胡冠楠

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

摘要：隨著(zhù)近些年我國對節能降耗關(guān)注力度的持續加大，為滿(mǎn)足人們不斷增長(cháng)的電能需求，光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)得到迅猛發(fā)展，其中分布式光伏發(fā)電的比重持續增長(cháng)。在打贏(yíng)脫貧攻堅戰的大背景下，國家電網(wǎng)公司探索出一條“陽(yáng)光扶貧"的扶貧道路。在這一背景下，結合電網(wǎng)企業(yè)在實(shí)際光伏扶貧工作中的經(jīng)驗，對分布式光伏電站的服務(wù)與運維管理進(jìn)行了詳細的闡述與探討，以期更加有效地開(kāi)展光伏扶貧工作。

關(guān)鍵詞：光伏扶貧；分布式光伏電站；服務(wù)與管理

0背景

受?chē)壹钫哒{控和光伏產(chǎn)業(yè)鏈成本持續下降影響，全國光伏發(fā)電呈現出井噴爆發(fā)式發(fā)展，如何做好光伏電站前期并網(wǎng)的服務(wù)工作和后期運行過(guò)程中的維護管理工作，是國家電網(wǎng)公司保證“陽(yáng)光扶貧"政策有效落地的工作，更是保障光伏用戶(hù)補貼收益和光伏電站長(cháng)期安全穩定運行的關(guān)鍵所在。

1分布式光伏電站的現狀

近年來(lái)，分布式光伏電站得到國家的大力支持。為助力打贏(yíng)脫貧攻堅戰，國家電網(wǎng)公司實(shí)施“陽(yáng)光扶貧行動(dòng)"，更加助推了分布式光伏電站的普及與推廣。根據中國光伏行業(yè)協(xié)會(huì )數據顯示，2018年我國光伏新增裝機容量超過(guò)43GW，其中分布式光伏約20GW，占比接近50%。據統計，安徽東至縣供電公司2018年組織并網(wǎng)分布式光伏電站108戶(hù)，累計并網(wǎng)容量達6380kW，分布式光伏電站正處于發(fā)展高峰期。

2分布式光伏電站存在問(wèn)題

隨著(zhù)分布式光伏電站的井噴式增長(cháng)，其所存在的問(wèn)題也日益凸顯，結合分布式光伏電站推廣與運維過(guò)程中的實(shí)際情況，其問(wèn)題主要體現以下兩個(gè)方面。

（1）前端服務(wù)不到位。對于多數農村家庭來(lái)講，分布式光伏電站依然屬于新興事物，部分農民根本不知道光伏扶貧是做什么的，不了解光伏發(fā)電和光伏扶貧的相關(guān)政策。因此，在光伏電站前期推廣過(guò)程中，從光伏發(fā)電的政策和電價(jià)、補貼，到光伏電站的選址與建設，都需要供電企業(yè)及有關(guān)部門(mén)提供更加積極主動(dòng)和專(zhuān)業(yè)的服務(wù)，保障光伏電站的順利建設并網(wǎng)和補貼效益及時(shí)到位。

（2）后期運維管理不完善。分布式光伏電站一般規模較小、分布廣、數量多，而且光伏電站之間又相對獨立，不利于光伏電站的集中式運維管理。其中村級光伏電站作為扶貧的主要模式，分布在各個(gè)村的光伏電站是由村集體自己維護還是由建設它的企業(yè)負責維護一直以來(lái)沒(méi)有定論。從某種意義上說(shuō)，光伏扶貧電站后期的運營(yíng)維護比建設更為重要。部分光伏電站因為建成投入使用后處于缺乏專(zhuān)業(yè)人員監管的狀態(tài)，越來(lái)越多的光伏電站面臨運維難題，如設計缺陷、設備質(zhì)量缺陷、施工不規范等問(wèn)題都給光伏電站的運維管理帶來(lái)嚴峻的挑戰，導致發(fā)電效率大幅下降，影響光伏用戶(hù)的發(fā)電效益。因此，要做好光伏電站的運行管理，特別要重視維護管理，以推進(jìn)光伏發(fā)電站更好發(fā)展。

3提升優(yōu)質(zhì)服務(wù)

（1）靠前服務(wù)，做好宣傳。積極主動(dòng)向客戶(hù)宣傳光伏政策，供電企業(yè)安排相關(guān)人員定期進(jìn)行走村訪(fǎng)戶(hù)，及時(shí)掌握客戶(hù)用電傾向和需求。供電營(yíng)業(yè)廳擺放光伏發(fā)電宣傳冊，保證客戶(hù)及時(shí)了解光伏發(fā)電政策。通過(guò)各項宣傳活動(dòng)以消除廣大用戶(hù)對分布式光伏發(fā)電政策的顧慮，也可以消除用戶(hù)對光伏電站安裝在自家屋頂或者村里空地上的安全疑慮，還可以讓廣大貧困戶(hù)了解光伏發(fā)電的相關(guān)知識，幫助他們安全用電。

（2）加強內外部溝通聯(lián)系。供電企業(yè)加強與項目建設方、施工單位聯(lián)系，根據年度光伏電站建設規劃，結合供電公司線(xiàn)路設備狀況，在電站選址時(shí)，提出合理化建議，要求項目單位盡量在建議臺區范圍內選址，對因受林業(yè)、國土等條件限制，需在建議臺區范圍外選址的，供電企業(yè)及時(shí)調整計劃，提前做好配套電網(wǎng)的建設和改造，同時(shí)供電區域內客戶(hù)經(jīng)理全程跟蹤、協(xié)調光伏電站項目并網(wǎng)，縮短光伏項目從策劃到獲得收益的周期，節約時(shí)間和成本。

（3）快捷高效、讓用戶(hù)及時(shí)受益。供電企業(yè)在與村集體溝通協(xié)調安裝光伏發(fā)電設施的過(guò)程中，同步就發(fā)電用戶(hù)結算周期達成一致，告知結算電量的審核確認流程，讓發(fā)電用戶(hù)知根知底。與當地稅務(wù)部門(mén)及銀行達成協(xié)議與共識，以加快光伏發(fā)電的電費結算流程，確保發(fā)電用戶(hù)在結算周期內第一時(shí)間獲得收益。

4強化運維管理

（1）規范光伏用戶(hù)檔案管理。當前分布式光伏電站主要為家庭式光伏電站和村級光伏電站，位置相對分散，為有效對所有并網(wǎng)分布式光伏電站運維管理，供電企業(yè)應持續建立和完善光伏用戶(hù)檔案。針對家庭式光伏，由各供電區域內建檔保存，相關(guān)客戶(hù)經(jīng)理定期跟蹤更新。針對于村級光伏電站，完整的檔案資料是做好服務(wù)工作的前提和基礎，因此必須做好光伏電站的項目備案、資格審查、四方確認表等基礎資料完善，由縣級供電企業(yè)相關(guān)部門(mén)妥善留檔保存。

（2）跟蹤落實(shí)光伏扶貧效益。針對享受扶貧政策的村級光伏扶貧電站，在做好前期并網(wǎng)服務(wù)工作的基礎之上，要強化后期光伏電站發(fā)電效益和政策補貼落實(shí)。以安徽省東至縣為例，目前全縣范圍內共建成并網(wǎng)村級光伏扶貧電站10個(gè)，其中7個(gè)為扶貧項目，3個(gè)因政策變化，未能及時(shí)納入扶貧項目，無(wú)法享受扶貧電價(jià)。供電企業(yè)及時(shí)走訪(fǎng)客戶(hù)并發(fā)放告知單，并積極與縣扶貧辦、發(fā)改委等相關(guān)部門(mén)進(jìn)行溝通協(xié)作，匯報并配合解決有關(guān)問(wèn)題，以期盡早落實(shí)貧困補貼。同時(shí)，供電企業(yè)通過(guò)營(yíng)銷(xiāo)業(yè)務(wù)系統、用電采集系統等實(shí)時(shí)監測手段，對光伏電站發(fā)電情況進(jìn)行監測分析，及時(shí)通知并幫扶光伏電站處理異常狀況，保證光伏電站發(fā)電效率。

（3）優(yōu)化光伏電站后期運維。由于分布式光伏電站的零散分布的特點(diǎn)，目前光伏電站后期運行維護工作主要是村集體自行組建的維護隊伍對光伏電站進(jìn)行日常維護，供電企業(yè)專(zhuān)業(yè)電工定期開(kāi)展技術(shù)幫扶和光伏知識宣貫。這種運維方式的弊端在于村級維護隊伍缺乏專(zhuān)業(yè)技術(shù)培訓，只能解決簡(jiǎn)單的運行異常，針對較為復雜的問(wèn)題無(wú)法及時(shí)有效地處理。因此，有必要在此運維管理基礎之上，利用微信平臺定期發(fā)布電站運維管理知識，增強貧困戶(hù)運維意識。設立村級電站運維管理微信工作群，方便電站發(fā)生故障時(shí)及時(shí)交流。包括相關(guān)扶貧管理人員、村干部、國家電網(wǎng)技術(shù)員、電站管理員、運維技術(shù)人員，形成政府、供電企業(yè)、建設企業(yè)和村集體于一體的運維交流平臺，實(shí)施有效的進(jìn)行光伏電站運維管理工作。同時(shí)，制定合理的運維分工和科學(xué)的管理制度，如生產(chǎn)運行制度、安全管理制度、應急消防制度、設備運行規程等，其中生產(chǎn)運行制度所規定的日常巡檢工作、定期巡檢和特殊情況下巡檢，及時(shí)掌握電站的運行狀態(tài)，發(fā)現已經(jīng)存在的或潛在的問(wèn)題，確保光伏電站正常發(fā)電。安全管理貫穿運維的全過(guò)程，包括合理使用安全器具和熟悉安全操作規范等，以保障人身安全和設備安全。

5安科瑞分布式光伏發(fā)電監測系統解決方案

5.1概述

“十四五"期間，隨著(zhù)“雙碳"目標提出及逐步落實(shí)，本就呈現出較好發(fā)展勢頭的分布式光伏發(fā)展有望大幅提速。就“十四五"光伏發(fā)展規劃，國家發(fā)改委能源研究所可再生能源發(fā)展中心副主任陶冶表示，“雙碳"目標意味著(zhù)國家產(chǎn)業(yè)結構的調整，未來(lái)10年，新能源裝機將保持在110GW以上的年增速，這里面包含集中式光伏電站和分布式光伏電站。相較于集中式電站來(lái)說(shuō)，分布式對土地等自然資源沒(méi)有依賴(lài)，各個(gè)地方的屋頂就是分布式電站的形成基礎，在碳中和方案的可選項中，分布式光伏由于其靈活性必將被大力發(fā)展，目前已有河北、甘肅、安徽、浙江、陜西等9省發(fā)布關(guān)于分布式光伏整縣推進(jìn)工作的通知。

目前我國的兩種分布式應用場(chǎng)景分別是：廣大農村屋頂的戶(hù)用光伏和工商業(yè)企業(yè)屋頂光伏，這兩類(lèi)分布式光伏電站今年都發(fā)展迅速。

5.2相關(guān)標準

根據國家電網(wǎng)Q/GDW1480-2015《分布式電源接入電網(wǎng)技術(shù)規定》：分布式電源并網(wǎng)電壓等級可根據各并網(wǎng)點(diǎn)裝機容量進(jìn)行初步選擇，如下：8kW及以下可接入220V；8kW~400kW可接入380V；400kW~6000kW可接入10kV；5000kW~30000kW以上可接入35kV。最終并網(wǎng)電壓等級應根據電網(wǎng)條件，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟比選論證確定。若高低兩級電壓均具備接入條件，優(yōu)先采用低電壓等級接入。

Q/GDW1480-2015《分布式電源接入電網(wǎng)技術(shù)規定》

GB/T29319-2012《光伏發(fā)電系統接入配電網(wǎng)技術(shù)規定》

GB50797-2012《光伏發(fā)電站設計規范》

Q/GDW1617-2015《光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規定》

JGJ203-2010《民用建筑太陽(yáng)能光伏系統應用技術(shù)規范》

5.3解決方案

（1）交流220V并網(wǎng)

交流220V并網(wǎng)的光伏發(fā)電系統多用于居民屋頂光伏發(fā)電，裝機功率在8kW左右。戶(hù)用光伏電站今年發(fā)展非常迅猛，根據國家能源局網(wǎng)站提供的數據，截至2021年6月底，全國累計納入2021年國家財政補貼規模戶(hù)用光伏項目裝機容量為586.14萬(wàn)千瓦，這相當于6個(gè)月在居民屋頂建造了四分之一個(gè)三峽水電站。

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(lèi)型的光伏電站需要安裝防逆流保護裝置，避免往電網(wǎng)輸送電能。光伏電站規模較小，而且比較分散，對于光伏電站的管理者來(lái)說(shuō)，通過(guò)云平臺來(lái)管理此類(lèi)光伏電站非常有必要，安科瑞在這類(lèi)光伏電站提供的解決方案包括以下方面：

（2）交流380V并網(wǎng)

根據國家電網(wǎng)Q/GDW1480-2015《分布式電源接入電網(wǎng)技術(shù)規定》，8kW~400kW可380V并網(wǎng)，這類(lèi)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，應明確計量點(diǎn)，計量點(diǎn)設置除應考慮產(chǎn)權分界點(diǎn)外，還應考慮分布式電源出口與用戶(hù)自用電線(xiàn)路處。每個(gè)計量點(diǎn)均應裝設雙向電能計量裝置，其設備配置和技術(shù)要求符合DL/T448的相關(guān)規定，以及相關(guān)標準、規程要求。電能表采用智能電能表，技術(shù)性能應滿(mǎn)足國家電網(wǎng)公司關(guān)于智能電能表的相關(guān)標準。用于結算和考核的分布式電源計量裝置，應安裝采集設備，接入用電信息采集系統，實(shí)現用電信息的遠程自動(dòng)采集。

光伏陣列接入組串式光伏逆變器，或者通過(guò)匯流箱接入逆變器，然后接入企業(yè)380V電網(wǎng)，實(shí)現自發(fā)自用，余電上網(wǎng)。在380V并網(wǎng)點(diǎn)前需要安裝計量電表用于計量光伏發(fā)電量，同時(shí)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，數據均應上傳供電部門(mén)用電信息采集系統，用于光伏發(fā)電補貼和上網(wǎng)電量結算。

部分光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)需要監測并網(wǎng)點(diǎn)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(lèi)型的光伏電站需要安裝防逆流保護裝置，避免往電網(wǎng)輸送電能。

這種并網(wǎng)模式單體光伏電站規模適中，可通過(guò)云平臺采用光伏發(fā)電數據和儲能系統運行數據，安科瑞在這類(lèi)光伏電站提供的解決方案包括以下方面：

（3）10kV或35kV并網(wǎng)

根據《國家能源局關(guān)于2019年風(fēng)電、光伏發(fā)電項目建設有關(guān)事項通知》（國發(fā)新能〔2019〕49號），對于需要國家補貼的新建工商業(yè)分布式光伏發(fā)電項目，需要滿(mǎn)足單點(diǎn)并網(wǎng)裝機容量小于6兆瓦且為非戶(hù)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(guò)內部多點(diǎn)接入配電系統。

此類(lèi)分布式光伏裝機容量一般比較大，需要通過(guò)升壓變壓器升壓后接入電網(wǎng)。由于裝機容量較大，可能對公共電網(wǎng)造成比較大的干擾，因此供電部門(mén)對于此規模的分布式光伏電站穩控系統、電能質(zhì)量以及和調度的通信要求都比較高。

光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)需要監測并網(wǎng)點(diǎn)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)量監測裝置。

上圖為一個(gè)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(guò)直流柜匯流后接入集中式逆變器(直流柜根據情況可不設置)，最后經(jīng)過(guò)升壓變壓器升壓至10kV或35kV后并入中壓電網(wǎng)。由于光伏電站裝機容量比較大，涉及到的保護和測控設備比較多，主要如下表

1. 系統功能設計

安科瑞電光伏電站監控軟件采用Acrel-2000Z，是安科瑞電氣股份有限公司總結多年的開(kāi)發(fā)、實(shí)踐經(jīng)驗和大量的用戶(hù)需求而設計針對用戶(hù)配電系統和光伏電站的實(shí)時(shí)監控系統。

1）軟件運行環(huán)境配置

服務(wù)器上安裝Windows7操作系統。

2）光伏電站電力監控軟件架構

軟件采用C/S架構，實(shí)時(shí)采集光伏電站電流、電壓、日/月/年/累計發(fā)電量和氣象數據。

3）光伏電站電力監控軟件功能

對光伏電站的整體信息進(jìn)行監控，采用圖形和數據的形式實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地展現電站概況、電站實(shí)時(shí)發(fā)電及發(fā)電統計信息。包括電站概括、環(huán)境參數、實(shí)時(shí)信息、發(fā)電量統計及發(fā)電量信息

通過(guò)主界面可以對光伏陣列現場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監測與顯示，如室外溫度值、風(fēng)速、風(fēng)向、光照強度等。

a）通過(guò)對電站內一次及二次配電網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)的監控，了解電站內各電氣設備的運行情況及狀態(tài)，并對電站的并網(wǎng)狀態(tài)、有/無(wú)功功率流向情況等進(jìn)行實(shí)時(shí)監控。

b）光伏組件分布監控

能夠根據微逆變反應的數據顯示各組太陽(yáng)能電池板的工作狀態(tài)（是否正常發(fā)電），根據組串式逆變器顯示各光伏組串輸出功率，分別計量?jì)煞N兩種逆變方式的發(fā)電量日發(fā)電量、日發(fā)電量曲線(xiàn)、月發(fā)電量柱狀圖、年發(fā)電量柱狀圖等，并對這兩種方式發(fā)電量進(jìn)行對比。

c）逆變器監控

組串式逆變器主要監測指標包括：

直流電壓、直流電流、直流功率

交流電壓、交流電流

逆變器內溫度、時(shí)鐘

頻率、功率因數、當前發(fā)電功率

日發(fā)電量、累積發(fā)電量、累積CO2減排量

電網(wǎng)電壓過(guò)高、電網(wǎng)電壓過(guò)低

電網(wǎng)頻率過(guò)高、電網(wǎng)頻率過(guò)低

直流電壓過(guò)高、直流電壓過(guò)低

逆變器過(guò)載、逆變器過(guò)熱、逆變器短路

散熱器過(guò)熱

逆變器孤島

DSP故障、通訊故障等。

監控系統可繪制顯示逆變器電壓—時(shí)間曲線(xiàn)、功率—時(shí)間曲線(xiàn)等，直流側輸入電流實(shí)時(shí)曲線(xiàn)、交流側逆變輸出電流曲線(xiàn)，并采集與顯示各逆變器日發(fā)電量等電參量；

d）交流匯流箱監控

交流匯流箱主要監測指標包括：

光伏組串輸出直流電壓、輸出直流電流、輸出直流功率

各路輸入總發(fā)電功率、總發(fā)電量

匯流箱輸出電流、匯流箱輸出電壓、匯流箱輸出功率

電流監測允差報警

傳輸電纜/短路故障告警

空氣開(kāi)關(guān)狀態(tài)、故障信息等

e）交流配電柜監控

交流配電柜主要監測指標包括：

光伏發(fā)電總輸出有功功率、無(wú)功功率

功率因數、電壓、電流

斷路器故障信息、防雷器狀態(tài)信息等

f）并網(wǎng)柜監控

通過(guò)對并網(wǎng)柜的監控，計量上網(wǎng)電量、內部用電量、電能質(zhì)量、光伏發(fā)電系統有功和無(wú)功輸出、發(fā)電量、功率因數、并網(wǎng)點(diǎn)的電壓和頻率、注入系統的電等參數，計算碳減排量，并折算成標準煤，計算發(fā)電收益。

g）環(huán)境參數監控

環(huán)境參數主要監測指標包括：

日照輻射

風(fēng)速、風(fēng)向

環(huán)境溫度

太陽(yáng)能電池板溫度等

對比實(shí)際微逆或幾種微逆輸出指導電池板需要清洗等信息。

h）歷史數據管理

監控系統可針對光伏發(fā)電現場(chǎng)的各種事件進(jìn)行記錄，如：通訊采集異常、開(kāi)關(guān)變位、操作記錄等，時(shí)間記錄支持按類(lèi)型查詢(xún)，并可對越限報警值進(jìn)行更改設置；

i）日發(fā)電趨勢分析

系統提供了實(shí)時(shí)曲線(xiàn)和歷史趨勢兩種曲線(xiàn)分析界面，可以反映出每天24小時(shí)內光伏發(fā)電量與該日日照強度，環(huán)境溫度，風(fēng)速等的波動(dòng)情況。

j）故障報警

當電池板長(cháng)時(shí)間輸出功率偏低進(jìn)行故障指示，建議運維人員前往現場(chǎng)檢查是否有故障發(fā)生等；另外對于并網(wǎng)柜部分的主斷路器分合閘狀態(tài)進(jìn)行監視，當出現開(kāi)關(guān)變位及時(shí)報警，提醒運維人員。

6結語(yǔ)

為積極推廣清潔能源和落實(shí)國家電網(wǎng)公司光伏扶貧行動(dòng)，針對現有分布式光伏電站實(shí)際運行管理中存在的問(wèn)題，通過(guò)對分布式光伏發(fā)電前期并網(wǎng)服務(wù)和后期光伏電站的管理運維兩方面相結合的管理提升，一方面為廣大用戶(hù)提供更好的供電服務(wù)和政策宣傳，有效落實(shí)光伏發(fā)電政策，保證用戶(hù)及時(shí)了解和享受光伏發(fā)電相關(guān)惠民政策，另一方面通過(guò)組織專(zhuān)業(yè)化運維人員隊伍，強化光伏電站的管理運維水平，有效提升并網(wǎng)光伏電站的運行異常處理效率，保證并網(wǎng)光伏的發(fā)電效率和補貼收益。