溫度等數(shù)據(jù);

c)匯流箱各路電流?匯總輸出電流?母線電壓量等數(shù)據(jù);

d)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)周圍環(huán)境包括環(huán)境溫度?輻照度?電池板溫度等數(shù)據(jù);

e)子站應(yīng)建立數(shù)據(jù)存儲(chǔ),存儲(chǔ)時(shí)間應(yīng)不少于7d?

（2）運(yùn)維子站采集的狀態(tài)信號(hào)包括下列內(nèi)容:

a)分布式光伏發(fā)電公共連接點(diǎn)斷路器?隔離刀閘和接地刀閘位置?保護(hù)硬接點(diǎn)狀態(tài)以及遠(yuǎn)方/就地控制等各種開(kāi)關(guān)量信號(hào);

b)分布式光伏發(fā)電每個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的位置信號(hào)?重合閘位置?保護(hù)動(dòng)作及告警信號(hào);

c)光伏逆變器運(yùn)行狀態(tài)及告警信號(hào);

d)分布式光伏發(fā)電主升壓變壓器分接頭擋位(當(dāng)采用有載調(diào)壓變壓器);

e)光伏匯流箱保護(hù)動(dòng)作及告警信號(hào);

f)分布式光伏發(fā)電保護(hù)?安全自動(dòng)裝置等設(shè)備狀態(tài),保護(hù)動(dòng)作及告警信號(hào),運(yùn)行人員操作順序記錄信息?

①　數(shù)據(jù)信息處理

子站宜對(duì)所采集的實(shí)時(shí)信息進(jìn)行數(shù)字濾波?有效性檢查?工程值轉(zhuǎn)換?信號(hào)接點(diǎn)抖動(dòng)消除?刻度計(jì)算等加工?數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)可進(jìn)行數(shù)據(jù)合理性檢查?異常數(shù)據(jù)分析?事件分類等處理,并支持常用的計(jì)算功能,支持對(duì)采集的各類原始數(shù)據(jù)和應(yīng)用數(shù)據(jù)分類存儲(chǔ)和管理?

1.1 光伏運(yùn)維主站解決方案

安科瑞AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺(tái)適用于分布式光伏電站的運(yùn)維管理。GB/T 38946《分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)集中運(yùn)維技術(shù)規(guī)范》中對(duì)集中運(yùn)維主站的相關(guān)技術(shù)要求如下：

①　集中運(yùn)行監(jiān)視宜具備以下功能:

a)基礎(chǔ)信息展示:基礎(chǔ)信息包括場(chǎng)站名稱?場(chǎng)站地理位置?場(chǎng)站容量?場(chǎng)站組件面積等;

b)電站實(shí)時(shí)監(jiān)視:具備主要測(cè)點(diǎn)的分時(shí)?分日?分月以及分年的數(shù)值展示圖表;

c)電站統(tǒng)計(jì)分析:具備主要性能參數(shù)的分時(shí)?分日?分月以及分年的數(shù)值展示圖表,主要性能指標(biāo)包括系統(tǒng)PR?等效利用小時(shí)數(shù)等;

d)歷史信息查詢:逆變器?匯流箱?電度表?環(huán)境監(jiān)測(cè)儀?并網(wǎng)點(diǎn)?變壓器等設(shè)備監(jiān)測(cè)點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)查詢與導(dǎo)出;

e)單電站數(shù)據(jù)展示:直觀展示電站全年?各月的計(jì)劃完成情況?上網(wǎng)電量?綜合效率等統(tǒng)計(jì)指標(biāo);

f)多場(chǎng)站數(shù)據(jù)展示:對(duì)集團(tuán)級(jí)的多電站計(jì)劃完成率?上網(wǎng)電量?綜合效率和資源分布等關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行多角度?多維度的分析;

g)報(bào)表管理:根據(jù)需求選擇歷史數(shù)據(jù),生成不同格式和類型的報(bào)表;報(bào)表應(yīng)支持文件導(dǎo)出和打印等功能?

①　操作與控制宜具備以下功能:

a)支持對(duì)電站設(shè)備的操作與控制,包括遙控?遙調(diào)?人工置數(shù)?標(biāo)識(shí)牌操作?閉鎖和解鎖等操作;

b)防誤閉鎖:支持多種類型自動(dòng)防誤閉鎖功能,包括基于預(yù)定義規(guī)則的常規(guī)防誤閉鎖和基于拓?fù)浞治龅姆勒`閉鎖功能;操作指令宜經(jīng)過(guò)防誤驗(yàn)證,并有出錯(cuò)告警功能;

c)順序控制:能夠按照預(yù)先設(shè)定的順序和流程控制電站設(shè)備動(dòng)作;

d)支持操作與控制可視化;

e)操作與控制宜有記錄,包括操作人,操作對(duì)象?操作內(nèi)容?操作時(shí)間?操作結(jié)果等,可供調(diào)閱和打印?

①　故障告警管理宜具備以下功能:

a)能夠?qū)⒎植际焦夥l(fā)電系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)所采集到的各設(shè)備故障類遙信信號(hào)上報(bào)至集中運(yùn)維系統(tǒng)進(jìn)行展示;

b)能夠記錄故障告警的發(fā)生時(shí)間?設(shè)備位置?最近操作記錄?故障狀態(tài)等信息;

c)能夠?qū)υ诩羞\(yùn)維系統(tǒng)中展示出來(lái)的故障類遙信信號(hào)的信息進(jìn)行基本操作,如刪除?信息修改?查詢;

d)能夠?qū)收闲畔⑴挪榻鉀Q完畢后對(duì)故障造成的損失進(jìn)行評(píng)估;

e)能夠?qū)τ晒收细婢疤幹眠^(guò)程形成的故障案例進(jìn)行分類管理,具備快速訪問(wèn)和查詢的功能?