淺析分布式光伏發(fā)電與充換電站的建議

任運(yùn)業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

摘要：為了推動光伏發(fā)電和電動汽車的發(fā)展，在土地資源日益緊缺的城市區(qū)域，需合理共享現(xiàn)有土地資源，實(shí)現(xiàn)資源大化利用。城市變電站由于其合理的分布密度以及便利的接入條件，對于建設(shè)分布式光伏發(fā)電、充換電站具有很好的優(yōu)勢。可利用變電站舊站改造以及新建的機(jī)會，在變電站內(nèi)配套建設(shè)分布式光伏發(fā)電與充換電站。針對“變電站+分布式光伏發(fā)電+充換電站"的能源互補(bǔ)建設(shè)模式，結(jié)合具體工程實(shí)例，講述設(shè)計(jì)原理，為這種創(chuàng)新建設(shè)模式提供一份參考。

關(guān)鍵詞：分布式光伏發(fā)電；充換電站；變電站；電動汽車

0引言

出于對能源緊缺和環(huán)境保護(hù)的重視，能耗低、無污染、噪聲低的電動汽車受到愈來愈多的鼓勵和支持，但是續(xù)航里程和充電便捷性構(gòu)成了純電動汽車發(fā)展的兩大瓶頸。充換電站、充電樁等充換電設(shè)施是電動汽車發(fā)展中必bu可少的基礎(chǔ)設(shè)施，其重要性日漸突出。城市大型充換電站高昂的前期建設(shè)成本也是阻礙電動汽車普及和發(fā)展的一個因素。與變電站相結(jié)合的建設(shè)，可以合理降低建設(shè)運(yùn)營成本，為推動電動汽車的發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。光伏發(fā)電作為一種重要的綠色清潔分布式能源也逐漸由獨(dú)立系統(tǒng)朝大規(guī)模并網(wǎng)系統(tǒng)方向發(fā)展。同時，分布式發(fā)電具有占地小、投資少、建設(shè)周期短等特點(diǎn)，近些年得到了大規(guī)模的發(fā)展。本文利用變電站舊站改造的機(jī)會，在變電站中加入分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)、充換電站，踐行了綠色、環(huán)保、節(jié)能的發(fā)展理念，取得了可復(fù)制推廣的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，前景十分廣闊。

1主要建設(shè)原則

我分布式光伏發(fā)電建設(shè)思路：可以根據(jù)太陽光照條件因地制宜地充分利用太陽能，當(dāng)?shù)厥褂谩?dāng)?shù)夭⒕W(wǎng)，有效解決了光伏發(fā)電的并網(wǎng)問題，以及長距離輸電的損耗問題。

主要電氣設(shè)備一般包括光伏電池組件、逆變器、匯流箱、交流配電柜等。通過合理布置光伏板，使光伏電池組件更好地接收太陽光照射，將太陽能轉(zhuǎn)化為直流電能。根據(jù)逆變器輸入回路MPPT及電壓、電流限制，合理對光伏電池組件組串，接入逆變器。由逆變器將直流輸入電源逆變成交流電源。逆變器輸出電源通過匯流箱、交流配電柜、變壓器等，根據(jù)分布式光伏發(fā)電量的大小，合理選擇并網(wǎng)電壓等級，按照就近使用的原則接入電網(wǎng)。充換電站建設(shè)：需要根據(jù)充電站規(guī)模合理布置充電樁車位，并設(shè)置換電池車位，更好地滿足快速充電的需求。

充換電站在建設(shè)時可綜合考慮屋面光伏的布置，在建設(shè)時增設(shè)光伏組件固定所需的基礎(chǔ)埋件，并滿足安裝組件設(shè)備等荷載要求，為后期組件的安裝提供便利的條件。充換電站一般選用非車載快充，需要配套建設(shè)1臺箱式配電站，10kV外接電源接至箱式配電站內(nèi)10kV母線。箱式配電站內(nèi)設(shè)備包括10kV進(jìn)線柜、出線柜、變壓器，0.4kV進(jìn)線計(jì)量柜、低壓出線柜。低壓出線柜出線至戶外落地式配電柜，由配電柜分配充電樁及其他負(fù)荷用電。因充電樁采用高頻開關(guān)整流模式，可實(shí)現(xiàn)有源功率因數(shù)校正功能，因此，可不單獨(dú)設(shè)置濾波裝置及無功補(bǔ)償。充電站內(nèi)設(shè)置系統(tǒng)監(jiān)控、視頻監(jiān)控、火災(zāi)報警等，充電機(jī)內(nèi)配置交、直流電能表等計(jì)量計(jì)費(fèi)裝置。

2工程概況

本文以廣州某110kV變電站改造工程為依托，在該變電站改造之際，征得相關(guān)單位同意后，合理增設(shè)充換電站并配套建設(shè)分布式光伏發(fā)電。

分布式光伏發(fā)電具體設(shè)計(jì)過程如下：①經(jīng)過現(xiàn)場勘測及查看首期結(jié)構(gòu)資料，確定屋面荷載是否滿足本期加裝光伏板結(jié)構(gòu)要求，得知充換電站及部分配電裝置樓屋面可利用面積約900m2。②光伏組件選擇方面。通過對比幾種常用的太陽能電池，定于選用轉(zhuǎn)換效率高、性能穩(wěn)定、使用壽命長、故障率低且性價比高的容量為295Wp的單晶硅組件。③光伏組件布置方面。光伏組件在混凝土屋面沿南北向布置，并考慮屋面建筑物光照遮擋的因素，按當(dāng)?shù)毓庹諚l件佳傾角15°安裝，以大限度地利用太陽能。屋面可安裝360塊光伏組件，實(shí)現(xiàn)裝機(jī)容量為106.2kW。④逆變器的選擇方面。選用的逆變器需具有一定的環(huán)境適應(yīng)能力、抗干擾能力、過載能力、功率因素調(diào)整及各種保護(hù)功能。同時，需要實(shí)現(xiàn)畸變小、頻率波動小、交流輸出電壓穩(wěn)定、輸出效率高；低電壓穿越能力、孤島保護(hù)、低電壓穿越、短路保護(hù)等功能，內(nèi)部輸入側(cè)直流以及輸出側(cè)交流均需加裝防雷保護(hù)。外殼防護(hù)等級IP56、同時需要具備良好的環(huán)境溫度特性，即耐熱、耐雨、防老化以及高溫下較高的輸出效率。本工程選用2臺50kW逆變器，輸出380V交流電壓。⑤配電箱的選擇方面。配電箱內(nèi)部斷路器根據(jù)額定電壓、電流進(jìn)行選擇，并經(jīng)過短路校驗(yàn)。為了保護(hù)設(shè)備在遭受雷電或其他瞬時過電壓時免于損害，內(nèi)部需設(shè)置SPD防浪涌保護(hù)。同時由于避免瞬時故障導(dǎo)致斷路器跳閘，需設(shè)置自動重合閘電源保護(hù)器，可減少線路停電時間、次數(shù)、糾正誤跳閘，提高供電的可靠性。同時為計(jì)量光伏上網(wǎng)電量，需在配電箱內(nèi)配置三相計(jì)量表。由于本項(xiàng)目裝機(jī)容量小于1MW，選擇0.4kV電壓就近接入電網(wǎng)系統(tǒng)。配電箱接至充換電站箱式配電站內(nèi)0.4kV側(cè)，可實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電并網(wǎng)。⑥電纜的選擇及敷設(shè)。根據(jù)線路載流量大小合理選擇電纜截面，逆變器至配電箱之間電纜選用ZR-YJV22-0.6/1kV-4×35+1×16。配電箱至光伏并網(wǎng)柜之間電纜選用ZR-YJV22-0.6/1kV-4×70+1×35；光伏直流電纜選用光伏線纜PV1-F-1×4mm2。組件下方的線纜，直接用扎絲綁扎在支架上，無組件的地方槽盒內(nèi)敷設(shè)。在電纜槽盒內(nèi)敷設(shè)的線纜在進(jìn)入和引出槽盒時，需金屬管保護(hù)。槽盒內(nèi)電纜有高差處，應(yīng)防止電纜的拉斷，每隔1.5～2m用1～2mm厚的銅帶或鋁帶電纜卡固定1次，同時槽盒轉(zhuǎn)彎處需滿足電纜轉(zhuǎn)彎半徑的要求，并注意避免刮傷電纜防護(hù)外套，以保證電纜的安全穩(wěn)定運(yùn)行。⑦防火封堵設(shè)置。直流線纜與交流電纜分別設(shè)置獨(dú)立槽盒，同一槽盒里放置多層電纜，需用防火隔板隔開。電纜進(jìn)出防火槽盒需刷防火涂料，槽盒接頭處及中間段做防火封堵。電纜進(jìn)出配電柜設(shè)備底部及電纜溝、穿墻開孔處均需做好防火封堵。⑧接地設(shè)置。屋面光伏組件支架及屋面電纜槽盒、屋面逆變器、配電箱等金屬外殼需采用50×5鍍鋅扁鋼可靠焊接，形成等電位接地網(wǎng)。并沿建筑物墻面向下每隔20m明敷接地引下線，引下線敷設(shè)至地面以下與建筑物水平接地網(wǎng)連接，并在連接處設(shè)置L=2.5m垂直接地極；使接地電阻值滿足小于4Ω。如果不能滿足，則需要增加降阻劑或?qū)⒔拥鼐W(wǎng)引至電阻率較低的地方。

充換電站具體設(shè)計(jì)過程如下：①根據(jù)充換電站建筑規(guī)模，共設(shè)置5個充電車位，1個換電車位；電池充電可在電荷低谷期進(jìn)行，避開負(fù)荷高峰期合理降低電力成本。②充電樁的選擇方面。為了滿足更多電動車用戶的需求，本項(xiàng)目選擇可以快充的落地式直流充電樁。充電樁外殼防護(hù)等級為IP54、耐熱、防潮、耐低溫、耐老化、耐撞擊，良好的絕緣特性，外殼及電纜都要具有阻燃性能。本項(xiàng)目選用配置5臺60kW非車載一體式充電機(jī)，充電機(jī)主要技術(shù)參數(shù)為額定功率60kW、輸出電壓350～700V、輸出電流2～120A、功率因素≥0.98、效率≥0.93.同時，充電機(jī)內(nèi)配備直流電能表，電度計(jì)量表準(zhǔn)確等級不低于1.0級同時應(yīng)具備分時計(jì)費(fèi)功能。③箱式配電站的選型及布置。依據(jù)充換電站用電負(fù)荷以及光伏發(fā)電量，本工程選用1臺400kVA的干式變壓器，10kV側(cè)選用負(fù)荷開關(guān)柜配置1臺10kV進(jìn)線柜、1臺出線柜，形成單母線接線。0.4kV側(cè)配置1臺進(jìn)線計(jì)量柜、2臺低壓出線柜，采用固定式低壓柜單母線接線。1臺出線柜接至充電站內(nèi)充電機(jī)配電柜、1臺低壓出線柜作為光伏并網(wǎng)柜。箱式配電站內(nèi)配套設(shè)置直流屏以及DTU等二次保護(hù)及自動化設(shè)備。箱式配電站設(shè)置在充換電站旁，周圍設(shè)置護(hù)欄，外殼防護(hù)等級為IP54。④戶外落地式配電柜的選擇。額定輸入電壓Un=AC380V，額定輸入電流In=630A，防護(hù)等級為IP54。柜內(nèi)開關(guān)設(shè)置為1進(jìn)9出，根據(jù)配電設(shè)備選型原則選定各路開關(guān)大小。配電柜設(shè)置在箱式配電站旁，聯(lián)絡(luò)低壓出線柜與充電樁，為充電樁提供電源。⑤電纜的選擇。低壓出線柜至配電柜采用2根ZR-YJV22-4×120+1×70截面電纜埋管敷設(shè)；配電柜至各充電樁電纜選用ZR-YJV22-4×35+1×16截面電纜沿電纜溝敷設(shè)；其他站用電回路電纜截面根據(jù)電流大小配置。⑥其他配套建設(shè)內(nèi)容。照明、通風(fēng)、空調(diào)、充電監(jiān)控、視頻監(jiān)控、火災(zāi)報警、通信等功能需同時配套建設(shè)。充換電站、分布式光伏發(fā)電接入系統(tǒng)配電接線圖如圖1所示。

3Acrel-2000MG充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)

3.1平臺概述

Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)，是我司根據(jù)新型電力系統(tǒng)下微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)與微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的要求，總結(jié)國內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，專門研制出的企業(yè)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)滿足光伏系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電、儲能系統(tǒng)以及充電站的接入，*進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析，直接監(jiān)視光伏、風(fēng)能、儲能系統(tǒng)、充電站運(yùn)行狀態(tài)及健康狀況，是一個集監(jiān)控系統(tǒng)、能量管理為一體的管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)在安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上以經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行為目標(biāo)，促進(jìn)可再生能源應(yīng)用，提高電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性、補(bǔ)償負(fù)荷波動；有效實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負(fù)荷，提高電力設(shè)備運(yùn)行效率、降低供電成本。為企業(yè)微電網(wǎng)能量管理提供安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了全新的解決方案。

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)應(yīng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，整個能量管理系統(tǒng)在物理上分為三個層：設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通信層和站控層。站級通信網(wǎng)絡(luò)采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)及TCP/IP通信協(xié)議，物理媒介可以為光纖、網(wǎng)線、屏蔽雙絞線等。系統(tǒng)支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。

3.2平臺適用場合

系統(tǒng)可應(yīng)用于城市、高速公路、工業(yè)園區(qū)、工商業(yè)區(qū)、居民區(qū)、智能建筑、海島、無電地區(qū)可再生能源系統(tǒng)監(jiān)控和能量管理需求。

3.3系統(tǒng)架構(gòu)

本平臺采用分層分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，即站控層、網(wǎng)絡(luò)層和設(shè)備層，詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下：

圖1典型微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)組網(wǎng)方式

4充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)解決方案

4.1實(shí)時監(jiān)測

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)人機(jī)界面友好，應(yīng)能夠以系統(tǒng)一次電氣圖的形式直觀顯示各電氣回路的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時監(jiān)測光伏、風(fēng)電、儲能、充電站等各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各回路斷路器、隔離開關(guān)等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號。其中，各子系統(tǒng)回路電參量主要有：相電壓、線電壓、三相電流、有功/無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、有功/無功電度、頻率和正向有功電能累計(jì)值；狀態(tài)參數(shù)主要有：開關(guān)狀態(tài)、斷路器故障脫扣告警等。

系統(tǒng)應(yīng)可以對分布式電源、儲能系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電管理，使管理人員實(shí)時掌握發(fā)電單元的出力信息、收益信息、儲能荷電狀態(tài)及發(fā)電單元與儲能單元運(yùn)行功率設(shè)置等。

系統(tǒng)應(yīng)可以對儲能系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)管理，能夠根據(jù)儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進(jìn)行及時告警，并支持定期的電池維護(hù)。

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)界面包括系統(tǒng)主界面，包含微電網(wǎng)光伏、風(fēng)電、儲能、充電站及總體負(fù)荷組成情況，包括收益信息、天氣信息、節(jié)能減排信息、功率信息、電量信息、電壓電流情況等。根據(jù)不同的需求，也可將充電，儲能及光伏系統(tǒng)信息進(jìn)行顯示。

圖1系統(tǒng)主界面

子界面主要包括系統(tǒng)主接線圖、光伏信息、風(fēng)電信息、儲能信息、充電站信息、通訊狀況及一些統(tǒng)計(jì)列表等。

4.1.1光伏界面

圖2光伏系統(tǒng)界面

本界面用來展示對光伏系統(tǒng)信息，主要包括逆變器直流側(cè)、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測及報警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及分析、并網(wǎng)柜電力監(jiān)測及發(fā)電量統(tǒng)計(jì)、電站發(fā)電量年有效利用小時數(shù)統(tǒng)計(jì)、發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)、碳減排統(tǒng)計(jì)、輻照度/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時對系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。

4.1.2儲能界面

圖3儲能系統(tǒng)界面

本界面主要用來展示本系統(tǒng)的儲能裝機(jī)容量、儲能當(dāng)前充放電量、收益、SOC變化曲線以及電量變化曲線。

圖4儲能系統(tǒng)PCS參數(shù)設(shè)置界面

本界面主要用來展示對PCS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，包括開關(guān)機(jī)、運(yùn)行模式、功率設(shè)定以及電壓、電流的限值。

圖5儲能系統(tǒng)BMS參數(shù)設(shè)置界面

本界面用來展示對BMS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，主要包括電芯電壓、溫度保護(hù)限值、電池組電壓、電流、溫度限值等。

圖6儲能系統(tǒng)PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)等。

圖7儲能系統(tǒng)PCS交流側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS交流側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)、溫度值等。同時針對交流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。

圖8儲能系統(tǒng)PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括電壓、電流、功率、電量等。同時針對直流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。

圖9儲能系統(tǒng)PCS狀態(tài)界面

本界面用來展示對PCS狀態(tài)信息，主要包括通訊狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、STS運(yùn)行狀態(tài)及STS故障告警等。

圖10儲能電池狀態(tài)界面

本界面用來展示對BMS狀態(tài)信息，主要包括儲能電池的運(yùn)行狀態(tài)、系統(tǒng)信息、數(shù)據(jù)信息以及告警信息等，同時展示當(dāng)前儲能電池的SOC信息。

圖11儲能電池簇運(yùn)行數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對電池簇信息，主要包括儲能各模組的電芯電壓與溫度，并展示當(dāng)前電芯的電壓、溫度值及所對應(yīng)的位置。

4.1.3風(fēng)電界面

圖12風(fēng)電系統(tǒng)界面

本界面用來展示對風(fēng)電系統(tǒng)信息，主要包括逆變控制一體機(jī)直流側(cè)、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測及報警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及分析、電站發(fā)電量年有效利用小時數(shù)統(tǒng)計(jì)、發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)、碳減排統(tǒng)計(jì)、風(fēng)速/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時對系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。

4.1.4充電站界面

圖13充電站界面

本界面用來展示對充電站系統(tǒng)信息，主要包括充電站用電總功率、交直流充電站的功率、電量、電量費(fèi)用，變化曲線、各個充電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)等。

4.1.5視頻監(jiān)控界面

圖14微電網(wǎng)視頻監(jiān)控界面

本界面主要展示系統(tǒng)所接入的視頻畫面，且通過不同的配置，實(shí)現(xiàn)預(yù)覽、回放、管理與控制等。

4.1.6發(fā)電預(yù)測

系統(tǒng)應(yīng)可以通過歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、實(shí)測數(shù)據(jù)、未來天氣預(yù)測數(shù)據(jù)，對分布式發(fā)電進(jìn)行短期、超短期發(fā)電功率預(yù)測，并展示合格率及誤差分析。根據(jù)功率預(yù)測可進(jìn)行人工輸入或者自動生成發(fā)電計(jì)劃，便于用戶對該系統(tǒng)新能源發(fā)電的集中管控。

圖15光伏預(yù)測界面

4.1.7策略配置

系統(tǒng)應(yīng)可以根據(jù)發(fā)電數(shù)據(jù)、儲能系統(tǒng)容量、負(fù)荷需求及分時電價信息，進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行模式的設(shè)置及不同控制策略配置。如削峰填谷、周期計(jì)劃、需量控制、防逆流、有序充電、動態(tài)擴(kuò)容等。

具體策略根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況（如儲能柜數(shù)量、負(fù)載功率、光伏系統(tǒng)能力等）進(jìn)行接口適配和策略調(diào)整，同時支持定制化需求。

圖16策略配置界面

4.1.8運(yùn)行報表

應(yīng)能查詢各子系統(tǒng)、回路或設(shè)備*時間的運(yùn)行參數(shù)，報表中顯示電參量信息應(yīng)包括：各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無功功率、正向有功電能、尖峰平谷時段電量等。

圖17運(yùn)行報表

4.1.9實(shí)時報警

應(yīng)具有實(shí)時報警功能，系統(tǒng)能夠?qū)Ω髯酉到y(tǒng)中的逆變器、雙向變流器的啟動和關(guān)閉等遙信變位，及設(shè)備內(nèi)部的保護(hù)動作或事故跳閘時應(yīng)能發(fā)出告警，應(yīng)能實(shí)時顯示告警事件或跳閘事件，包括保護(hù)事件名稱、保護(hù)動作時刻；并應(yīng)能以彈窗、聲音、短信和電話等形式通知相關(guān)人員。

圖18實(shí)時告警

4.1.10歷史事件查詢

應(yīng)能夠?qū)b信變位，保護(hù)動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電芯溫度（鋰離子電池）、壓力（液流電池）、光照、風(fēng)速、氣壓越限等事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

圖19歷史事件查詢

4.1.11電能質(zhì)量監(jiān)測

應(yīng)可以對整個微電網(wǎng)系統(tǒng)的電能質(zhì)量包括穩(wěn)態(tài)狀態(tài)和暫態(tài)狀態(tài)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測，使管理人員實(shí)時掌握供電系統(tǒng)電能質(zhì)量情況，以便及時發(fā)現(xiàn)和消除供電不穩(wěn)定因素。

1）在供電系統(tǒng)主界面上應(yīng)能實(shí)時顯示各電能質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)的監(jiān)測裝置通信狀態(tài)、各監(jiān)測點(diǎn)的A/B/C相電壓總畸變率、三相電壓不平衡度*和正序/負(fù)序/零序電壓值、三相電流不平衡度*和正序/負(fù)序/零序電流值；

2）諧波分析功能：系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)時顯示A/B/C三相電壓總諧波畸變率、A/B/C三相電流總諧波畸變率、奇次諧波電壓總畸變率、奇次諧波電流總畸變率、偶次諧波電壓總畸變率、偶次諧波電流總畸變率；應(yīng)能以柱狀圖展示2-63次諧波電壓含有率、2-63次諧波電壓含有率、0.5～63.5次間諧波電壓含有率、0.5～63.5次間諧波電流含有率；

3）電壓波動與閃變：系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相電壓波動值、A/B/C三相電壓短閃變值、A/B/C三相電壓長閃變值；應(yīng)能提供A/B/C三相電壓波動曲線、短閃變曲線和長閃變曲線；應(yīng)能顯示電壓偏差與頻率偏差；

4）功率與電能計(jì)量：系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相有功功率、無功功率和視在功率；應(yīng)能顯示三相總有功功率、總無功功率、總視在功率和總功率因素；應(yīng)能提供有功負(fù)荷曲線，包括日有功負(fù)荷曲線（折線型）和年有功負(fù)荷曲線（折線型）；

5）電壓暫態(tài)監(jiān)測：在電能質(zhì)量暫態(tài)事件如電壓暫升、電壓暫降、短時中斷發(fā)生時，系統(tǒng)應(yīng)能產(chǎn)生告警，事件能以彈窗、閃爍、聲音、短信、電話等形式通知相關(guān)人員；系統(tǒng)應(yīng)能查看相應(yīng)暫態(tài)事件發(fā)生前后的波形。

6）電能質(zhì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：系統(tǒng)應(yīng)能顯示1min統(tǒng)計(jì)整2h存儲的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，包括均值、*值、*值、95%概率值、方均根值。

7）事件記錄查看功能：事件記錄應(yīng)包含事件名稱、狀態(tài)（動作或返回）、波形號、越限值、故障持續(xù)時間、事件發(fā)生的時間。

圖20微電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量界面

4.1.12遙控功能

應(yīng)可以對整個微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過管理系統(tǒng)的主界面完成遙控操作，并遵循遙控預(yù)置、遙控返校、遙控執(zhí)行的操作順序，可以及時執(zhí)行調(diào)度系統(tǒng)或站內(nèi)相應(yīng)的操作命令。

圖21遙控功能

4.1.13曲線查詢

應(yīng)可在曲線查詢界面，可以直接查看各電參量曲線，包括三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、SOC、SOH、充放電量變化等曲線。

圖22曲線查詢

4.1.14統(tǒng)計(jì)報表

具備定時抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的發(fā)電、用電、充放電情況，即該節(jié)點(diǎn)進(jìn)線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計(jì)分析報表。對微電網(wǎng)與外部系統(tǒng)間電能量交換進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；對系統(tǒng)運(yùn)行的節(jié)能、收益等分析；具備對微電網(wǎng)供電可靠性分析，包括年停電時間、年停電次數(shù)等分析；具備對并網(wǎng)型微電網(wǎng)的并網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行電能質(zhì)量分析。

圖23統(tǒng)計(jì)報表

4.1.15網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

系統(tǒng)支持實(shí)時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；可在線診斷設(shè)備通信狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時能自動在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。

圖24微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)浣缑?/p>

本界面主要展示微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)洌ㄏ到y(tǒng)的組成內(nèi)容、電網(wǎng)連接方式、斷路器、表計(jì)等信息。

4.1.16通信管理

可以對整個微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備通信情況進(jìn)行管理、控制、數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)測。系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過管理系統(tǒng)的主程序右鍵打開通信管理程序，然后選擇通信控制啟動所有端口或某個端口，快速查看某設(shè)備的通信和數(shù)據(jù)情況。通信應(yīng)支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。

圖25通信管理

4.1.17用戶權(quán)限管理

應(yīng)具備設(shè)置用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如遙控操作，運(yùn)行參數(shù)修改等）。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。

圖26用戶權(quán)限

4.1.18故障錄波

應(yīng)可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時，自動準(zhǔn)確地記錄故障前、后過程的各相關(guān)電氣量的變化情況，通過對這些電氣量的分析、比較，對分析處理事故、判斷保護(hù)是否正確動作、提高電力系統(tǒng)安全運(yùn)行水平有著重要作用。其中故障錄波共可記錄16條，每條錄波可觸發(fā)6段錄波，每次錄波可記錄故障前8個周波、故障后4個周波波形，總錄波時間共計(jì)46s。每個采樣點(diǎn)錄波至少包含12個模擬量、10個開關(guān)量波形。

圖27故障錄波

4.1.19事故追憶

可以自動記錄事故時刻前后一段時間的所有實(shí)時掃描數(shù)據(jù)，包括開關(guān)位置、保護(hù)動作狀態(tài)、遙測量等，形成事故分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

用戶可自定義事故追憶的啟動事件，當(dāng)每個事件發(fā)生時，存儲事故qian10個掃描周期及事故后10個掃描周期的有關(guān)點(diǎn)數(shù)據(jù)。啟動事件和監(jiān)視的數(shù)據(jù)點(diǎn)可由用戶隨意修改。

4.2硬件及其配套產(chǎn)品

5結(jié)束語

本次在廣州某110kV變電站改造工程中配套建設(shè)充換電站及分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，響應(yīng)了發(fā)展清潔能源政策的號召，積極發(fā)展新能源，充分利用現(xiàn)有變電站屋頂、充換電站車棚屋頂建設(shè)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)。分布式光伏發(fā)電可就近補(bǔ)償充換電站內(nèi)用電，降低了光伏發(fā)電在變壓器升壓及長距離輸送中的損耗；同時，減少火力發(fā)電煤炭消耗量和二氧化碳排放量，實(shí)現(xiàn)能源“綠色發(fā)展"。充換電站的建設(shè)，由于充電樁選用直流快充技術(shù)，可以為電動汽車提供方便快捷的充電服務(wù)，合理緩解充電難、充電慢的問題。“變電站+分布式光伏發(fā)電+充換電站"的建設(shè)模式探索，為未來深入地研究新能源綜合建設(shè)模式提供了一個思路，建設(shè)經(jīng)驗(yàn)值得推廣。但在建設(shè)時，需合理評估其對電網(wǎng)及變電站帶來的影響，在保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定的前提下，合理展開綠色建設(shè)模式的探索與實(shí)踐。

【參考文獻(xiàn)】

【1】薛飛，雷憲章，張野飚，等.電動汽車與智能電網(wǎng)從V2G到B2G的全新結(jié)合模式［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2012,36(02):29-34.

【2】劉偉，彭冬，卜廣全，等.光伏發(fā)電接入智能配電網(wǎng)后的系統(tǒng)問題綜述［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2009,33(19):1-6.

【3】黃素麗,謝運(yùn)華,張楠.分布式光伏發(fā)電與充換電站在變電站內(nèi)建設(shè)的探索與實(shí)踐

【4】安科瑞高校綜合能效解決方案2022.5版.

【5】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊2022.05版.

作者介紹：
任運(yùn)業(yè)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。