摘要：針對國內(nèi)光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，文中提出了基于云平臺的光伏發(fā)電監(jiān)控體系。構(gòu)建基于B/S架構(gòu)的數(shù)據(jù)實時采集與推送，以SSH(struts+spring+hibernate)作為Web開發(fā)框架，開發(fā)基于云平臺的光伏發(fā)電遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。在平臺部署過程中，通過合理設(shè)計SQLServer數(shù)據(jù)庫，結(jié)合本地數(shù)據(jù)庫和云端數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的云端存儲、計算和調(diào)用。最終通過設(shè)計人機(jī)交互界面，將數(shù)據(jù)通過報表等多種可視化方式展現(xiàn)出來。實際系統(tǒng)的測試應(yīng)用說明文中設(shè)計的監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多個光伏電站系統(tǒng)的綜合管理，提高光伏電站遠(yuǎn)程監(jiān)控的質(zhì)量和效率。

   關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電；分布式光伏遠(yuǎn)程監(jiān)控；物聯(lián)網(wǎng)；光伏發(fā)電運維；云平臺

0、引言

   隨著分布式光伏電站的大量接入，光伏電站的管理越來越困難。針對大規(guī)模光伏電站并網(wǎng)接入的監(jiān)控問題，國內(nèi)外學(xué)者與企業(yè)開展了大量的研究，也取得了相應(yīng)的成果和開發(fā)相關(guān)的產(chǎn)品。近年來，云計算技術(shù)逐漸興起，其應(yīng)用模式和傳統(tǒng)幾種模式不同，具有共享池化的資源、自助服務(wù)按需付費等特點，通過管理中間件系統(tǒng)進(jìn)行資源的整合，提高效率。本文基于B/S架構(gòu)的數(shù)據(jù)實時采集與推送，以SSH為Web框架，開發(fā)了基于云平臺的光伏發(fā)電遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。為解決光伏站點分布不均、發(fā)電站監(jiān)控數(shù)據(jù)量大等實際問題，通過云計算技術(shù)在云端實現(xiàn)對多種類、多站點的電流、電壓等數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)控與分析，確保系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性。通過合理設(shè)計SQLServer數(shù)據(jù)庫，結(jié)合本地數(shù)據(jù)庫和云端數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的云端存儲、計算和調(diào)用，提高計算的有效性和實時性。利用友好的人機(jī)界面，將數(shù)據(jù)通過報表等多種可視化方式展現(xiàn)，提高系統(tǒng)可用性和操作方便性。

1、光伏發(fā)電系統(tǒng)

   光伏發(fā)電系統(tǒng)是一種利用光伏電池元件將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。太陽能電池板是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，它能將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，同時利用串聯(lián)和并聯(lián)的形式提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)電壓和并網(wǎng)容量以達(dá)到并網(wǎng)的條件。由于光伏發(fā)電系統(tǒng)的波動性和間歇性，為保證光伏發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定輸出，光伏電站都配置一定容量的儲能裝置，以提高光伏電站輸出的平穩(wěn)性。因此，在實際光伏電站系統(tǒng)中需配置控制器對蓄電池的充放電情況進(jìn)行控制以保證儲能保障蓄電池的正常使用。光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

   光伏發(fā)電系統(tǒng)的主要由光伏陣列、蓄電池、控制器和逆變器組成。

1.1電池陣列

   光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心組成部分是光伏電池，當(dāng)系統(tǒng)需要較大的輸出功率時，通常采用對光伏電池進(jìn)行并聯(lián)和串聯(lián)形成光伏陣列。目前業(yè)界常用的電池主體由硅電池組成，根據(jù)硅晶體的不同排列可分為三種不同型號。

1.2逆變器

   由于光伏電池輸出的是直流電，而目前我國以交流電網(wǎng)為主，因此，光伏電站需要將直流電轉(zhuǎn)化為交流電以實現(xiàn)并網(wǎng)。逆變器是實現(xiàn)光伏電站并網(wǎng)的重要裝置，逆變器效率直接影響光伏電站以及儲能蓄電池的效率，因此，逆變器的運行狀態(tài)需要實時監(jiān)控。

1.3蓄電池組

   光伏電站需要配備一定容量的儲能系統(tǒng)，以提高光伏系統(tǒng)輸出的穩(wěn)定性。儲能一般采用蓄電池組，其能夠?qū)⒐夥嚵挟a(chǎn)生的多余電能進(jìn)行存儲，同時也可以向所接負(fù)載供應(yīng)電能。蓄電池是光伏系統(tǒng)并網(wǎng)控制的重要環(huán)節(jié)，對光伏發(fā)電系統(tǒng)整體輸出起到削峰填谷的作用，因此，監(jiān)控系統(tǒng)須對儲能蓄電池組進(jìn)行實時監(jiān)控。

1.4充放電控制器

   利用儲能放電控制器可以保護(hù)蓄電池組，避免由于過度充放電導(dǎo)致的電池壽命縮短。另外，合理的充放電控制可以大大提高光伏系統(tǒng)輸出的穩(wěn)定性。在光伏監(jiān)控系統(tǒng)中，充放電控制器的運行參數(shù)需要實時采集并監(jiān)控。

1.5交流配電柜

   光伏電站并網(wǎng)需要通過交流配電柜來完成并網(wǎng)，交流配電柜不僅可以實現(xiàn)對備用逆變器的轉(zhuǎn)化功能，確保系統(tǒng)能夠正常運行，還可以對線路傳輸?shù)碾娔苓M(jìn)行監(jiān)控。在光伏監(jiān)控系統(tǒng)中，交流配電柜的實時數(shù)據(jù)需要及時采集并傳輸。

2、云計算平臺架構(gòu)

   云計算的定義較為寬泛，云計算是基于互聯(lián)網(wǎng)的計算模式，提供基于網(wǎng)絡(luò)的分布式存儲、計算和展示，網(wǎng)絡(luò)訪問具有可行、便捷、按需的特點。當(dāng)系統(tǒng)接收訪問，進(jìn)入計算資源共享池，即可迅速響應(yīng)，為用戶提供服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、存儲、服務(wù)、應(yīng)用軟件等資源，在用戶和服務(wù)供應(yīng)商間僅需做少量交互從而大大減少管理的工作量。這也是云計算的主要的優(yōu)點所在。云計算系統(tǒng)的后臺擁有特殊的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對數(shù)目龐大的服務(wù)器進(jìn)行合理組織，保證云計算穩(wěn)定運行。本系統(tǒng)采用微軟WindowsAzurePlatform云計算平臺，提供基于微軟數(shù)據(jù)中心隨用隨付費的靈活服務(wù)模式。該云計算平臺有一下特點：微軟云中的應(yīng)用開發(fā)不需企業(yè)自身進(jìn)行部署和維護(hù)，也無需關(guān)注底層的結(jié)構(gòu)。在微軟云中，可以使用Windows和Linux兩種虛擬機(jī)，同時也支持開源工具(PHP、Node．js等)。因此，用戶只需按自己的實際需求，靈活地部署虛擬機(jī)和調(diào)用存儲空間，大大減少程序的調(diào)試時間，加快程序的開發(fā)速度。面對客戶日益增長的需求，本系統(tǒng)還可以根據(jù)業(yè)務(wù)的變化向外擴(kuò)展，提供更多的資源。云計算的使用大大降低了硬件的購買和維護(hù)費用，并且可以與本地的IT設(shè)施協(xié)同使用，使得用戶能夠整合式地體驗從本地到云端的管理、虛擬化、存儲和開發(fā)的過程，云平臺架構(gòu)如圖2所示。

3、監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

3.1光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

   為了使系統(tǒng)具有全局性以及能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程操作功能，將對發(fā)電站中的所有在線監(jiān)控測量設(shè)備，統(tǒng)一采集、分析和管理。根據(jù)數(shù)據(jù)類型與應(yīng)用特性對電站運行中獲取得到的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分門別類地存儲，各層面的工作人員各司其職，只關(guān)注與自己相對應(yīng)的存儲信息。另外，各個層級的數(shù)據(jù)能夠從上到下進(jìn)行追溯查詢。

   本文設(shè)計一種采用WindowsAzure和Web相結(jié)合的新型光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)。主要特點有：①應(yīng)用層采用友好的用戶界面，讓不同客戶都可以快捷方面的操作本系統(tǒng)；②采用B/S體系結(jié)構(gòu)，充分利用B/S的優(yōu)點，減少用戶的工作量，可以隨時進(jìn)行操作；③利用SSH集成開發(fā)框架，從表示層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)持久層和與模塊層將系統(tǒng)各層分離，便于開發(fā)人員開發(fā)和后期維護(hù)；④利用云計算的存儲和較強(qiáng)的計算能力，將系統(tǒng)部署到WindowsAzure中，減少設(shè)備的花費和維護(hù)的費用；⑤使用前端ECharts插件將數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形化處理，對某一時間段同類數(shù)據(jù)或不同類數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，分析光伏電站的運行情況。

   系統(tǒng)分為四層：應(yīng)用層、服務(wù)層、設(shè)備驅(qū)動層、數(shù)據(jù)層，不同層處理不同數(shù)據(jù)，各層彼此結(jié)合形成面向用戶的系統(tǒng)功能。用戶與系統(tǒng)的交互主要在應(yīng)用層進(jìn)行，用戶的需求在應(yīng)用層都會直觀的形式展示，用戶操作指令和信息會錄入到應(yīng)用層，再將這些信息交由服務(wù)層處理。整個業(yè)務(wù)的信息數(shù)據(jù)處理、運算和控制是在服務(wù)層進(jìn)行。與設(shè)備間的通訊由驅(qū)動層完成，并獲取設(shè)備的數(shù)據(jù)并進(jìn)行轉(zhuǎn)換格式的操作，保證系統(tǒng)能夠正常識別。客戶端現(xiàn)場設(shè)備的信息通信是雙向的，即將信息以設(shè)備能夠辨識的格式發(fā)送給設(shè)備，保證系統(tǒng)能夠正常向下層設(shè)備傳遞信息，如圖3所示。

3.2光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)模塊

   本監(jiān)控系統(tǒng)對采集到的各類電站數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，系統(tǒng)模塊主要包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)通信模塊、數(shù)據(jù)庫和監(jiān)控終端四個模塊。

3.2.1數(shù)據(jù)采集模塊

   數(shù)據(jù)采集模塊采集光伏電站實時運行數(shù)據(jù)，光伏電站運行過程中涉及各類數(shù)據(jù)，包括：光伏陣列、逆變器、環(huán)境監(jiān)測儀、計量器等。另外，除了設(shè)備本身直接獲取的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)外，還有部分?jǐn)?shù)據(jù)需要通過基本數(shù)據(jù)衍生計算。數(shù)據(jù)采集模塊結(jié)構(gòu)如圖4所示。

3.2.2數(shù)據(jù)通信模塊

   在現(xiàn)場監(jiān)控中，采集數(shù)據(jù)信息需要安全、穩(wěn)定的上傳至上位機(jī)以及服務(wù)器，因此，通信不僅需要完成數(shù)據(jù)傳送的基本功能，還需要保證所傳送數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、實時性和安全性。本系統(tǒng)采用ＲS－485串行通信標(biāo)準(zhǔn)和Modbus通信協(xié)議，該協(xié)議規(guī)定了主機(jī)與從機(jī)之間通信的規(guī)則，獨立于物理層，配合ＲS－485總線標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)安全穩(wěn)定可靠的傳輸。

3.2.3數(shù)據(jù)庫模塊

   數(shù)據(jù)庫負(fù)責(zé)前端界面對數(shù)據(jù)的調(diào)用和后臺數(shù)據(jù)的存儲，光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)需要監(jiān)測的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)多樣，數(shù)據(jù)庫的設(shè)計和數(shù)據(jù)模型結(jié)構(gòu)關(guān)系到數(shù)據(jù)的安全性、完整性和可維護(hù)性。本系統(tǒng)采用SQLServer關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的記錄、篩選、編輯、刪除、排序和分組統(tǒng)計等功能。云端SQLAzure數(shù)據(jù)庫與SQLServer數(shù)據(jù)庫使用SQLServerExpress工具實現(xiàn)同步管理。同時，在系統(tǒng)中利用Hibernate框架將數(shù)據(jù)層和業(yè)務(wù)邏輯層分離，減少程度代碼的復(fù)雜度。

3.2.4監(jiān)控終端

   現(xiàn)場監(jiān)控主要由數(shù)據(jù)采集模塊、上位機(jī)、數(shù)據(jù)傳輸通道、數(shù)據(jù)庫構(gòu)成。光伏組件上裝有各類的傳感器，電壓、電流等數(shù)據(jù)通過傳感器送到數(shù)據(jù)集中模塊，經(jīng)信號調(diào)理電路濾波處理后將數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類分析，現(xiàn)場通過ＲS－485接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和存儲?，F(xiàn)場監(jiān)控顯示各種元器件數(shù)據(jù)、發(fā)電量、報警、報表等信息。同時，也可以通過命令實現(xiàn)對模塊的控制，比如：模塊參數(shù)、分合閘信息等。現(xiàn)場監(jiān)控結(jié)構(gòu)如圖5所示。

   現(xiàn)場數(shù)據(jù)監(jiān)控終端可以向工作人員提供電站的實時數(shù)據(jù)信息和歷史數(shù)據(jù)信息，展示電站的運行狀態(tài)，終端監(jiān)控功能如圖6所示。

   本地數(shù)據(jù)通過上位機(jī)接收存儲到數(shù)據(jù)庫，利用Eclipse平臺配置和部署云環(huán)境，將本地數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)移至云存儲中，實現(xiàn)云端數(shù)據(jù)庫和前臺界面的數(shù)據(jù)交互，用戶可以在瀏覽器上方便地查詢各地站點的信息。遠(yuǎn)程B/S服務(wù)體系結(jié)構(gòu)圖7所示。

4、系統(tǒng)實現(xiàn)

4.1登錄模塊

   登錄模塊是系統(tǒng)的門戶，本系統(tǒng)界面設(shè)置有新用戶登錄、注冊、賬號身份等功能。為了實現(xiàn)前端頁面和后端的數(shù)據(jù)交互，需要下載和配置Struts2文件。登錄模塊接收用戶登陸信號，利用判斷機(jī)制，確認(rèn)登錄的安全性，同時使用攔截器對賬號進(jìn)行攔截，主界面包含電站運行概況信息及其他功能選項。

4.2管理員模塊

   管理員利用權(quán)限設(shè)置不僅可以對自身信息進(jìn)行修改，對用戶資料進(jìn)行管理、修改，還可發(fā)送系統(tǒng)通告。當(dāng)公司或電站有重大事情或通知時，逐一通知是不可行的，管理人員可以上傳公告、修改公告和刪除公告，而普通用戶可以瀏覽和下載公告。工作人員是該系統(tǒng)的主要對象，主要負(fù)責(zé)光伏電站平臺的運行和維護(hù)，需要及時監(jiān)察電站的基本設(shè)備狀態(tài)信息、告警系統(tǒng)、實時數(shù)據(jù)、故障信息數(shù)據(jù)、檢測數(shù)據(jù)和警報信息。

4.3監(jiān)控功能模塊

   本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)控功能主要分為兩大類：實時數(shù)據(jù)監(jiān)控和歷史數(shù)據(jù)監(jiān)控。實時數(shù)據(jù)監(jiān)控主要展現(xiàn)出電站實時運行數(shù)據(jù)信息，用戶可以按照自身需求對電站相關(guān)信息進(jìn)行訪問。實時數(shù)據(jù)由采集設(shè)備得到并寫入到數(shù)據(jù)庫中，當(dāng)用戶發(fā)送實時數(shù)據(jù)請求時再對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)用。歷史數(shù)據(jù)監(jiān)控是指系統(tǒng)可以調(diào)用歷史云端數(shù)據(jù)，進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)分析。設(shè)備信息表查詢主要顯示子系統(tǒng)并網(wǎng)電站設(shè)備的信息，顯示站內(nèi)直流柜、逆變器、高壓柜等設(shè)備信息運行信息，其界面如圖8所示。

   另外，系統(tǒng)具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)圖形化功能，從數(shù)據(jù)庫中提取出功率數(shù)據(jù)，由相關(guān)的圖形設(shè)備接口和Java插件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。比如：將功率信息處理后生成功率曲線圖，觀察和分析并網(wǎng)發(fā)電所輸出的功率隨時間變化的趨勢。該功能不僅可查詢當(dāng)天的數(shù)據(jù)，也可以查詢歷史數(shù)據(jù)，用戶可根據(jù)日歷表來選擇想要查詢的時間和站點，如圖9所示。

   圖10為2016年8月的月發(fā)電功率柱狀圖，以天為單位統(tǒng)計月功率輸出情況。通過月功率曲線進(jìn)行光伏發(fā)電系統(tǒng)日、月、年的功率對比分析，以提高系統(tǒng)的分析和顯示能力。總站信息匯集了所有接入子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)并提供進(jìn)入分站信息的接口，其顯示如圖11所示。

   報警查詢主要以表格的形式顯示報警時間、位置、是否解決、故障等信息，可以分別按報警信息和報警狀態(tài)查詢。針對設(shè)備的電流過大或發(fā)電功率驟然下降等情況，給出報警提示。

5、安科瑞分布式光伏運維云平臺介紹

5.1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。

5.2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。

5.3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(jìn)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。

5.4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）。

5.4.1光伏發(fā)電

5.4.1.1綜合看板

●顯示所有光伏電站的數(shù)量，裝機(jī)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

5.4.1.2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(bǔ)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)。

5.4.1.3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。

5.4.1.4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。

5.4.1.5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

5.4.1.6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。

5.4.1.7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。

5.4.2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(jìn)行分級處理，記錄報警內(nèi)容，發(fā)生時間以及確認(rèn)狀態(tài)。

5.4.3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。

5.5系統(tǒng)硬件配置

5.5.1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(jī)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(hù)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：

5.5.2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(zhǔn)。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(biāo)準(zhǔn)、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(biāo)準(zhǔn)。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(yuǎn)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(bǔ)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(hù)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：

5.5.310kV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(bǔ)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)容量比較大，涉及到的保護(hù)和測控設(shè)備比較多，主要如下表：

6、結(jié)束語

   針對目前的光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)在大規(guī)模光伏電站并網(wǎng)監(jiān)控方面存在的不足，本文提出了基于云平臺的光伏發(fā)電系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)平臺。通過分析現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)采用的技術(shù)架構(gòu)，充分利用云技術(shù)的集中處理和存儲擴(kuò)展性，降低了硬件設(shè)施的經(jīng)濟(jì)成本，有利于后期系統(tǒng)的維護(hù)等特點。通過分析光伏監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集模塊、研究光伏電站逆變器通訊、環(huán)境監(jiān)測儀、數(shù)據(jù)集中器等硬件結(jié)構(gòu)以及通信連接方法，設(shè)計了基于Modbus通信協(xié)議的上位機(jī)與各設(shè)備間的主從控制系統(tǒng)，達(dá)到將采集模塊采集的數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)以及云平臺的目的。最后基于實際光伏電站的應(yīng)用驗證了系統(tǒng)的可行性與可靠性

【參考文獻(xiàn)】

[1]馬立紅，方連航，龐松嶺，錢欣，程述成，蔡昌春.基于云平臺的光伏監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].信息技術(shù)，2019年第1期

[2]金紅光，隋軍．可再生能源的熱利用與綜合利用[J].中國科學(xué)院院刊，2016,31（2）：208-215

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

作者簡介：

胡燁，女，本科，江蘇安科瑞電器制造有限公司，主要從事智能電網(wǎng)供配電相關(guān)的研究和應(yīng)用