Case
湖北荆门新众和纺织等屋顶光伏发电项目(以下简称“本项目”)是响应国家“优化能源结构,提供更加清洁、可靠的能源”的号召,投资建设的分布式光伏发电应用示范项目。
本项目位于湖北荆门铭然装饰工程有限公司旁,利用现有厂房屋顶建设分布式光伏发电项目,总建设规模约为8340kW。光伏发电组件位于荆门市东宝区新台西路,通过用户配电站接入公共电网,属于荆门市供电公司管理范围。
本文首先应对电站运行状态进行实时评估,以便及时发现异常情况;其次要科学规划运维调度方案,提升运维效率和质量,同时降低运营成本。
项目现场
现有电网情况
现有用户配电站为10kV用户变,站内新建7台10kV变压器,变压器容量为2000、1600、1250、2000、630、1250、1000kVA,光伏发电单元所发直流电通过逆变器逆变为交流电后经7台新建变压器升压至10kV通过10kV电缆T接至220kV变电站。目前该变电站已接入及在途分布式电源总容量为127.1MW,因此剩余可接入容量 52.71MW。满足本期接入需求。
现有供电示意图如下:
用户配电站现供电示意
技术方案
本项目通过2个并网点上网,2个并网点的装机容量分别为5.99MW、2.535MW(交流侧)由7个光伏发电单元构成。该项目运营模式为全额上网。利用厂房屋顶建设光伏发电系统,关键设备光伏组件、逆变器、变压器等采用国内知名产品。本项目光伏发电系统所输出的直流电经组串式逆变器转换成交流电后,就地升压至10KV,经开关柜通过1回出线接入至厂区10KV进线母线的用户侧,实现并网。变电站近三年至小负荷平均-0.15MW,考虑主变 N-1 情况下,另一主变负载不超过80%,则该变电站可接入的分布式光伏容量为 179.81MW,目前该变电站已接入及在途分布式光伏容量共 127.1W,因此剩余可接入容量 52.71MW。满足本期接入需求。光伏监控系统按站控层、就地层、架构,通过通信管理机或协议转换器对光伏发电系统设备层的各种设备(逆变器、防孤岛保护、故障解列装置、电能质量监测装置、直流屏等设备)信息进行采集和处理,将处理好的数据上传至SCADA系统和远动装置。远动装置数据经纵向加密后通过4G/5G无线通信网将上传至荆门供电公司配调。 1.升压变压器及高低压配电设备 本项目配备7台三相交流2000KVA的干式变压器。额定电压10.5±2×2.5%/0.38kV,接线组别为Dy11。交流频率为50Hz,可以户外使用,能效等级满足国家规范要求。 2.继电保护及安全自动装置 本光伏电站内主要电气设备采用微机保护,以满足信息上送。元件保护按照《继电保护和安全自动装置技术规程》(GB14285-2006)配置。 1)线路保护 本项目为10kV并网,建议光伏开关站总出线开关建议光伏开关站总出线开关配置线路方向过流等保护,包括三段可经复压和方向闭锁的过流保护,三段零序过流保护、过负荷并具备低周减载功能,以便线路发生故障时快速切除,避免事故范围扩大。 2)频率电压异常紧急控制装置 本项目光伏并网点断路器要求具备失压跳闸功能,不设重合闸,可通过逆变器内低压保护与频率保护实现解列,不配置独立的安全自动装置。 3)防孤岛检测及安全自动装置 采用具备防孤岛能力的逆变器,逆变器需要具备快速监测孤岛且监测到孤岛后立即断开与电网连接的能力,其防孤岛保护方案应与继电保护配置、频率电压异常紧急控制装置配置和低电压穿越相配合。 4)电能质量监测 在公共连接点装设满足 GB/T 19862《电能质量监测设备通用要求》标准要求的A 类电能质量在线监测装置一套。监测电能质量参数,包括电压、频率、谐波、功率因数等,电能质量监测数据应至少保存一年。 3.系统调度自动化 本项目为10kV电压等级并网,需通过独立信息传输设备将光伏电站有功、无功、功率因数、逆变器数据、电量及开关、刀闸状态量、功率调节数据和功率预测数据等信息上传至调度端,场站应配置AGC装置,具备接收并自动执行有功功率控制指令的能力;需要具备一次调频能力;10kV 发电系统应上报中期、短期和超短期功率预测数据。 4.计量 本项目采用的运营模式为全额上网,并网点共2个,关口点共1个,均设置在光伏出线处。本项目计量配置原则如下。 (1)在关口计量点配置 1 块三相三线电能表,具有双向计量功能,用于计量用户与电网间的上、下网电量。在关口计量点配置 GPRS 用电现场管理系统,用于采集数据及用户用电结算。 (2)在并网点设置C级电能表和 GPRS 用电现场管理系统,用于发电量信息采集及营销系统远传。具体设备配置规模以现场实际为准。
新建并网点一光伏一次图
新建并网点二光伏一次图
本项目光伏电站配置一套综合自动化系统,采用安科瑞电气股份有限公司所提供的Acrel-1000分布式光伏电力监控系统具有保护、控制、通信、测量等功能,可实现光伏发电系统、开关站的全功能综合自动化管理。本项目逆变器、高低压设备等状态信号都要接入本监控系统。
本项目光伏电站监控系统包括两部分:站控层和就地层,网络结构为开放式分层、分布式结构。
监控系统通过以太网与就地层相连,就地层按照不同的功能、系统划分,以相对独立的方式分散在逆变器区域或箱变中,在站控层及网络失效的情况下,就地层仍能独立完成就地各电气设备的监测。
站控层由计算机网络连接的服务器、操作员站、远动站等组成,提供站内运行的人机界面,实现管理控制就地层设备等功能,形成全站监控、管理中心,并具备与远方控制中心通信的接口。
就地层设备由智能测控单元、网络系统通讯单元、逆变器数据采集单元、多功能电能表等构成,主要电气设备包括微机保护、防孤岛保护、电能质量在线监测装置、故障解列装置、多功能仪表、逆变器、箱变测控等设备。它直接采集处理现场的原始数据,通过网络传送给站控层监控主站,同时接收站控层发来的控制操作命令,经过有效性判断、闭锁检测、同步检测等,最后对设备进行操作控制。
每个光伏发电单元配带无线发射功能的数据采集装置,采集每组光伏组件数据,逆变器参数,测控装置、智能计量表计的数据,打包后通过无线网络传输给监控系统实现监视。
监控系统网络结构图
项目配置设备清单如下表所示:
表 方案设备列表
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