淺談物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在分布式光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

張穎姣

江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰 214405

摘要：為了順應(yīng)我國目前的光伏產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展形勢，在提升光伏發(fā)電系統(tǒng)運維效率的同時降低電站運營成本，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于光伏電站的運維過程中已是必然。本文首先通過分析傳統(tǒng)光伏電站運維的缺陷，強調(diào)了在改變傳統(tǒng)運維模式時應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要性，再整理出現(xiàn)有基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運維工作方式，并對其工作內(nèi)容、系統(tǒng)配置及核心技術(shù)問題進行闡述，最后對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在光伏電站運維系統(tǒng)中的應(yīng)用前景進行展望。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；分布式光伏電站；光伏運維平臺；監(jiān)控系統(tǒng)

隨著國家政策的持續(xù)支持與光伏產(chǎn)業(yè)的擴大發(fā)展，光伏發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)進入到了競價、平價項目的發(fā)展階段，在這個階段大家共同關(guān)注的其中一個重要問題就是，如何實現(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)運行的整個生命周期中，“運維”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)光伏電站運維

光伏電站運維主要指對光伏電站的各個環(huán)節(jié)進行預(yù)測和檢修，包括光伏陣列、匯流箱、逆變器、變壓器、電纜等多個部分。這每一個環(huán)節(jié)能否正常運行都會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)光伏電站運維主要依靠運維人員值守和設(shè)備巡檢，運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)排查故障時間長而發(fā)電受阻，如果遇到一些隱性設(shè)備故障，運維人員無法預(yù)先或及時得知還會導(dǎo)致事故進一步擴大等現(xiàn)象。這種運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)運維中存在的這些問題，光伏電站運維系統(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。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)在光伏電站運維系統(tǒng)中的應(yīng)用大概包括以下幾個方面：

（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地區(qū)，處于值守人員嚴重缺乏甚至無人值守的狀態(tài)。電站運營和管理人員很難得到持續(xù)和完整的環(huán)境數(shù)據(jù)來對光伏電站的整體運行進行調(diào)度與評估，會對光伏電站的效率產(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)化效率會受到溫度、濕度和光照強度等環(huán)境參數(shù)的影響，無法準確獲取全面的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，更是嚴重影響了科研人員對于轉(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)實時監(jiān)測系統(tǒng)，可以多點采集光伏電站的溫度、濕度、光照強度等數(shù)據(jù)，并進行遠程實時監(jiān)測。系統(tǒng)由遠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)點采集光伏電站現(xiàn)場的溫度、濕度、光照強度和氣壓信息，將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過信號電路處理后，再通過Zig-Bee模塊將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給路由節(jié)點;路由節(jié)點的主要作用是轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，進而實現(xiàn)遠距離通信。系統(tǒng)中傳感節(jié)點和路由節(jié)點的數(shù)量可根據(jù)電站運行和環(huán)境的需求靈活配置。網(wǎng)關(guān)節(jié)點主要負責(zé)網(wǎng)絡(luò)的建立和管理，負責(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。監(jiān)測平臺操作人員在監(jiān)控室利用計算機或通過移動端遠程登錄數(shù)據(jù)監(jiān)測平臺就可直接監(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)平臺遠程查看數(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，能顯著提高光伏電站的運維效率。

（2）基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的無人機自動巡檢

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維需要，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的無人機自動巡檢應(yīng)運而生。無人機通過搭載可見光成像相機和紅外線成像相機，再結(jié)合飛行不受地形限制、速度快、巡檢范圍廣的優(yōu)勢，可提供高效的表面檢測，還能實現(xiàn)實時監(jiān)測、分析、智能診斷等功能，是光伏電站運維智能化的得力幫手。

光伏電站巡檢工作對于無人機的載荷要求較低，但是對機動性和靈活性要求較高，故多選用小型的多旋翼無人機。在動力系統(tǒng)和主控制系統(tǒng)設(shè)計方面，采用常規(guī)配置即可實現(xiàn)，設(shè)計的重點通常為位姿控制的設(shè)計，在文獻《光伏電站智能運維無人機技術(shù)研究》[2]中選用串級PID控制算法能夠?qū)崿F(xiàn)較好的控制效果。無人機除了能夠應(yīng)用在光伏電站運維工作中之外，還能夠勝任光伏電站場址勘測等任務(wù)。在運維過程中，無人機在工作過程中需要地面運維平臺的配合，完善的地面配套設(shè)施和軟件系統(tǒng)，可以幫助無人機更好的服務(wù)于光伏電站運維工作。

在無人機光伏系統(tǒng)自動巡檢中，地面運維平臺通過無人機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。在無人機采集圖像的過程中，影響無人機自動巡檢效率的主要因素有無人機續(xù)航能力，紅外相機分辨率，高效的巡檢路徑。

上述提出的問題中，無人機的續(xù)航能力和相機分辨率都可以通過硬件升級來進行解決，而無人機巡檢路徑的規(guī)劃則是一個重要技術(shù)問題。在近些年的發(fā)展中，已經(jīng)逐漸擺脫了手動規(guī)劃的局面，發(fā)展為自動規(guī)劃飛行路徑。合適的飛行路徑不僅可以節(jié)省無人機的飛行時間，同時可以減少轉(zhuǎn)彎、加減速等耗電量較高的動作，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飛行過程中從起點到終點所有經(jīng)過路徑點的集合，路徑規(guī)劃是按照時間、距離這些性能指標，分析和搜索出一個最合理的結(jié)果。因此，無人機光伏巡檢需要根據(jù)電站組串的布置，抽象得到路徑點，這些路徑點可以覆蓋全部待測目標，并找到一條連接全部路徑點的路線，并根據(jù)無人機飛行性能和轉(zhuǎn)彎特性，對路徑進行下一步分析和比較。

獲得了全部待測目標點后，則要將所有路徑點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，希望能取最短長度。但是在無人機實際飛行過程中，由于無人機的轉(zhuǎn)彎過程是一個加速-減速-再加速的過程，該過程比直線飛行更加消耗時間和電能。因此，規(guī)劃無人機巡檢路徑時，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)彎所消耗的時間。在不考慮無人機速度的情況下，無人機巡檢路徑規(guī)劃可以簡化為求解最短巡檢時間的問題。

運維平臺基于物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，可以解決無人自動路徑最優(yōu)規(guī)劃的問題，將無人機的起降、飛行和規(guī)劃路徑、躲避障礙功能進行集合，實現(xiàn)“一鍵巡檢”操作。為無人機配置可見光、紅外的雙光攝像頭，讓無人機在巡檢過程對光伏電站進行拍照、發(fā)送，再通過運維平臺中應(yīng)用對照片進行實時處理，就可以實現(xiàn)熱斑、積塵、隱裂等等檢測項目，大大的節(jié)省了人力并提高了效率，無人機巡檢系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 基于物聯(lián)網(wǎng)的無人機自動巡檢系統(tǒng)框圖

（3）基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的光伏電站運行數(shù)據(jù)實時監(jiān)控

在光伏電站的運行過程中，可以依靠基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運行數(shù)據(jù)實時監(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)定運行的一項重要舉措。除此之外，該系統(tǒng)還能夠提高光伏電站遠程管理效率，降低遠程信息傳輸成本。

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運行數(shù)據(jù)實時監(jiān)控系統(tǒng)，可以同時監(jiān)控整個光伏電站內(nèi)的設(shè)備運行狀態(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)的光伏電站運行數(shù)據(jù)實時監(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行的狀態(tài)信息，包括光伏組件、匯流箱、逆變器等設(shè)備運行數(shù)據(jù)，計量和保護裝置數(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)，對數(shù)據(jù)進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責(zé)對收集到的數(shù)據(jù)進行處理、分析，這些工作主要由控制中心的軟件完成，該軟件可進行圖形、屬性數(shù)據(jù)的輸入、修改、查詢，自動生成單行表、聯(lián)系人表等圖表，并提供完整的維護功能，確保整個系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全。監(jiān)控系統(tǒng)運行過程中利用相互獨立的傳感器來對電網(wǎng)設(shè)備和環(huán)境進行實時監(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，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)字化處理過的信號后，對這些數(shù)據(jù)進行初步分析。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)分析是指對數(shù)據(jù)的疊加分析，統(tǒng)計分析，記錄分析，濾波分析，區(qū)域操作和擴展域操作。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，點線重疊，空間數(shù)據(jù)查詢等。系統(tǒng)中的信號都是經(jīng)輸入設(shè)備數(shù)字化處理后轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)，再發(fā)送至主機做進一步處理的。數(shù)字處理就是把掃描后的柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成點、線、面積、拓撲關(guān)系等形式，再利用向數(shù)據(jù)識別地圖，從而實現(xiàn)地圖的數(shù)字化。將處理后的數(shù)據(jù)存儲起來，并與預(yù)設(shè)的報警數(shù)據(jù)進行比較。當(dāng)輸出的數(shù)據(jù)量超過設(shè)定值時，報警系統(tǒng)啟動報警裝置，并將報警信息發(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)最終可以實現(xiàn)光伏電站運行監(jiān)測、分析診斷、故障報警、統(tǒng)計報表、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發(fā)送至遠程控制中心。遠程控制中心借助于與本地控制中心的信息交互，就可以實現(xiàn)跨地域的個光伏電站集中監(jiān)控、統(tǒng)一管理，接收到的信號和處理過的數(shù)據(jù)可以分門別類的進行保存，提供給技術(shù)人員和管理人員進行數(shù)據(jù)分析和比對。

在光伏電站運維中引入上述系統(tǒng)，除了能夠助力當(dāng)前光伏電站實現(xiàn)“降本增效”外，還可以實現(xiàn)多個光伏電站跨地域的統(tǒng)一運營，無論對于電站的運營者還是光伏產(chǎn)業(yè)本身，都能幫助其實現(xiàn)長遠發(fā)展。

3、安科瑞分布式光伏運維云平臺介紹

3.1概述

AcrelCloud-1200分布式光伏運維云平臺通過監(jiān)測光伏站點的逆變器設(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。主要功能包括：站點監(jiān)測，逆變器監(jiān)測，發(fā)電統(tǒng)計，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，運維管理，角色管理。用戶可通過WEB端以及APP端訪問平臺，及時掌握光伏發(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)進行集中存儲管理。用戶可以通過PC訪問平臺，及時獲取分布式光伏電站的運行情況以及各逆變器運行狀況。平臺整體結(jié)構(gòu)如圖所示。

3.4系統(tǒng)功能

AcrelCloud-1200分布式光伏運維云平臺軟件采用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，裝機容量，實時發(fā)電功率。

●累計日、月、年發(fā)電量及發(fā)電收益。

●累計社會效益。

●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，補貼電價，峰值功率等基本參數(shù)。

●統(tǒng)計當(dāng)前光伏電站的日、月、年發(fā)電量及發(fā)電收益。

●攝像頭實時監(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

●展示所選電站的時、日、月、年發(fā)電量統(tǒng)計報表。

3.4.1.5逆變器發(fā)電統(tǒng)計

●展示所選逆變器的時、日、月、年發(fā)電量統(tǒng)計報表

3.4.1.6配電圖

●實時展示逆變器交、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：查詢短信推送時間、內(nèi)容、發(fā)送結(jié)果、回復(fù)等。

●平臺運行日志：查看儀表、網(wǎng)關(guān)離線狀況。

●報警信息：將報警分進行分級處理，記錄報警內(nèi)容，發(fā)生時間以及確認狀態(tài)。

3.4.3運行環(huán)境

●視頻監(jiān)控：通過安裝在現(xiàn)場的視頻攝像頭，可以實時監(jiān)視光伏站運行情況。對于有硬件條件的攝像頭，還支持錄像回放以及云臺控制功能。

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，對于光伏電站的管理者來說，通過云平臺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：

	AcrelCloud-1200	監(jiān)測光伏發(fā)電功率、發(fā)電量、功率曲線、發(fā)電日月年報表、設(shè)備信息、故障報警、氣象數(shù)據(jù)等	應(yīng)用于單臺逆變器數(shù)據(jù)采集和上傳云平臺
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身份認證等安全需求，支持斷點續(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380V并網(wǎng)，以當(dāng)?shù)仉娏Σ块T的審批意見為準。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)明確計量點，計量點設(shè)置除應(yīng)考慮產(chǎn)權(quán)分界點外，還應(yīng)考慮分布式電源出口與用戶自用電線路處。每個計量點均應(yīng)裝設(shè)雙向電能計量裝置，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)標準、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)標準。用于結(jié)算和考核的分布式電源計量裝置，應(yīng)安裝采集設(shè)備，接入用電信息采集系統(tǒng)，實現(xiàn)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，然后接入企業(yè)380V電網(wǎng)，實現(xiàn)自發(fā)自用，余電上網(wǎng)。在380V并網(wǎng)點前需要安裝計量電表用于計量光伏發(fā)電量，同時在企業(yè)電網(wǎng)和公共電網(wǎng)連接處也需要安裝雙向計量電表，用于計量企業(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)電補貼和上網(wǎng)電量結(jié)算。

部分光伏電站并網(wǎng)點需要監(jiān)測并網(wǎng)點電能質(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，可通過云平臺采用光伏發(fā)電數(shù)據(jù)和儲能系統(tǒng)運行數(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：

	AcrelCloud-1200	監(jiān)測光伏發(fā)電功率、發(fā)電量、功率曲線、發(fā)電日月年報表、設(shè)備信息、故障報警、氣象數(shù)據(jù)等	應(yīng)用于多臺逆變器、計量儀表及氣象數(shù)據(jù)采集和上傳云平臺
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身份認證等安全需求，支持斷點續(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、閃變。可輸入57.7V/100V或220V/380V。
靜態(tài)無功補償		ANSVG100-400	光伏并網(wǎng)時主要提供有功功率，這樣市電側(cè)有功減少，而無功不變，這樣會導(dǎo)致功率因數(shù)降低，通過無功補償裝置可以提高系統(tǒng)功率因數(shù)。
防逆流裝置

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)電項目建設(shè)有關(guān)事項通知》（國發(fā)新能〔2019〕49號），對于需要國家補貼的新建工商業(yè)分布式光伏發(fā)電項目，需要滿足單點并網(wǎng)裝機容量小于6兆瓦且為非戶用的要求，支持在符合電網(wǎng)運行安全技術(shù)要求的前提下，通過內(nèi)部多點接入配電系統(tǒng)。

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后接入電網(wǎng)。由于裝機容量較大，可能對公共電網(wǎng)造成比較大的干擾，因此供電部門對于此規(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)點需要監(jiān)測并網(wǎng)點電能質(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，需要安裝單獨的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置。

上圖為一個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)，最后經(jīng)過升壓變壓器升壓至10kV或35kV后并入中壓電網(wǎng)。由于光伏電站裝機容量比較大，涉及到的保護和測控設(shè)備比較多，主要如下表：

	AcrelCloud-1200	監(jiān)測光伏發(fā)電功率、發(fā)電量、功率曲線、發(fā)電日月年報表、設(shè)備信息、故障報警、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)，實現(xiàn)對光伏發(fā)電站。測、。信、。控、異常報警、故障記錄和分析等功能，接收調(diào)度系統(tǒng)指令對光伏電站進行調(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，對光伏系統(tǒng)進行失壓，欠壓保護，及自動合閘功能； 可預(yù)留獨立鉛封計量室，光伏發(fā)電一目了然； 可根據(jù)客戶需求配用國內(nèi)外知名品牌廠家元件； 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，并與后臺聯(lián)機通訊，實現(xiàn)智能化管理； 可選配防孤保護及逆功率保護功能； 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	防護等級為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)外知名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身份認證等安全需求，支持斷點續(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)遠動通訊。
微機保護測控裝置		AM5SE	適用于35kV和10kV電壓等級的線路保護測控、變壓器差動、后備保護測控等功能
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、閃變。可輸入57.7V/100V或220V/380V。
弧光保護裝置		ARB5	集保護、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,準確實時監(jiān)測弧光信號，保護電流，適用于中低壓等級電網(wǎng)的弧光故障迅速切除裝置。
光伏匯流采集裝置

	PZ96L-DE
多功能電表		APM800	各電壓等級全電氣參數(shù)測量、計量和狀態(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)在光伏電站運維系統(tǒng)中的應(yīng)用展望

相對于傳統(tǒng)光伏電站運維模式，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的光伏電站運維系統(tǒng)無論是在提升效率還是在降低成本方面，都展示出了很強的優(yōu)越性。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)用于光伏電站運維系統(tǒng)中也必將使得光伏電站的運維工作效率進一步提升，進而使得光伏產(chǎn)業(yè)在未來的社會高質(zhì)量發(fā)展浪潮中展示出更加耀眼的風(fēng)采。

【參考文獻】

付蓉.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)再光伏電站運維系統(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)境實時監(jiān)測系統(tǒng)[J].微型機與應(yīng)用，2017,36（3）：33-35,38

安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2022.05版

審核編輯 黃宇