以電網(wǎng)友好的方式運行光伏系統(tǒng)——光伏系統(tǒng)光伏系統(tǒng)智能測控方案

任務定義

由于配電網(wǎng)中動態(tài)負荷的增加和分散的饋電，使得整個電網(wǎng)設備與人員的負荷變得越來越大。饋線和負載的雙向行為，以及由此增加的不平衡，造成了“系統(tǒng)中的壓力”。

尤其是由于光伏發(fā)電系統(tǒng)，當有足夠的光照時，其以高度動態(tài)的方式向電網(wǎng)饋電，但無論負載如何，都要找到一種解決方案，以便基于負載和饋電實現(xiàn)系統(tǒng)的自動控制，但要考慮到動態(tài)。重要的是，硬件和軟件支持現(xiàn)有系統(tǒng)，即它們也可以適用于舊項目改造。

概念理念

根據(jù)配電網(wǎng)中的電氣狀態(tài)值，太陽能逆變器現(xiàn)在將通過綠色發(fā)電系統(tǒng)的控制器直接自動控制（注1），在這種情況下為“太陽能日志庫”。Camille Bauer的SmartGridBox將安裝在各種低壓配電箱中，以記錄測得的值。在這種特定情況下，測量數(shù)據(jù)通過帶VPN的LTE路由器傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心。在那里，配電箱中的分散式SmartGridBoxLeader又通過LTE VPN進行處理。SmartGridBoxLeader根據(jù)與接收到的測量數(shù)據(jù)相比較的閾值向綠色發(fā)電系統(tǒng)控制器發(fā)送步進信號。

然后，綠色發(fā)電系統(tǒng)的控制器將接收到的信號轉換為控制命令，以減少或饋入PV逆變器。幾個光伏系統(tǒng)連接到同一個電網(wǎng)連接點（例如配電箱）是很常見的。如果配電箱違反了限值，則必須有可能影響受影響區(qū)域內(nèi)的所有光伏系統(tǒng)。否則，這會給生產(chǎn)者帶來問題，也不是非歧視性的。同樣重要的是，由于在關鍵基礎設施中的使用，SmartGridBoxes上的集成網(wǎng)絡安全（OT）也在防御直接操縱方面發(fā)揮著重要作用。

注1：綠色發(fā)電系統(tǒng)控制器的意義

實施

一個去中心化的系統(tǒng)正在建立所謂的SmartGridBoxes。配電箱（低壓）的各個狀態(tài)被動態(tài)記錄。收集的值通過LTE路由器、網(wǎng)關等發(fā)送到具有集成測量儀器的去中心化SmartGridBoxLeader（PV5000L）。

在那里，將各自的狀態(tài)與目標值進行比較。根據(jù)測試結果，對逆變器進行控制，以便光伏系統(tǒng)只在對電網(wǎng)有用的情況下向電網(wǎng)提供無限的電力。通常，在觸發(fā)控制命令之前，電壓狀態(tài)(極限值)必須在幾分鐘內(nèi)不穩(wěn)定。

圖：技術說明

注2：DB=配電箱

注3：VPN網(wǎng)絡(移動和/或寬帶)可以由客戶提供，也可以由安全的集成系統(tǒng)(如BentoNet)提供。

產(chǎn)品特點：

SmartGridBox Leader ?PV-Box 5000L?

測量儀器和控制單元采用CENTRAX CU5000

集成CodeSys應用程序:

用于輸入?yún)⒖荚O定值和觸發(fā)條件

發(fā)送遠控值(例如向控制器發(fā)送)

用于電流檢測的羅氏線圈傳感器

電壓檢測

LTE路由器或網(wǎng)關

防雷模式可選

全面的綜合網(wǎng)絡防護

IP65外殼，預接線

外殼的外部尺寸，不包括安裝支架

360 × 160 × 91mm

SmartGridBox Follower ?PV-Box 5000F?

測量儀器和控制單元采用多功能變送器SINEAX DM5000

用于電流檢測的羅氏線圈傳感器

電壓檢測

LTE路由器或網(wǎng)關

防雷模式可選

全面的綜合網(wǎng)絡防護

IP65外殼，預接線

外殼的外部尺寸，不包括安裝支架

360 × 160 × 91mm

內(nèi)部視圖

外部視圖

羅氏線圈外部視圖

系統(tǒng)優(yōu)勢

該系統(tǒng)使配電網(wǎng)運營商能夠直接使用測量的狀態(tài)數(shù)據(jù)來保持電網(wǎng)的平衡。因此，可以控制無負載的功率，尤其是在陽光充足的時期。由于采用了多功能變送器SINEAX?DM5000測量技術和CENTRAX?CU5000組合測量和控制單元的分散式解決方案，該系統(tǒng)具有高度的可擴展性和靈活性。此外，該系統(tǒng)自主工作，因此不會給現(xiàn)有的控制系統(tǒng)帶來負擔，從而在很大程度上降低了復雜性。

此外，該系統(tǒng)是自主工作的，因此不會給現(xiàn)有的控制系統(tǒng)帶來負擔，從而大大降低了復雜性，為了盡快實施試點和推出，連貫的硬件和軟件組件是必不可少的。SmartGridBoxes的簡單安裝及其緊湊的外部尺寸允許用戶快速，輕松地將系統(tǒng)投入運行。這也包括當前的測量，它可以很容易地安裝在現(xiàn)有的系統(tǒng)中，使用預組裝和預配置的羅氏線圈。

一旦安裝了硬件，就可以直接在現(xiàn)場或遠程記錄和設置參數(shù)。根據(jù)手機連接情況，可保證隨時在線監(jiān)控狀態(tài)。當然，只要測量和處理位置有可用的連接，該系統(tǒng)也可以通過有線網(wǎng)絡進行通信。

上圖：用于光伏系統(tǒng)應用的智能測量和控制系統(tǒng)的帶電狀態(tài)

上圖：光伏系統(tǒng)智能測控系統(tǒng)應用配置

SmartGridBoxes不僅可以記錄母線上的功率和負載數(shù)據(jù)，還可以根據(jù)IEC 61000-4-30監(jiān)控跟隨器上的電能質量，甚至可以顯示一致性，例如根據(jù)EN 50160 A級。該系統(tǒng)可以選擇更進一步，允許單獨測量單個輸出電路，使其更接近智能電網(wǎng)。

從整體上看，為保證并網(wǎng)處發(fā)電系統(tǒng)的上網(wǎng)管理符合電網(wǎng)要求，在該系統(tǒng)中配置合適的直流控制器是非常重要的。還應該指出的是，試點階段被視為學習階段，這通常是智能電網(wǎng)主題的重要特征之一。這是首先通過度量數(shù)據(jù)創(chuàng)建透明度的地方，然后用于做出決策(如果可能的話是自動化的)。

審核編輯 黃宇