摘要：為實(shí)現(xiàn)“雙碳目標(biāo)”即中國明確提出的2030年“碳達(dá)峰”與2060年“碳中和”目標(biāo)。推動(dòng)節(jié)能減排、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，我國政府采取了一系列方案和行動(dòng)。其中就包括能源綠色低碳轉(zhuǎn)型行動(dòng)：大力發(fā)展新能源，?推動(dòng)煤電節(jié)能降碳，?優(yōu)化油氣管線和儲(chǔ)備設(shè)施，?加快新型電力系統(tǒng)建設(shè)，?逐步減少傳統(tǒng)化石能源消費(fèi)。光伏發(fā)電作為新型能源得到了國家的大力支持。分布式光伏發(fā)電具有提高能源效率、促進(jìn)綠色低碳轉(zhuǎn)型以及推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步等重要意義。本項(xiàng)目旨在利用分布式光伏發(fā)電技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自發(fā)自用、余電上網(wǎng)，提高能源利用效率，降低能源成本，同時(shí)減少對傳統(tǒng)能源的依賴，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：雙碳目標(biāo)；新型能源；分布式光伏;

1. 項(xiàng)目概述

近十幾年來,隨著工業(yè)化的不斷發(fā)展,我國能源資源不斷減少,各種環(huán)境問題隨之不斷增加。因而在火力發(fā)電產(chǎn)業(yè)尋找新能源來緩解煤炭資源所帶來的緊張壓力勢在必行。而隨著人們對太陽能資源的不斷探索與研究發(fā)現(xiàn),可以利用太陽能光伏發(fā)電技術(shù)來達(dá)到清潔無污染的發(fā)電目的^[1]。人類對太陽能的高效利用已使得現(xiàn)代生活變得舒適環(huán)保,尤其在應(yīng)對當(dāng)今全球能源短缺問題方面,太陽能在其能源轉(zhuǎn)化領(lǐng)域發(fā)揮著突出貢獻(xiàn),促進(jìn)了人類社會(huì)的綠色可持續(xù)發(fā)展^[2]。

分布式光伏一般分為三種類型：屋頂光伏、基于公共設(shè)施的光伏、以及基于農(nóng)村能源供給的光伏。其中屋頂光伏被廣泛應(yīng)用與家庭、商業(yè)和工業(yè)建筑物。它可以將光伏板安裝在建筑物的屋頂上，使得該建筑物既可以用于發(fā)電，又可以提供防水和保護(hù)建筑結(jié)構(gòu)的作用。屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)通常與電網(wǎng)相連，發(fā)電并向電網(wǎng)饋送電力，居民和企業(yè)可以根據(jù)自己的用電需求進(jìn)行選擇。該項(xiàng)目采用屋頂發(fā)電的方式進(jìn)行發(fā)電，使用“自發(fā)自用，余電上網(wǎng)”（將光伏所發(fā)電量首先用于廠站內(nèi)使用，電量有多余的可以并入電網(wǎng)）的模式進(jìn)行電力傳輸。

本項(xiàng)目具有東區(qū)、西區(qū)兩個(gè)集中并網(wǎng)點(diǎn)，多個(gè)分散并網(wǎng)點(diǎn)，總?cè)萘繛?/span>21.35WM。選用安科瑞光伏二次設(shè)計(jì)方案，使用光纖差動(dòng)、故障解列、防孤島等保護(hù)裝置具有穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，使用光伏監(jiān)控軟件可監(jiān)控廠站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。本項(xiàng)目的實(shí)施將為當(dāng)?shù)靥峁┣鍧崱⒖稍偕碾娏δ茉?，有助于減少對傳統(tǒng)能源的依賴，降低碳排放。

2. 解決方案

項(xiàng)目為屋頂分布式光伏項(xiàng)目，該項(xiàng)目的容量為21.35MW，項(xiàng)目采用自發(fā)自用、余電上網(wǎng)的消納方式。利用原有的電源點(diǎn)作為光伏高壓并網(wǎng)點(diǎn)并入電網(wǎng)端，在東區(qū)和西區(qū)設(shè)置一次預(yù)制艙，預(yù)制艙內(nèi)安裝有光伏出線柜，計(jì)量柜，光伏集電柜，PT柜，站用變柜，光伏并網(wǎng)柜。逆變器發(fā)的電通過10個(gè)低壓并網(wǎng)柜并入0.4kv母線通過變壓器升壓后并入10kv電網(wǎng)，東區(qū)、西區(qū)集中并網(wǎng)點(diǎn)經(jīng)過箱變升壓后并入10kv電網(wǎng)。光伏系統(tǒng)配置自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集并網(wǎng)信息，信息上傳至當(dāng)?shù)卣{(diào)控中心DMS系統(tǒng)。光伏發(fā)電逆變器電源電壓為800V，經(jīng)箱變升壓變升壓至10kV后,通過高壓電纜接入新增的10kV光伏集電柜,通過并網(wǎng)柜并入原10kV市電高壓柜。項(xiàng)目采用Acrel-1000DP光伏監(jiān)控平臺(tái)。監(jiān)控平臺(tái)具有對全站數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測、事故告警提示等功能

圖3 光伏電站一次系統(tǒng)圖

項(xiàng)目光伏發(fā)電并入復(fù)特變10kv#3和復(fù)特變10kv#4兩段10kv母線最終并入電網(wǎng)。東區(qū)并網(wǎng)點(diǎn)卓冉111并入1#10kv母線6#并網(wǎng)點(diǎn)；卓冉06并入0.4kv經(jīng)過變壓器升壓后并入1#10kv母線，1#10kv母線通過23號(hào)并網(wǎng)點(diǎn)并入復(fù)特變10kv#3母線；7#并網(wǎng)點(diǎn)卓冉07經(jīng)升壓后并入3#10kv母線I段通過20號(hào)并網(wǎng)點(diǎn)并入復(fù)特變10kv#3母線；3#并網(wǎng)點(diǎn)卓冉03和1#并網(wǎng)點(diǎn)卓冉01經(jīng)升壓后通過并入4#10kv母線I段，4#10kv母線I段通過19號(hào)并網(wǎng)點(diǎn)并入復(fù)特變10kv#3母線；4#并網(wǎng)點(diǎn)卓冉04經(jīng)升壓后并入4#10kv母線III段通過18號(hào)并網(wǎng)點(diǎn)并入復(fù)特變10kv#3母線；5#并網(wǎng)點(diǎn)卓冉05經(jīng)升壓后并入2#10kv母線通過25號(hào)并網(wǎng)點(diǎn)并入復(fù)特變10kv#4母線；9#并網(wǎng)點(diǎn)卓冉09和10#并網(wǎng)點(diǎn)卓冉10經(jīng)升壓后并入東區(qū)配電室10kv母線通過30號(hào)并網(wǎng)點(diǎn)并入復(fù)特變10kv#4母線；8#并網(wǎng)點(diǎn)卓冉08經(jīng)升壓后并入3#10kv母線II段通過29號(hào)并網(wǎng)點(diǎn)并入復(fù)特變10kv#4母線；西區(qū)并網(wǎng)點(diǎn)卓冉506并入5#10kv母線，5#母線并入4#10kv母線II段，2#并網(wǎng)點(diǎn)卓冉02經(jīng)升壓后并入4#10kvII段母線；4#10kvII段母線通過25t鍋爐配電室10kv母線最終并入復(fù)特變10kv#4母線。

圖4 光伏電站并網(wǎng)圖

3. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.1. 方案綜述

項(xiàng)目主要有東區(qū)、西區(qū)兩個(gè)集中并網(wǎng)點(diǎn)以及分散安裝的十個(gè)低壓并網(wǎng)點(diǎn)。東區(qū)和西區(qū)預(yù)制艙內(nèi)都配備有就地高壓柜、二次保護(hù)裝置柜，預(yù)制艙附近安裝有箱式變壓器可將逆變器傳輸?shù)牡碗妷荷龎簽?/span>10kv進(jìn)行傳輸。項(xiàng)目西區(qū)、西區(qū)各安裝一套監(jiān)控系統(tǒng)，可以監(jiān)視廠區(qū)的光伏系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

每個(gè)低壓并網(wǎng)柜配備有一臺(tái)光纖收發(fā)裝置通過光纖連接到西區(qū)通訊屏，西區(qū)與西區(qū)通過光纖進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，每個(gè)低壓并網(wǎng)柜裝有一臺(tái)防孤島保護(hù)裝置，可以防止產(chǎn)生非計(jì)劃性孤島。

東區(qū)、西區(qū)集中并網(wǎng)點(diǎn)各配置有一套光纖差動(dòng)保護(hù)裝置，用于與主站之間，具有縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)、負(fù)壓閉鎖過流保護(hù)、過流保護(hù)等功能；配置電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置，監(jiān)測頻率偏差、電壓偏差、電壓波動(dòng)和閃變，監(jiān)測電能質(zhì)量的好壞；配置防孤島保護(hù)裝置，可以防止產(chǎn)生非計(jì)劃性孤島。

東區(qū)、西區(qū)配置有通訊裝置用于采集東區(qū)、西區(qū)預(yù)制艙內(nèi)高壓柜、二次保護(hù)裝置柜、箱變的數(shù)據(jù)。

監(jiān)控平臺(tái)：東區(qū)和西區(qū)各配備了一套套變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)軟件（Acrel-1000DP光伏監(jiān)控系統(tǒng)）實(shí)現(xiàn)了對現(xiàn)場保護(hù)設(shè)備和儀表設(shè)備的數(shù)據(jù)監(jiān)視與管理，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的電壓、電流、功率等參數(shù)，可以通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。遠(yuǎn)程控制：可以通過監(jiān)控中心對分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，如斷路器的分合等。數(shù)據(jù)分析：可以對監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，如發(fā)電量、能耗等，為用戶提供決策支持。報(bào)警功能：可以設(shè)置報(bào)警閾值，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，會(huì)及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒用戶進(jìn)行處理。

4. 功能需求

4.1. 繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置需求

分布式電源繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置配置應(yīng)符合相關(guān)繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)程、運(yùn)行規(guī)程和反事故措施的規(guī)定，裝置定值應(yīng)與電網(wǎng)繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置配合整定，防止發(fā)生繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置誤動(dòng)、拒動(dòng)，確保人身、設(shè)備和電網(wǎng)安全。10kV接入的分布式電源，保護(hù)和安全自動(dòng)裝置配置還應(yīng)滿足《電力裝置的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T50062-2008，《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》GB/T 14285-2006。

1.光纖縱差保護(hù)測控裝置：具有縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)、復(fù)壓閉鎖過流保護(hù)、過流加速保護(hù)、PT斷線相過流保護(hù)、零序過流保護(hù)等保護(hù)功能

2.PT監(jiān)測并列裝置：具有PT并列、低電壓告警、PT斷線告警、過電壓告警、零序過壓告警等功能。

3.防孤島保護(hù)裝置：防孤島檢測需滿足GB/T19964-2012《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》、Q/GDW617-2011《光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》等規(guī)范文件的要求。分布式電源應(yīng)具備快速監(jiān)測孤島且立即斷開與電網(wǎng)連接的能力，防孤島保護(hù)動(dòng)作時(shí)間不大于2S,其防孤島保護(hù)應(yīng)與配電網(wǎng)側(cè)線路重合閘和安全自動(dòng)裝置動(dòng)作時(shí)間相配合。針對電網(wǎng)失壓后分布式電源可能繼續(xù)運(yùn)行、且向電網(wǎng)線路送電的情況提出。孤島運(yùn)行一方面危及電網(wǎng)線路維護(hù)人員和用戶的生命安全，干擾電網(wǎng)的正常合閘；另一方面孤島運(yùn)行電網(wǎng)中的電壓和頻率不受控制，將對配電設(shè)備和用戶設(shè)備造成損壞。防孤島裝置應(yīng)具備線路故障時(shí)，確保電源能及時(shí)斷開與電網(wǎng)連接，確保重合閘能正確動(dòng)作。

4.頻率電壓緊急控制裝置：具有低周低壓減載控制、聯(lián)絡(luò)線低頻低壓解列控制等功能。

5.線路保護(hù)裝置：光伏電站線路發(fā)生短路故障時(shí)，線路保護(hù)能快速動(dòng)作，瞬時(shí)跳開相應(yīng)并網(wǎng)點(diǎn)斷路器，滿足全線故障時(shí)快速可靠切除故障的要求。

6.光伏電站內(nèi)需具備直流電源，供10kV保護(hù)及測控裝置，電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置等設(shè)備使用。光伏電站內(nèi)需配置交直流一體化電源，供關(guān)口電能表、電能量終端服務(wù)器、交換機(jī)等設(shè)備使用。系統(tǒng)繼電保護(hù)應(yīng)使用專用的電流互感器和電壓互感器的二次繞組，電流互感器準(zhǔn)確級(jí)宜采用0.2S、10P級(jí)，電壓互感器準(zhǔn)確級(jí)宜采用0.2、3P級(jí)。

7.恢復(fù)并網(wǎng)：當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)因電網(wǎng)擾動(dòng)脫網(wǎng)后，在電網(wǎng)電壓和頻率恢復(fù)到正常運(yùn)行范圍之前，光伏發(fā)電系統(tǒng)不允許并網(wǎng)；在電網(wǎng)電壓和頻率恢復(fù)正常后，通過10kV電壓等級(jí)并網(wǎng)的分布式電源恢復(fù)并網(wǎng)應(yīng)經(jīng)過電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)的允許。

4.2. 電能質(zhì)量在線監(jiān)測需求

根據(jù)“國家電網(wǎng)公司Q/GDW617-2011《光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》”要求，光伏電站需配置電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置，要求電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置應(yīng)能監(jiān)測電壓偏差、頻率偏差、三相電壓幅值相位不平衡度、三相電流幅值相應(yīng)不平衡度、負(fù)序電流、諧波、電壓波動(dòng)等電能指標(biāo)，并能將電能質(zhì)量數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳至調(diào)度部門，暫考慮將光伏電站10kV送出線路作為電能質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)。

要求該裝置應(yīng)為滿足IEC61000-4-30-2003標(biāo)準(zhǔn)要求的A類電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置。

電能質(zhì)量裝置具有電壓測量范圍為0～1.2Un，測量精度≤±0.2%，裝置電流測量范圍為0～1.2In，測量精度在I≥0.05IN時(shí)，≤±0.2%；在0.01IN＜I＜0.05IN時(shí)，精度≤±1%，裝置具有電壓暫升、電壓暫降、短時(shí)中斷監(jiān)測功能：測量精度≤0.1%等參數(shù)，具有暫態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測、瞬態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測、故障錄波等功能。滿足電能質(zhì)量的設(shè)計(jì)要求。

光伏電站應(yīng)滿足有關(guān)電能質(zhì)量要求的規(guī)定，當(dāng)接入配電網(wǎng)的分布式電源導(dǎo)致公共連接點(diǎn)電能質(zhì)量不滿足相關(guān)要求時(shí)，運(yùn)營管理方應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)采取改善電能質(zhì)量措施，未采取治理措施或采取改善措施后電能質(zhì)量仍無法滿足要求時(shí)，電網(wǎng)運(yùn)營管理部門采取斷開該分布式電源管控措施，直至電能質(zhì)量滿足要求時(shí)方可重新并網(wǎng)。

4.3. 計(jì)量需求

10kV出線關(guān)口表（主副表）應(yīng)選用通過荊州市電力公司計(jì)量認(rèn)證的裝置。電能表應(yīng)符合IEC687標(biāo)準(zhǔn)、IEC1036標(biāo)準(zhǔn)、中國國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；關(guān)口表為有功0.5S級(jí)，無功2.0級(jí)；考核表為有功0.5s級(jí)，無功2.0級(jí)；電能表具有窗口顯示功能，顯示不少于8位。顯示的信號(hào)包括測量值；各種費(fèi)率、需量及方向、脈沖輸出、需量周期結(jié)束等識(shí)別符號(hào)；自檢報(bào)警信號(hào)顯示；需要時(shí)，能自動(dòng)循環(huán)顯示預(yù)置數(shù)值。

5. 配置設(shè)備清單

根據(jù)3.2所述的光伏監(jiān)控系統(tǒng)需求，安科瑞電氣配置1套完整的分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)，詳細(xì)設(shè)備清單如表1。

表1我司提供方案設(shè)備列表