上海宝钢阿赛洛屋顶光伏发电项目案例分享

摘要：随着“双碳”目标的提出，可再生能源的开发利用已成为必然趋势。新能源发电作为能源利用的重要形式，已经吸引了越来越多的关注。相较于大规模、高电压、长距离传输的集中式发电模式，分布式光伏因其容量小、电压低、便于就地消纳的独特优势而被广泛采用，并在近年来呈现出跨越式的发展态势。研究分布式光伏接入对配电网的影响，对于提升电网稳定性和人身安全具有重要的意义。

1概述

上海宝钢阿赛洛屋顶光伏发电项目（二期）旨在响应国家提倡的清洁能源政策，为示范分布式光伏发电项目。该项目位于厂区内，利用厂房屋顶建设，总规模约712.8kWp。由上海宝钢节能环保技术有限公司投资，位于上海市嘉定区，通过配电站并网，由嘉定供电公司管理。本文将探讨光伏电站接入系统、继电保护、系统通信及调度自动化方案。

2现有电网情况

用户配电站为10kV，配备3台变压器，总容量为4050kVA。变压器通过“31本4阿赛洛”线接入10kV本特开关站，再连接至110kV百安站。目前，光伏系统容量为1200kWp已运行。

现有供电示意图如下：

用户配电站现供电示意图

3新增分布式光伏设计

光伏组件和支架安装在一期和二期屋面的低跨区域，紧邻已安装的高跨屋面。屋面为彩钢瓦结构，跨度55米，长189米，总面积约10000平方米，可利用面积约为75%，光伏设备占用约5000平方米。原设计恒荷载为0.3kN/m2，光伏组件和支架增加0.13 kN/m2，导致部分屋面檩条和刚架梁柱强度及稳定性不足，需加固。屋面檩条可增加隅撑加固，梁柱则需两侧贴钢板加固。

 

 

 

光伏组件示意图

项目将在厂房东侧电气室旁的绿化带内安装升压变压器和并网设备，采用箱式变电站，占地约40平方米。逆变器的交流电将被升压至10kV并接入高压开关柜，通过一条线路连接至厂区1期电气室的10KV母排，实现并网。具体设备位置将根据施工图纸确定。此外，该区域已有一期光伏电站的组件冲洗水箱，二期将扩展屋面上的冲洗管网。

平面关系示意图

 

4 技术方案

本项目计划在厂房屋顶安装712.8kWp的光伏发电系统，使用国内知名品牌的关键设备如光伏组件、逆变器和变压器。该系统将直接消耗所发电量，多余电量将并入电网。发电系统产生的直流电通过逆变器转换为交流电，并升压至10KV，通过开关柜接入厂区电网，满足负荷需求。考虑到总变压器容量和已并网的光伏系统，光伏并网容量将控制在变压器容量的80%以下。根据屋面条件，确定光伏项目的容量为712.8kWp。

升压变压器及高低压配电设备

本项目包括一台800KVA干式变压器，额定电压10.5±2×2.5%/0.38kV，接线组别Dy11，频率50Hz，适用于户外，符合国家能效标准。变压器一次侧连接至交流汇流柜或低压柜，二次侧连接至10KV进回线，配有开关柜、PT柜和计量柜，采用预制舱安装。开关柜输出连接至光伏并网进线柜，通过10KV高压交流电缆与厂区10KV母线连接，具体接入方式依据实际设计确定。

继电保护及安全自动装置

光伏电站采用微机保护系统以确保信息传输。保护元件配置遵循《继电保护和安全自动装置技术规程》。并网线路保护需快速响应短路故障，断开断路器以切除故障。用户变电站10kV母线应有故障解列装置，实现紧急控制功能。逆变器必须能快速检测并断开孤岛效应，其防孤岛策略应符合国家电网规定。逆变器具备多项保护功能，高压开关柜装有测控保护装置，所有信息通过通讯上传至监控系统。电站能在故障或异常时迅速断网，不影响系统正常运行。

新建光伏一次图

 

5 系统结构

本项目将安装一套综合自动化系统，使用安科瑞电气股份有限公司的Acrel-Cloud1200分布式光伏电力监控系统，具备保护、控制、通信和测量等功能，实现对光伏发电系统和光伏电站的全面自动化管理。逆变器和高低压设备的状态信号将接入该监控系统。

本项目光伏电站监控系统由站控层和就地层组成，采用开放式分层、分布式网络结构。

监控系统通过以太网连接就地层，后者按功能和系统独立分散在逆变器或箱变区域。即便站控层和网络故障，就地层也能独立监测电气设备。计算机监控系统利用GPRS公网与上海市电力公司进行数据通信。

站控层包括服务器、操作员站和远动站等，通过计算机网络互联，提供人机界面以管理控制现场设备，实现全站监控和管理，并能与远程控制中心通信。

工作流设备由智能测控、通讯、逆变器数据采集单元和多功能电能表组成，包括微机保护、防孤岛保护、电能质量监测、故障解列装置、多功能仪表、逆变器和箱变测控等主要电气设备。它负责采集和处理现场数据，并通过网络传输给监控主站，同时接收并执行主站的控制命令，执行有效性验证、闭锁和同步检测后对设备进行控制。

光伏发电单元配备无线发射的数据采集装置，收集光伏组件、逆变器、测控装置和智能计量表的数据，并通过无线网络发送至监控系统以进行实时监控。

监控系统网络结构图

项目配置设备清单如下表所示：

方案设备列表

 

6 系统功能

光伏发电效率监测

通过测控单元和数据采集器收集信息，执行数据校验和预处理，实时更新数据库，涵盖模拟量、数字量和脉冲量。

（1）模拟量

模拟量包括电量如电流、电压、有功、无功、频率、功率因数，以及非电量如日照强度、风速、风向、温度、湿度、气压。

（2）数字量

数字量涉及逆变器状态、故障信号、开关位置、保护动作和运行监视信号等。

实时监测主界面图

分布式光伏电站运维管理

Acrel-Cloud1200光伏监控系统报警分为事故和预告两类。事故报警涉及非操作导致的断路器跳闸和保护动作，而预告报警包括设备变位、状态异常、模拟量超限、计算机站控系统部件异常等。

（1）事故报警

事故发生时，报警器会发出声音警报，监控画面通过颜色变化和闪烁显示设备异常，并显示红色报警信息。打印机随即打印报警详情，数据转发装置将报警信息发送至远程控制中心。事故报警可通过手动或自动确认。

（2）预告报警

在预告报警发生时，处理方式与事故报警类似，但可通过不同的音响和信息颜色进行区分，并可选择性地向远处发送信息。

报警界面图

人机界面

通过显示器监控电气设备运行参数和状态，支持双屏显示和无级缩放操作，具备平滑漫游和导游图功能。具有网络拓扑分析，动态着色设备，区分带电设备颜色。主要显示画面包括：

1）监视图展示设备状态和主要电气量如电流、电压、频率、有功、无功，以及环境数据包括气温、湿度、气压、风速、风向和日照强度的实时值。

2）网络监视图以图形和颜色变化展示计算机监控系统的设备配置和连接状态。

3）实时监视图显示每台逆变器的发电量，以柱状图和数据表形式进行直观对比，并提供链接以查看发电量曲线。

4）发电单元监控图展示各发电单元详情，支持手动控制及调节运行状态。

5）各类保护信息与报告

6）二次保护配置图展示了各套保护装置的投入与切除状态以及它们的整定值等信息

7）控制操作过程的记录与报表编制

8）事故追忆记录报告与事故顺序记录报表

9）趋势曲线图和棒状图

10）各类统计报告与功能报表等

人机界面一次图

 

7 结语

分布式光伏发电系统因其清洁、可再生的特性而得到广泛应用。然而，分布式光伏发电量具有不稳定性，这对电力系统的稳定运行和经济效益构成了挑战。因此，当分布式光伏项目并入电网时，必须接受调度主站系统的调控。这有助于实现用户和电网中分布式光伏的高比例有序并网，加强分布式光伏的统一管理，推动分布式光伏与大电网的协调运行。同时，构建一个数据透明、调控便捷、能源互动的新型分布式新能源调度管理体系。

 

参考文献

[1] 史钺平.分布式光伏对区域配电网的影响研究[D].上海应用技术大学,2022.

[2] 杨丽娜.分布式光伏发电并网对配电网的影响[J].科技资讯,2024,22(11)

[3] 丁坚.基于深度学习的分布式光伏发电系统的优化与性能分析[J].电气技术与济,2024,(07):308-310.

审核编辑 黄宇