為了“雙碳”目標的實現，可再生能源的開發利用已成為必然趨勢。新能源發電作為一種重要的能源利用形式，越來越受到人們的重視。與大容量、高電壓、遠距離輸電的集中發電相比，分布式光伏具有容量小、電壓低、就地消納等D特優勢，近年來得到廣泛應用，呈現出跨越式發展趨勢，研究分布式光伏接入對配電網的影響，對于提高電網和人身安全具有重要意義。本文以分布式光伏為研究對象，結合工程實例，對分布式光伏接入配電網的電氣二次配置和通信管理進行了研究。

概述

上海寶鋼激光焊接有限公司屋頂光伏發電項目(二期)(以下簡稱“項目”)是響應“優化能源結構，提供更清潔、更可靠的能源”號召而投資的分布式光伏發電應用示范項目。

本項目位于上海寶鋼激光焊接有限公司廠房內，利用現有廠房屋頂建設分布式光伏發電項目，總建設規模約712.8kWp。本項目投資方為上海寶鋼環保科技部門

介紹了光伏電站接入系統方案、系統繼電保護及安全自動化裝置、系統通信、系統調度自動化方案等的論證。

現場技術闡述

現有客戶配電電站為10kV客戶變壓器，全站10kV變壓器3臺，變壓器容量為1600+1250+1250。用戶變壓器經10kV“31-4安賽洛”線路接至10kV本特開關站第二段母線，再接至110kV百安10kV四段母線。光伏發電已投產1200kWp。

分布式光伏設計

本項目光伏組件、支架及相關設備安裝在一期屋面低跨區域，與已安裝一期光伏設備的高跨屋面相鄰。一、二生產線屋面(低跨)為彩鋼瓦結構，屋面板為角Chi型III型結構。整個屋頂跨度55米，長189米，總面積約1萬平方米。除照明和排風通風設施外，屋頂可利用率約75%，光伏設備占地面積約5000平方米。

在廠房東側相鄰電氣室外綠化帶內，本工程升壓變壓器及并網設備將以箱式變電站的形式安裝。箱式變電站占地面積約40平方米。逆變器交流輸出升壓至10kV后，接至高壓開關柜。然后通過回出線與位于一期電氣室的廠區10KV母線連接。高壓并網線進線柜安裝在母線上，實現并網。設備位置示意圖見下圖。最終平面布置圖以詳細設計完成后出具的施工圖為準。

技術方案

規模約712.8kWp，利用廠房屋頂建設光伏發電系統，關鍵設備光伏組件、逆變器、變壓器等國內Z名產品。分布式光伏系統產生的電能就地吸收，自行發電，剩余電量在線。本項目光伏發電系統輸出的直流電經串聯逆變器轉換為交流電，現場升壓至10KV。開關柜接10KV進線母線，廠負荷接電網。結合用戶供廠變壓器容量(4100KVA)和一期光伏并網系統總數(1200kW)分析，光伏并網容量不超過廠可變容量的80%，再根據屋頂勘測考慮，確定光伏項目建設容量為712.8kWp為宜。

升壓變壓器及高低壓配電設備

本工程配備三相交流800KVA干式變壓器1臺。額定電壓10.522.5%/0.38kV

變壓器連接到交流母線或低壓機柜輸出線上。交流母線負載開關具有通斷保護功能。變壓器側輸出接10KV進回線，設開關柜、PT柜、計量柜。開關柜輸出后，通過10KV高壓交流電纜與光伏并網電纜直接連接。電纜柜與工廠的10KV母線拼接，由母線連接。具體的接入方式以實際設計為準。

4.2繼電保護及安全自動裝置

本光伏電站所采用的主要電氣設備均配置微機保護系統，以滿足信息傳輸的需求。

1）并網線路繼電保護及安全自動裝置

在分布式光伏項目中，當發生線路短路故障時，應確保線路保護系統能夠快速觸發，并迅速切斷相應并網點的斷路器，以滿足對整條線路故障的快速可靠隔離要求。此外，光伏發電項目的用戶變電站10kV母線應配置故障解列裝置，以實現對頻率和電壓異常情況的緊急控制，能夠及時跳開相應斷路器或開關。

2）防孤島檢測

分布式光伏項目中的逆變器應具備快速檢測孤島并立即斷開與電網連接的能力。防孤島方案需與繼電保護、安全自動裝置和低電壓檢測系統等配合，并確保時間上的匹配。逆變器應具備極性反接保護、短路保護、低電壓穿越保護、孤島效應保護、過熱保護、過載保護和接地保護等功能。同時，高壓開關柜上應安裝測控保護裝置，其中包括過電流保護和零序過電流保護。所有信息將通過通訊方式上傳至光伏本地監控系統。

該光伏電站在故障或異常運行狀態時能夠快速切斷與系統的并網連接，停止向電網供電，確保不會對現有系統的正常運行造成影響。

系統結構

光伏電站配備了一套綜合自動化系統，采用安科瑞電氣股份有限公司提供的AcrelCloud-1200分布式光伏電力監控系統，具備保護、控制、通信和測量等功能，能夠實現光伏發電系統和升壓變壓器的自動化管理。逆變器、高低壓設備等狀態信號都接入該監控系統。

該光伏電站監控系統分為站控層和就地層，采用開放式分層、分布式結構。通過以太網與就地層相連，就地層根據不同功能和系統分布在逆變器區域或箱變中。即使站控層或網絡失效，就地層仍能獨立監測就地各電氣設備的運行。計算機監控系統通過專用無線網絡與上海市電力公司進行數據通信。

站控層由計算機網絡連接的服務器、操作員站和遠動站組成，提供站內運行的人機界面，實現對就地層設備等的管理控制，并具備與遠方控制通信的接口。就地層設備由保護測控單元、通訊設備、數據采集單元和多功能電能表等構成，主要電氣設備包括微機保護、防孤島保護、電能質量在線監測裝置、頻率電壓緊急控制裝置、多功能儀表、逆變器、箱變測控等設備。這些設備直接采集處理現場電氣數據，并通過網絡傳送給站控層監控主站，同時接收來自站控層的控制操作命令，經過有效性判斷、閉鎖檢測、同步檢測等步驟，最終對設備進行操作控制。每個光伏發電單元配備數據采集裝置，用于采集光伏組件數據、逆變器參數、保護測控裝置數據和智能計量表數據，并通過無線網絡傳輸給監控系統進行監視。

系統功能

光伏發電效率監測

現場測控單元和數據采集器采集相關信息，并進行各種預處理，包括數據合理性校驗，實時更新數據庫。這些信息包括模擬量（如電流、電壓、功率等）和數字量（如逆變器狀態、故障信號等）。

分布式光伏電站運維管理

Acrel-Cloud1200分布式光伏電力監控系統具有事故報警和預警處理功能。事故報警包括斷路器跳閘和保護裝置動作信號等，預警則包括設備變位、狀態異常信息、模擬量越限/復限等。系統會通過聲音報警、顏色變化、閃爍顯示、打印報警信息等方式提醒用戶，同時將報警信息發送至遠方控制中心。報警可手動或自動確認處理。

人機界面

監控系統允許通過顯示器監視主要電氣設備的運行參數和狀態，支持雙屏顯示和無級縮放操作，具有網絡拓撲分析功能，可動態顯示設備狀態。主要顯示內容包括設備運行狀態、各電氣參數實時值、環境數據、發電量監視、保護信息、控制操作記錄等信息。

結語

分布式光伏發電系統因其清潔可再生特性而被廣泛應用，然而其發電量的非穩定性給電力系統的穩定運行和經濟效益帶來挑戰。因此，在分布式光伏項目并網時，需要接受調度主站系統的調控，以協助用戶和電網實現分布式光伏的有序并網，加強統一管控，促進分布式光伏與大電網的協同運行，建立新型的分布式新能源調度管理體系，實現數據透明、便捷調控和能源互動。