论文部分内容阅读
摘要：目前国内光伏电站中的光伏发电子系统监控方案通常采用配置通信柜的方式来实现对该子系统的汇流箱、逆变器、箱变测控、计量表计等设备的通信及监控。然而通信柜，箱变测控等设备的市场价格较高，提升了整个光伏电站的项目成本，本文通过对海宁30MWp分布式光伏电站子系统监控的设计，提出优化方案，便于电站后期运维，降低项目成本。
关键词：分布式光伏；发电子系统；监控；优化
0 引言
太阳能作为一种开发潜力巨大的新能源和可再生能源受到国内外的空前重视，从能源供应安全和清洁利用的角度出发，世界各国正把太阳能的商业化开发和利用作为重要的发展趋势。太阳能光伏发电以其绿色、可持续等优点，被公认为21 世纪最重要、最有发展前途的能源之一。
光伏发电站主要分为大型集中式电站与分布式光伏电站。相比集中式电站而言，分布式光伏发电因在位置选取、电能传输与规划、数据监控等方面具备明显优势，于世界范围内得到了广泛应用。在欧洲，分布式光伏在整个光伏发电应用中的比例高达70%，这一比例在美国更是超过了83%，而中国目前这一比例还不足35%，因此，国内分布式光伏发电应用仍具有广阔的市场空间。
海宁30MW分布式光伏发电项目利用金山开发区多个企业工业厂房屋顶作为建设场地。由于该项目涉及到海宁星莹家具、浙江联鸿纤维科技等11个家工厂的近40个工业厂房屋顶，为了方便项目完工后的运维及项目建设成本的控制，因此该项目对光伏发电子系统监控方案提出更高要求，在这种情况下提出对海宁30MWp分布式光伏电站子系统监控的优化方案，降低项目成本，便于电站后期运维。
1分布式光伏发电子系统常规监控方案
目前国内光伏电站中的光伏发电子系统监控方案通常采用配置通信柜的方式来实现对该子系统的汇流箱、逆变器、箱变测控、计量表计等设备的通信及监控。通信柜主要包括通信管理机，光纤环网交换机，视频交换机，尾纤盒，柜体及附件等。如图1所示，光伏发电子系统的汇流箱、逆变器、箱变测控、计量表计等设备通过RS485现场总线的方式接入到通信管理机中通信，通信管理机再通过光纤环网交换机与其他子系统组成光纤环网接入到站控层监控系统。光伏场区枪机、球机等摄像机通过以太网总线的方式接入到视频交换机，与其他子系统组成光纤环网接入到站控层视频监控系统。
这种子系统监控方案是目前光伏电站主流的方式，涉及到的设备厂家众多，通信线缆多，项目造价成本较高，而且对电站的运维人员技术要求提出更高要求。
图1 分布式光伏发电子系统常规监控方案
2 设计优化后分布式光伏电站子系统监控方案
海宁30MWp分布式光伏发电项目由于及到海宁星莹家具、浙江联鸿纤维科技等11个家工厂的近40个工业厂房屋顶，为了便于项目建成后运维方便及项目建设成本的控制，在这种情况下提出对海宁30MWp分布式光伏电站子系统监控的优化方案，降低项目成本，便于电站后期运维。
在项目设计过程中，通过与多个设备厂家进行技术咨询及交流发现，目前市场上有一种新产品——光伏发电单元智能监控装置。该装置其不仅具备箱变的保护、测控和通讯功能，同时提供了8路/16路RS485通信接口，支持MODBUS协议，可内置Zigbee无线通讯模块，实现发电单元内逆变器、智能汇流箱、计量表计等设备的接入，同时内置光电转换模块，可通过光纤环网接入光伏电站的监控系统，实现与站控层监控系统的通信。装置在功能上相当于通信管理机、光纤环网交换机、箱变测控装置加通信柜，在功能上可根据不同的项目需求进行配置，选配不同的模块插件，而一体化的功能设计不仅具有体积小、中转接线少、安装方便的优点，而且投资小，集成度高，通信方式灵活。
图2海宁项目光伏发电单元智能监控装置功能配置图
图2为海宁项目光伏发电单元智能监控装置功能配置图，从图中可以看该装置具备箱变测控的电压电流信号输入及控制输出，同时还具有16路RS485通信接口，提供了6路以太网电口及4对光纤接口。
图3优化后发电子系统监控方案
图3为设计优化采用光伏发电单元智能监控装置后的海宁项目光伏发电发电子系统监控方案，从图中可以看出，设计采用光伏发电单元智能监控装置，可以代替原有箱变测控、通信管理机、光纤环网交换机等设备。该智能装置可以采用箱变低压室就地安装，安装维护方便，无需柜体，中转接线少。
3 优化方案的预期效益
对比海宁30MWp分布式光伏发电项目分别采用常规方案和优化方案的设备成本：
经过对比看出，设计优化采用光伏发电单元智能监控装置代替原有通信柜的方案设备成本能够节约72.8万元，能够有效节约项目成本。如果算上设备的安装费用，由于常规方案比优化方案设备多，其安装成本亦高于优化方案。而且优化方案仅采用一家公司的光伏发电单元智能监控装置，相比常规方案通信管理机，箱变测控等几家公司的设备，减少了通信中断的故障点及运维人员的工作量，同时运维人员只需熟练掌握该光伏发电单元智能监控装置即可。
4结束语
该项目建成以后，项目公司通过成本核算，该方案确实减少了项目成本，在整个项目过程中起到了降本增效的作用。且通过现场运维人员反馈情况来看，经过设计优化的分布式光伏电站子系统监控方案运行稳定，可靠。综上所述，设计优化采用光伏发电单元智能监控装置的分布式光伏电站子系统监控方案值得在以后大型集中式电站与分布式光伏电站借鉴与推广。
参考文献：
[1]寿挺，张思建.小型并网光伏电站智能监控系统的研究.中国电力，新能源，第45卷，第9期，2012
[2]谌贻华，谢建华等.大规模分布式光伏电站远程智能监控技术研究.软件，第32 卷第2 期，软件
关键词：分布式光伏；发电子系统；监控；优化
0 引言
太阳能作为一种开发潜力巨大的新能源和可再生能源受到国内外的空前重视，从能源供应安全和清洁利用的角度出发，世界各国正把太阳能的商业化开发和利用作为重要的发展趋势。太阳能光伏发电以其绿色、可持续等优点，被公认为21 世纪最重要、最有发展前途的能源之一。
光伏发电站主要分为大型集中式电站与分布式光伏电站。相比集中式电站而言，分布式光伏发电因在位置选取、电能传输与规划、数据监控等方面具备明显优势，于世界范围内得到了广泛应用。在欧洲，分布式光伏在整个光伏发电应用中的比例高达70%，这一比例在美国更是超过了83%，而中国目前这一比例还不足35%，因此，国内分布式光伏发电应用仍具有广阔的市场空间。
海宁30MW分布式光伏发电项目利用金山开发区多个企业工业厂房屋顶作为建设场地。由于该项目涉及到海宁星莹家具、浙江联鸿纤维科技等11个家工厂的近40个工业厂房屋顶，为了方便项目完工后的运维及项目建设成本的控制，因此该项目对光伏发电子系统监控方案提出更高要求，在这种情况下提出对海宁30MWp分布式光伏电站子系统监控的优化方案，降低项目成本，便于电站后期运维。
1分布式光伏发电子系统常规监控方案
目前国内光伏电站中的光伏发电子系统监控方案通常采用配置通信柜的方式来实现对该子系统的汇流箱、逆变器、箱变测控、计量表计等设备的通信及监控。通信柜主要包括通信管理机，光纤环网交换机，视频交换机，尾纤盒，柜体及附件等。如图1所示，光伏发电子系统的汇流箱、逆变器、箱变测控、计量表计等设备通过RS485现场总线的方式接入到通信管理机中通信，通信管理机再通过光纤环网交换机与其他子系统组成光纤环网接入到站控层监控系统。光伏场区枪机、球机等摄像机通过以太网总线的方式接入到视频交换机，与其他子系统组成光纤环网接入到站控层视频监控系统。
这种子系统监控方案是目前光伏电站主流的方式，涉及到的设备厂家众多，通信线缆多，项目造价成本较高，而且对电站的运维人员技术要求提出更高要求。
图1 分布式光伏发电子系统常规监控方案
2 设计优化后分布式光伏电站子系统监控方案
海宁30MWp分布式光伏发电项目由于及到海宁星莹家具、浙江联鸿纤维科技等11个家工厂的近40个工业厂房屋顶，为了便于项目建成后运维方便及项目建设成本的控制，在这种情况下提出对海宁30MWp分布式光伏电站子系统监控的优化方案，降低项目成本，便于电站后期运维。
在项目设计过程中，通过与多个设备厂家进行技术咨询及交流发现，目前市场上有一种新产品——光伏发电单元智能监控装置。该装置其不仅具备箱变的保护、测控和通讯功能，同时提供了8路/16路RS485通信接口，支持MODBUS协议，可内置Zigbee无线通讯模块，实现发电单元内逆变器、智能汇流箱、计量表计等设备的接入，同时内置光电转换模块，可通过光纤环网接入光伏电站的监控系统，实现与站控层监控系统的通信。装置在功能上相当于通信管理机、光纤环网交换机、箱变测控装置加通信柜，在功能上可根据不同的项目需求进行配置，选配不同的模块插件，而一体化的功能设计不仅具有体积小、中转接线少、安装方便的优点，而且投资小，集成度高，通信方式灵活。
图2海宁项目光伏发电单元智能监控装置功能配置图
图2为海宁项目光伏发电单元智能监控装置功能配置图，从图中可以看该装置具备箱变测控的电压电流信号输入及控制输出，同时还具有16路RS485通信接口，提供了6路以太网电口及4对光纤接口。
图3优化后发电子系统监控方案
图3为设计优化采用光伏发电单元智能监控装置后的海宁项目光伏发电发电子系统监控方案，从图中可以看出，设计采用光伏发电单元智能监控装置，可以代替原有箱变测控、通信管理机、光纤环网交换机等设备。该智能装置可以采用箱变低压室就地安装，安装维护方便，无需柜体，中转接线少。
3 优化方案的预期效益
对比海宁30MWp分布式光伏发电项目分别采用常规方案和优化方案的设备成本：
经过对比看出，设计优化采用光伏发电单元智能监控装置代替原有通信柜的方案设备成本能够节约72.8万元，能够有效节约项目成本。如果算上设备的安装费用，由于常规方案比优化方案设备多，其安装成本亦高于优化方案。而且优化方案仅采用一家公司的光伏发电单元智能监控装置，相比常规方案通信管理机，箱变测控等几家公司的设备，减少了通信中断的故障点及运维人员的工作量，同时运维人员只需熟练掌握该光伏发电单元智能监控装置即可。
4结束语
该项目建成以后，项目公司通过成本核算，该方案确实减少了项目成本，在整个项目过程中起到了降本增效的作用。且通过现场运维人员反馈情况来看，经过设计优化的分布式光伏电站子系统监控方案运行稳定，可靠。综上所述，设计优化采用光伏发电单元智能监控装置的分布式光伏电站子系统监控方案值得在以后大型集中式电站与分布式光伏电站借鉴与推广。
参考文献：
[1]寿挺，张思建.小型并网光伏电站智能监控系统的研究.中国电力，新能源，第45卷，第9期，2012
[2]谌贻华，谢建华等.大规模分布式光伏电站远程智能监控技术研究.软件，第32 卷第2 期，软件