1377441640813774416408
摘要：隨著光伏發電技術逐步趨於(yu) 成熟和完善，為(wei) 了滿足光伏發電並網需求，需對光伏發電實行實時，當前的分布式光伏發電係統主要采用硬連線的組網方式，存在著需挖溝走槽、布線複雜、通信不可靠、時鍾不同步等問題。鑒於(yu) 此，提供了一種分布式光伏係統，旨在解決(jue) 傳(chuan) 統係統存在的上述問題。
關(guan) 鍵詞：通信；ZigBee；離散分析；時鍾同步
0 引言
在的大力倡導下，分布式光伏電站如今開始興(xing) 起，它充分利用了閑置的屋頂、樓頂、廠房頂、農(nong) 業(ye) 大棚等，而且低壓並網安全又可靠，由此看來，分布式光伏發電的發展是大勢所趨。正是在這種趨勢的引導下，很多從(cong) 事電氣行業(ye) 的電氣公司開始紛紛轉移到分布式能源上來，大量的分布式能源建成投產(chan) 。為(wei) 實現對分布式能源的，滿足電力接入電網的要求，需對分布式能源的合理調配、集中、電網分析、配網自動化及日常維護等進行統一管理。然而，當前的分布式光伏發電係統主要采用硬連線的組網方式進行，而硬連線的組網方式存在著需挖溝走槽、布線複雜、通信不可靠、時鍾不同步等問題。
1 係統設計
本文的主要目的在於(yu) 提供一種分布式光伏係統，旨在解決(jue) 取得過光伏發電係統存在的需挖溝走槽、布線複雜、通信不可靠、時鍾不同步等問題。為(wei) 實現上述目的，本文提供了一種分布式光伏係統，該係統包括中心、通信管理機、匯流箱及逆變器等設備。中心用於(yu) 通過下行目標信道將數據請求無線發送至通信管理機；通信管理機用於(yu) 接收所述數據請求，並通過上行目標信道將與(yu) 所述數據請求對應的設備的運行數據無線反饋至中心，其中，運行數據為(wei) 通信管理機采集並保存設備的運行數據。中心用於(yu) 通過上行目標信道接收所述運行數據，並對所述運行數據進行監測。
本係統網絡結構由中心節點子網和分布式子網組成，如圖1所示，通過對中心節點子網ZigBee數據包和分布式子網ZigBee數據包進行解析，得到信號強度指示值，判斷所述信號強度指示值是否滿足預設的信道要求，若滿足所述信道要求，則對所述信號強度指示值進行離散率分析，得到離散率值。根據所述離散率值確定所述下行目標信道及所述上行目標信道。
圖1 分布式光伏係統網絡結構圖
中心還用於(yu) 通過所述下行目標信道發送時鍾同步命令至與(yu) 所述下行目標信道對應的通信管理機。通信管理機基於(yu) 所述時鍾同步命令進行時鍾修正，並通過所述上行目標信道將修正後的時鍾返回至中心。中心與(yu) 通信管理機采用冗餘(yu) 數據補抄標識，確保數據的安全與(yu) 完整性。
2 係統通信實施
在本文實施例中分布式光伏係統中包括一個(ge) 中心、若幹通信管理機及若幹設備。係統與(yu) 通信管理機之間進行信息傳(chuan) 輸的通道稱之為(wei) 信道，分布式光伏係統中可以存在多條信道。其中，下行目標信道表示信息傳(chuan) 輸方向由係統至通信管理機，且網絡良好、信道噪聲小、傳(chuan) 輸誤碼率小的信道。通信管理機用於(yu) 接收數據請求，並通過上行目標信道將與(yu) 數據請求對應的設備的運行數據無線反饋至中心，其中運行數據為(wei) 通信管理機采集並保存的設備的運行數據。
在本文實施例中，上行目標信道及下行目標信道表示相匹配的信道，可以是同一信道也可以是不同的信道，上行目標信道及下行目標信道中的上行與(yu) 下行僅(jin) 表示信息傳(chuan) 輸方向，不具有其他限定含義(yi) 。
在本文實施例中，每一台通信管理機通過串口線實時獲取與(yu) 自身連接的設備的運行數據，並將獲取到的運行數據保存在該通信管理機內(nei) ，通信管理機在接收到數據請求後，通過上行目標信道將與(yu) 該數據請求對應的設備的運行數據無線反饋至中心。中心通過上行目標信道接收運行數據，並對運行數據進行監測。
中心還通過下行目標信道將數據請求無線發送至通信管理機，通信管理機用於(yu) 接收數據請求，並通過上行目標信道將與(yu) 數據請求對應的設備的運行數據無線反饋至中心。與(yu) 取得過技術相比，本文實施例中中心基於(yu) 無線通信的冗餘(yu) 離散分析算法，提高了分布式光伏係統通信的可靠性，大大降低了項目的投資成本。
在分布式光伏係統中，每一個(ge) 信道中的ZigBee數據包的獲取過程都是相同的，針對某一信道，預先設置時間段，並將該時間段分成n個(ge) 采集周期，在預設時間段內(nei) ，每隔一個(ge) 采集周期從(cong) 信道中的中心節點子網的ZigBee設備上采集到1個(ge) ZigBee數據包，可以采集n個(ge) ZigBee數據包。若一個(ge) 信道中的分布式子網由k個(ge) ZigBee設備構成，在預設時間段內(nei) ，每隔一個(ge) 采集周期從(cong) 信道中的分布式子網中的k個(ge) ZigBee設備上采集到k個(ge) ZigBee數據包，一共可以采集k×n個(ge) ZigBee數據包。通過對中心節點子網的ZigBee數據包和分布式子網ZigBee數據包進行解析，可以得到不同的信號強度指示值。然後對信號強度指示值進行離散率分析，根據得到離散率值就可以判斷，滿足預設的信道要求表示該信道所處的網絡性能良好，信道噪聲比小；不滿足預設的信道要求表示該信道所處的網絡性能較差，信道噪聲比大。針對不滿足預設的信道要求的，可以通過調整ZigBee設備的位置，頻段的匹配調整或增加中繼，來提高係統的通信效果及通信的可靠性。
3 係統時鍾同步實施
由於(yu) 中心節點子網與(yu) 分布式子網之前是無線傳(chuan) 輸的，所以中心和通信管理機之間信息傳(chuan) 輸會(hui) 存在延遲，並且串口線之間進行信息傳(chuan) 輸也需要傳(chuan) 輸時間。例如，在某一時刻，中心獲取當地時間為(wei) T，中心進行信息打包處理時間為(wei) ΔT1，中心將打包處理後的信息傳(chuan) 輸給通信管理機的時間為(wei) ΔTc，通信管理機接收到打包處理後的信息後進行解包處理，解包處理時間為(wei) ΔT2，通信管理機如果將T作為(wei) 當前時間修正本地時鍾，則這次修正是不正確的，因為(wei) 通信管理機修改本地時鍾的那一時刻，標準時間應該是T+ΔT1+ΔTc+ΔT2，因此，若中心在T時刻，將T+ΔT1+ΔTc+ΔT2作為(wei) 標準時間發送至通信管理機，時鍾修正才是準確的。
其中，ΔT1+ΔTc+ΔT2的確定方法是通過測延遲報文來實現，測延遲報文通常是在初始化時和通信鏈接中斷後又恢複時進行的，測延遲報文的具體(ti) 流程為(wei) ：在T+ΔT1+ΔTc+ΔT2時刻，通信管理機收到時鍾同步命令後，通信管理機同時發送確認命令，確認命令的長度與(yu) 收到的時鍾同步命令的長度相同，彎曲部位易受到管壁的摩擦和機械損傷(shang) 從(cong) 而導致110 kV高壓電纜產(chan) 生扭曲，管壁和電纜線之間發生摩擦損傷(shang) 。如果在設計階段沒有充分考慮施工時對電纜的影響，尤其是當電纜路徑的轉彎半徑不足或轉彎處的側(ce) 壓力過大時，管道中的殘渣將對電纜的外護套造成致命損傷(shang) ，並且可能會(hui) 導致金屬護套變形、主絕緣變形，這將給後麵的電纜附件製作造成難題，也給後期的運行維護埋下安全隱患。
4 安科瑞光伏電站電力裝置及解決(jue) 方案
4.1 交流220V並網
交流220V並網的光伏發電係統多用於(yu) 居民屋頂光伏發電，裝機功率在8kW左右。戶用光伏電站今年發展非常迅猛，根據能源局網站提供的數據，截至2021年6月底，全國累計納入2021年財政補貼規模戶用光伏項目裝機容量為(wei) 586.14萬(wan) 千瓦，這相當於(yu) 6個(ge) 月在居民屋頂建造了四分之一個(ge) 三峽水電站。
部分小型光伏電站為(wei) 自發自用，餘(yu) 電不上網模式，這種類型的光伏電站需要安裝防逆流保護裝置，避免往電網輸送電能。光伏電站規模較小，而且比較分散，對於(yu) 光伏電站的管理者來說，通過雲(yun) 平台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(jue) 方案包括以下方麵：
4.2 交流380V並網
根據電網Q/GDW1480-2015《分布式電源接入電網技術規定》，8kW~400kW可380V並網，這類分布式光伏多為(wei) 工商業(ye) 企業(ye) 屋頂光伏，自發自用，餘(yu) 電上網。分布式光伏接入配電網前，應明確計量點，計量點設置除應考慮產(chan) 權分界點外，還應考慮分布式電源出口與(yu) 用戶自用電線路處。每個(ge) 計量點均應裝設雙向電能計量裝置，其設備配置和技術要求符合DL/T 448的相關(guan) 規定，以及相關(guan) 標準、規程要求。電能表采用智能電能表，技術性能應滿足電網公司關(guan) 於(yu) 智能電能表的相關(guan) 標準。用於(yu) 結算和考核的分布式電源計量裝置，應安裝采集設備，接入用電信息采集係統，實現用電信息的遠程自動采集。
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，然後接入企業(ye) 380V電網，實現自發自用，餘(yu) 電上網。在380V並網點前需要安裝計量電表用於(yu) 計量光伏發電量，同時在企業(ye) 電網和公共電網連接處也需要安裝雙向計量電表，用於(yu) 計量企業(ye) 上網電量，數據均應上傳(chuan) 供電部門用電信息采集係統，用於(yu) 光伏發電補貼和上網電量結算。
部分光伏電站並網點需要監測並網點電能質量，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，需要安裝單獨的電能質量監測裝置。部分光伏電站為(wei) 自發自用，餘(yu) 電不上網模式，這種類型的光伏電站需要安裝防逆流保護裝置，避免往電網輸送電能。
這種並網模式單體(ti) 光伏電站規模適中，可通過雲(yun) 平台采用光伏發電數據和儲(chu) 能係統運行數據，安科瑞在這類光伏電站提供的解決(jue) 方案包括以下方麵：
4.3 10kV或35kV並網
根據《能源局關(guan) 於(yu) 2019年風電、光伏發電項目建設有關(guan) 事項通知》（國發新能〔2019〕49號），對於(yu) 需要補貼的新建工商業(ye) 分布式光伏發電項目，需要滿足單點並網裝機容量小於(yu) 6兆瓦且為(wei) 非戶用的要求，支持在符合電網運行安全技術要求的前提下，通過內(nei) 部多點接入配電係統。
此類分布式光伏裝機容量一般比較大，需要通過升壓變壓器升壓後接入電網。由於(yu) 裝機容量較大，可能對公共電網造成比較大的幹擾，因此供電部門對於(yu) 此規模的分布式光伏電站穩控係統、電能質量以及和調度的通信要求都比較高。
光伏電站並網點需要監測並網點電能質量，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，需要安裝單獨的電能質量監測裝置。
上圖為(wei) 一個(ge) 1MW分布式光伏電站的示意圖，光伏陣列接入光伏匯流箱，經過直流櫃匯流後接入集中式逆變器(直流櫃根據情況可不設置)，經過升壓變壓器升壓至10kV或35kV後並入中壓電網。由於(yu) 光伏電站裝機容量比較大，涉及到的保護和測控設備比較多，主要如下表：
5 結束語
本文所提供的分布式光伏係統，已經應用於(yu) 屋頂分布式光伏發電、漁光互補發電、農(nong) 光互補發電等多種場景，運行穩定，通信可靠，大大節省了項目的投資成本，用戶反應良好
【參考文獻】
[1]李鍾實.分布式光伏電站設計施工與(yu) 應用[M].北京：機械工業(ye) 出版社，2018.
[2]李小秋.分布式光伏係統的應用開發.
[3]安科瑞企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) .2020.06版.
當前位置：