光伏儲(chǔ)能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘要：隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步袁電力生產(chǎn)模式和策略發(fā)生了重要轉(zhuǎn)變?cè)夥l(fā)電技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用遙在這一基礎(chǔ)上袁如何提升光伏儲(chǔ)能控制系統(tǒng)的性能袁使光伏發(fā)電技術(shù)得到 發(fā)展袁已成為技術(shù)攻關(guān)的重要方向遙以光伏儲(chǔ)能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求作為切入點(diǎn)袁從總體設(shè)計(jì)思路堯多電源模塊設(shè)計(jì)堯電池管理模塊設(shè)計(jì)堯儲(chǔ)能模塊設(shè)計(jì)堯電能質(zhì)量管理模塊設(shè)計(jì)等方面介紹了其設(shè)計(jì)規(guī)劃方案袁并分析了光伏儲(chǔ)能控制系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保效果袁以期為相關(guān)人員提供參考遙

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電；光伏儲(chǔ)能控制系統(tǒng)；節(jié)能環(huán)保；設(shè)計(jì)

0引言

相較于傳統(tǒng)的化學(xué)能發(fā)電模式而言，光伏發(fā)電具有清潔無(wú)*染、系統(tǒng)配置簡(jiǎn)便、空間利用率高、建設(shè)周期短以及較高的電能轉(zhuǎn)化效率等優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，技術(shù)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)充分認(rèn)識(shí)到光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中光伏儲(chǔ)能控制系統(tǒng)的重要意義和作用，并結(jié)合實(shí)際需求對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化，使其能夠更好地為光伏發(fā)電的應(yīng)用與推廣提供支持，減少光伏發(fā)電受到環(huán)境因素帶來(lái)的影響，提升供電穩(wěn)定性。

1光伏儲(chǔ)能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求

1.1靈活的拓展性

在光伏儲(chǔ)能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建設(shè)的過(guò)程中，應(yīng)考慮靈活拓展的需求。技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)整合發(fā)電信息協(xié)調(diào)、電能儲(chǔ)運(yùn)、電能質(zhì)量監(jiān)控與電能生產(chǎn)優(yōu)化等多項(xiàng)功能，并確保光伏儲(chǔ)能控制系統(tǒng)能夠依托技術(shù)發(fā)展路線和趨勢(shì)進(jìn)行多角度迭代，強(qiáng)化其對(duì)差異化負(fù)荷環(huán)境的適應(yīng)能力，有*提升光伏儲(chǔ)能控制系統(tǒng)整體性能，助推光伏發(fā)電工作的健康發(fā)展。

1.2分布式調(diào)度

為了充分降低發(fā)電成本，提升光伏儲(chǔ)能控制系統(tǒng)運(yùn)行性能，技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮到分布式調(diào)度的設(shè)計(jì)需求，優(yōu)化 控制芯片，有*強(qiáng)化系統(tǒng)的運(yùn)行效率[1]。

1.3無(wú)縫離網(wǎng)切換

確保光伏儲(chǔ)能控制系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性是系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員需要關(guān)注的重*問(wèn)題。在針對(duì)該系統(tǒng)功能模塊進(jìn)行配置與設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)使其具備無(wú)縫離網(wǎng)切換的特點(diǎn)，減少系統(tǒng)切換過(guò)程中對(duì)所涉及的相關(guān)儀器設(shè)備的不良影響，從而提升整體供電效果。

1.4具備較高的環(huán)保效益與經(jīng)濟(jì)效益

為了有*適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展特性和要求，在針對(duì)光伏儲(chǔ)能控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)其節(jié)能環(huán)保的相關(guān)性能，針對(duì)其在特定負(fù)荷環(huán)境下的消耗情況進(jìn)行跟蹤監(jiān)控，盡可能確保系統(tǒng)的運(yùn)行達(dá)到低碳環(huán)保的目標(biāo)，杜絕能源浪費(fèi)現(xiàn)象的出現(xiàn)，為整個(gè)光伏發(fā)電領(lǐng)域經(jīng)濟(jì)效益的不斷提升做出相應(yīng)的貢獻(xiàn)。

2光伏儲(chǔ)能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

規(guī)劃方案待需求分析完成后，技術(shù)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)結(jié)合實(shí)際開(kāi)展對(duì)光伏儲(chǔ)能控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)工作，具體涵蓋以下5個(gè)方面。

2.1總體設(shè)計(jì)思路

為了使光伏儲(chǔ)能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求得到充分落實(shí)，有*提升光伏儲(chǔ)能控制系統(tǒng)的運(yùn)行性能以及運(yùn)行成效，技術(shù)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)針對(duì)其總體設(shè)計(jì)思路進(jìn)行 分析與整合，從而使后續(xù)設(shè)計(jì)工作能夠朝著更加 完善的方向開(kāi)展，有*實(shí)現(xiàn)光伏儲(chǔ)能控制系統(tǒng)低碳高*的運(yùn)行發(fā)展目標(biāo)。

從結(jié)構(gòu)形態(tài)層面來(lái)看，技術(shù)團(tuán)隊(duì)在針對(duì)光伏儲(chǔ)能控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)確保整體結(jié)構(gòu)涵蓋了多電源模塊、電池管理模塊、儲(chǔ)能模塊以及電能質(zhì)量管理模塊，并依托快速開(kāi)關(guān)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行控制，使光伏發(fā)電所生產(chǎn)出的電能得到更加穩(wěn)定的儲(chǔ)存，并為相關(guān)用戶提供送電服務(wù)。本文以某加油站光伏儲(chǔ)能控制系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目為例進(jìn)行介紹，在該項(xiàng)目當(dāng)中光伏發(fā)電面積為400m2，光伏功率為30kWp，預(yù)計(jì)發(fā)電量為29000kW·h/a，選用40kW的光伏逆變器。某加油站光伏儲(chǔ)能控制系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示

2.2多電源模塊設(shè)計(jì)

2.3電池管理模塊設(shè)計(jì)

為了使光伏儲(chǔ)能控制系統(tǒng)中的電池組能夠更加充分地發(fā)揮出相關(guān)性能，使其能夠進(jìn)一步按需實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電的電能調(diào)配目標(biāo)，需要基于技術(shù)需求以及項(xiàng)目特點(diǎn)針對(duì)電池管理模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)與規(guī)劃。

2.4儲(chǔ)能模塊設(shè)計(jì)

為了有*提升光伏儲(chǔ)能控制系統(tǒng)運(yùn)行性能，技術(shù)團(tuán)隊(duì)還應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際針對(duì)儲(chǔ)能模塊進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。將儲(chǔ)能模塊與前端設(shè)備進(jìn)行相互連接，使儲(chǔ)能模塊當(dāng)中的充放電信息數(shù)據(jù)都能夠通過(guò)前端設(shè)備向技術(shù)團(tuán)隊(duì)以及管理人員進(jìn)行反饋，同時(shí)也能通過(guò)前端設(shè)備實(shí)時(shí)接收管理人員的指令要求，從而能夠針對(duì)儲(chǔ)能模塊的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行針對(duì)性調(diào)控，使光伏儲(chǔ)能控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況得到合理分配和控制，減少運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)或運(yùn)行問(wèn)題的發(fā)生，并有*提升故障定位能力和處置效率。儲(chǔ)能模塊的連接設(shè)計(jì)需要遵循可靠性、穩(wěn)定性、多工況適應(yīng)性的原則和要求，從而保障光伏儲(chǔ)能控制系統(tǒng)的運(yùn)行效果。儲(chǔ)能模塊連接架構(gòu)如圖所示。

2.5電能質(zhì)量管理模塊設(shè)計(jì)

由于光伏發(fā)電過(guò)程當(dāng)中可能會(huì)面臨著質(zhì)量不穩(wěn)定的風(fēng)險(xiǎn)或問(wèn)題，影響光伏發(fā)電的正常、安*可靠運(yùn)行，同時(shí)還可能會(huì)造成電力資源的浪費(fèi)，不利于節(jié)能低碳相關(guān)目標(biāo)的有*落實(shí)[4]。因此，組織技術(shù)力量對(duì)光伏儲(chǔ)能控制系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，還需要配置相應(yīng)的電能質(zhì)量管理模塊，針對(duì)光伏發(fā)電過(guò)程當(dāng)中可能出現(xiàn)的諧波現(xiàn)象以及無(wú)功電流問(wèn)題進(jìn)行多角度跟蹤與監(jiān)控，對(duì)可能存在的質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)定位與處置，使光伏儲(chǔ)能控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)更加安*穩(wěn)定，杜絕電能質(zhì)量問(wèn)題發(fā)生的可能性，使其能夠更好地落實(shí)節(jié)能環(huán)保相關(guān)目標(biāo)要求，實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電技術(shù)的持續(xù)性發(fā)展與進(jìn)步。

3光伏儲(chǔ)能控制系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保效果分析

對(duì)加油站光伏儲(chǔ)能控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與建設(shè)后，其呈現(xiàn)出了較為顯著的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境社會(huì)效益。

相關(guān)從業(yè)人員以及研究人員應(yīng)當(dāng)明確光伏儲(chǔ)能控制系統(tǒng)的特點(diǎn)和價(jià)值，并著力推動(dòng)其開(kāi)發(fā)推廣工作，從而有*提升電力資源利用效率，減少電能浪費(fèi)，提升經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展。

4 光伏運(yùn)維子站解決方案

安科瑞Acrel1000-DP分布式光伏電站電力監(jiān)控系統(tǒng)為分布式光伏電站運(yùn)維子系統(tǒng)提供了解決方案，滿足GB/T 38946《分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)集中運(yùn)維技術(shù)規(guī)范》中對(duì)運(yùn)維子站的相關(guān)技術(shù)要求。

數(shù)據(jù)信號(hào)采集

（1）運(yùn)維子站采集的模擬量數(shù)據(jù)包括下列內(nèi)容:

a)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)每個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)有功功率?無(wú)功功率?電壓?電流?頻率?電 等數(shù)據(jù);

b)分布式光伏逆變器有功功率?無(wú)功功率?電壓?電流?功率?溫度等數(shù)據(jù);

c)匯流箱各路電流?匯總輸出電流?母線電壓量等數(shù)據(jù);

d)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)周圍環(huán)境包括環(huán)境溫度?輻照度?電池板溫度等數(shù)據(jù);

e)子站應(yīng)建立數(shù)據(jù)存儲(chǔ),存儲(chǔ)時(shí)間應(yīng)不少于7d?

圖2 分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示

（2）運(yùn)維子站采集的狀態(tài)信號(hào)包括下列內(nèi)容:

a)分布式光伏發(fā)電公共連接點(diǎn)斷路器?隔離刀閘和接地刀閘位置?保護(hù)硬接點(diǎn)狀態(tài)以及遠(yuǎn)方/就地控制等各種開(kāi)關(guān)量信號(hào);

b)分布式光伏發(fā)電每個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的位置信號(hào)?重合閘位置?保護(hù)動(dòng)作及告警信號(hào);

c)光伏逆變器運(yùn)行狀態(tài)及告警信號(hào);

d)分布式光伏發(fā)電主升壓變壓器分接頭擋位(當(dāng)采用有載調(diào)壓變壓器);

e)光伏匯流箱保護(hù)動(dòng)作及告警信號(hào);

f)分布式光伏發(fā)電保護(hù)?安*自動(dòng)裝置等設(shè)備狀態(tài),保護(hù)動(dòng)作及告警信號(hào),運(yùn)行人員操作順序記錄信息?

圖3 分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)顯示

數(shù)據(jù)信息處理

子站宜對(duì)所采集的實(shí)時(shí)信息進(jìn)行數(shù)字濾波?有*性檢查?工程值轉(zhuǎn)換?信號(hào)接點(diǎn)抖動(dòng) ?刻度計(jì)算等加工?數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)可進(jìn)行數(shù)據(jù)合理性檢查?異常數(shù)據(jù)分析?事件分類等處理,并支持常用的計(jì)算功能,支持對(duì)采集的各類原始數(shù)據(jù)和應(yīng)用數(shù)據(jù)分類存儲(chǔ)和管理?

圖4 分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)展示

光伏運(yùn)維相關(guān)二次設(shè)備選型

安科瑞提供光伏運(yùn)維子站、運(yùn)維主站監(jiān)測(cè)軟件、數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)和保護(hù)測(cè)控單元、交直流監(jiān)測(cè)多功能儀表及相關(guān)傳感器，具備電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)和治理裝置，保障光伏電站高*運(yùn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著時(shí)代的發(fā)展以及技術(shù)的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)的電能生產(chǎn)模式亟待進(jìn)行轉(zhuǎn)型和發(fā)展。相較于傳統(tǒng)的化石能發(fā)電技術(shù)而言，基于光能與輻射能的光伏發(fā)電技術(shù)在清潔程度、運(yùn)行成本、空間利用率等方面具有較為顯著的優(yōu)勢(shì)。為了進(jìn)一步保障光伏發(fā)電輸電技術(shù)的穩(wěn)定可靠，減少環(huán)境因素給電力輸送和應(yīng)用造成的不良影響，技術(shù)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)當(dāng)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)光伏儲(chǔ)能控制系統(tǒng)的研究和分析，并結(jié)合實(shí)際對(duì)其進(jìn)行深入挖掘，使電力領(lǐng)域向著綠色環(huán)保的方向不斷發(fā)展。