1客戶需求

海南農墾集團，原海南省農墾總公司，是中央直屬三大墾區(qū)之一。集團在海南有多個養(yǎng)殖場，包括紅華養(yǎng)豬場、紅華肉牛繁育場等，計劃在這些養(yǎng)殖場的屋頂安裝分布式光伏系統(tǒng)，用于自發(fā)自用和余電上網(wǎng)。紅華養(yǎng)豬場和紅華肉牛繁育場的項目位于臨高縣，裝機容量分別為5.5MW和1.39MW；白沙縣邦溪鎮(zhèn)的和牛產業(yè)扶貧養(yǎng)殖場裝機容量為1.45MW。光伏組件安裝在廠房屋頂，通過逆變器接入10kV系統(tǒng)，并連接到廠區(qū)的10kV母線。

2 項目概況

紅華養(yǎng)豬場在養(yǎng)殖棚的屋頂上建設了一座分布式光伏電站。該電站采用了平鋪式的組件布局，共安裝了10108片單晶硅單面單玻545Wp的組件。這些組件以每28片為一組串聯(lián)起來，整個系統(tǒng)配置了16臺250kW的逆變器。太陽能電池板根據(jù)屋頂?shù)木唧w情況進行了合理布置，所產生的直流電通過逆變器轉換為800V的交流電，然后接入箱式變壓器升壓至10kV，最終并入電網(wǎng)。該并網(wǎng)方式為自發(fā)自用，多余電量則上網(wǎng)銷售。

紅華養(yǎng)豬場光伏接入系統(tǒng)示意圖

紅華肉牛繁育場區(qū)的光伏系統(tǒng)采用了550W的單晶硅組件，并安裝了1臺50kW、13臺70kW、3臺100kW以及1臺110kW的組串逆變器。該系統(tǒng)的總光伏發(fā)電能力達到了1.39MW。該項目未采用匯流箱，而是將所有逆變器的出線回路直接接入升壓變壓器。此外，場區(qū)內設置了一座1600kVA的10kV箱式變壓器，以10kV的電壓等級實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。

紅華肉牛繁育場光伏接入系統(tǒng)示意圖

紅華肉牛繁育場光伏組件布置圖

3技術方案

紅華養(yǎng)豬場的分布式光伏項目通過在屋頂安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)，實現(xiàn)自產自用和多余電量上網(wǎng)。發(fā)電通過逆變器和箱變升壓至10kV，接入現(xiàn)有電網(wǎng)。為保證系統(tǒng)高效、穩(wěn)定、安全運行并順利并網(wǎng)，項目配備了繼電保護、安全自動裝置、遠動通訊屏，以及Acrel-1000DP監(jiān)控系統(tǒng)和AcrelCloud-1200云平臺進行監(jiān)控和運維。

3.1箱變內主要電氣設備

本項目中的箱式變壓器均配備了干式三相雙繞組低損耗無勵磁調壓變壓器，其容量為2500kVA，電壓等級為10±5%/0.4kV，接線組別為“D，yn11”，交流頻率為50Hz，適用于戶外環(huán)境，并且其能效等級符合國家相關規(guī)范。

高壓側包括進線柜、PT柜、計量柜以及出線柜。高壓配電室的門必須安裝電磁鎖，以確保在10kV側帶電時，高壓室內門無法被打開。低壓側則與逆變器相連。箱變內部安裝了專用的溫濕度監(jiān)控器，能夠實時監(jiān)測箱變內部的環(huán)境溫度，并輸出相應的環(huán)境溫度測控接點，以確保變壓器在合理溫度范圍內運行，并滿足故障報警及跳閘要求，同時保障箱變內部的正常運行。

①繼電保護及安全自動裝置

并網(wǎng)線路繼電保護及安全自動裝置

分布式光伏項目并網(wǎng)時，若線路短路，保護機制應迅速響應，斷開故障并網(wǎng)點斷路器，限制故障影響，確保電網(wǎng)穩(wěn)定。10kV母線需安裝故障解列裝置，實時監(jiān)控頻率和電壓，異常時自動斷開連接光伏系統(tǒng)的斷路器，防止問題擴散，維護電網(wǎng)和用戶設備安全。

②防孤島檢測

分布式光伏項目必須配備防孤島措施，包括逆變器的孤島檢測、防孤島保護和低壓檢測裝置，以快速自動斷開電網(wǎng)連接。同時，這些措施應遵循國家電網(wǎng)的標準和規(guī)定，確保安全有效。

2）運動通訊設備

光伏電站需配備本地監(jiān)控系統(tǒng)，能自動執(zhí)行調度部門的功率控制指令。站內應有智能邊緣計算網(wǎng)關，連接省級配網(wǎng)自動化主站，向臨高縣調上傳必要信息，如并網(wǎng)設備狀態(tài)、電壓、電流、有功和無功功率、發(fā)電量等，確保調控實時監(jiān)控電站運行。

3.2系統(tǒng)結構

本項目旨在創(chuàng)建一個智能光伏電站管理系統(tǒng)，融合了Acrel-1000DP分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)和AcrelCloud-1200光伏運維云平臺，以全面控制和優(yōu)化光伏發(fā)電站。系統(tǒng)采用分層、分布式網(wǎng)絡結構，分為三個層次：

站控層：在值班室設置操作員站，使用C/S架構的監(jiān)控系統(tǒng)和B/S架構的云平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)集抄、界面顯示和遠程通信。

通信層：通訊管理機獨立于逆變器區(qū)域或箱變中，負責數(shù)據(jù)整理、分析和上傳，保證即使站控層網(wǎng)絡失效，也能獨立監(jiān)測電氣設備。

設備層：包括微機保護、電能質量監(jiān)測等設備，負責現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、處理和傳送，以及接收控制命令執(zhí)行設備操作。

系統(tǒng)網(wǎng)絡示意圖

項目配置設備清單如下表所示：

方案設備列表

3.3系統(tǒng)功能

綜合看板

在分布式光伏電站的管理與運營過程中，一個高效且直觀的綜合看板是不可或缺的。該看板融合了發(fā)電功率監(jiān)測、裝機容量記錄、發(fā)電量統(tǒng)計以及光伏收益計算等關鍵功能，并且特別強調了對環(huán)保貢獻的量化評估，涵蓋了二氧化碳減排量的計算以及節(jié)約的噸標煤量。

分布式光伏電站運維管理

分布式光伏運維平臺的報警處理分為事故報警和預告報警。事故報警涉及非操作導致的斷路器跳閘和保護裝置動作，而預告報警包括設備變位、狀態(tài)異常、模擬量越限/復限以及計算機站控系統(tǒng)部件和就地單元的狀態(tài)異常。不同等級的報警有不同的處理方式，預告報警可選擇性地遠程發(fā)送。平臺還提供設備管理模塊，支持遠程配置、參數(shù)調整和軟件升級，這些功能能顯著提升運維效率并減少現(xiàn)場操作成本。用戶可以根據(jù)需求靈活配置和擴展平臺。

設備管理界面

光伏發(fā)電效率監(jiān)測

平臺整合多項關鍵功能，來提升電站運營效率和經濟收益。其數(shù)據(jù)分析能力可評估電站發(fā)電和使用效率，為運維團隊提供改進方向。同時，電站收益統(tǒng)計功能依據(jù)發(fā)電數(shù)據(jù)和電價政策，自動計算收益情況，為投資者和管理層提供財務數(shù)據(jù)支持。逆變器狀態(tài)查詢功能實時監(jiān)控逆變器工作狀態(tài)，幫助運維團隊及時解決逆變器問題，確保電站發(fā)電效率和穩(wěn)定性。

發(fā)電站監(jiān)測界面

4結語

分布式光伏發(fā)電，作為分布式能源的一種形式，在我國的實踐中主要涵蓋戶用光伏和工商業(yè)分布式光伏。在畜牧業(yè)中應用分布式光伏發(fā)電，不僅能夠實現(xiàn)生態(tài)效益與經濟效益的雙重提升，而且有助于推動碳減排目標的達成，為打造綠色、智能、可持續(xù)的現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)提供了堅實的支持。本文闡述了畜牧業(yè)中分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)與光伏運維平臺相結合的策略，通過整合數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲、處理分析以及遠程監(jiān)控和設備管理等功能，有效提升了光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行效率和可靠性，同時降低了運維成本。

參考文獻

[1] 吳琦.分布式光伏發(fā)電:中國光伏產業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑[J].中國電力教育，2013.DOI:CNKI: SUN:ZGDI.0.2013-36-124..

[2] 周志敏.分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)工程設計與實例[M].中國電力出版社,2014.

[3] 劉躍.分布式光伏電站接入配電網(wǎng)繼電保護配置研究[J].科技創(chuàng)新導報, 2015(3):1.DOI:10.3969 /j.issn.1674-098X.2015.03.019.

審核編輯 黃宇