淺談屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)的設(shè)計與應(yīng)用

安科瑞 陳聰

【摘要】為了緩解城市用電緊張袁降低人們的用電成本，可以在工業(yè)園區(qū)、辦公樓屋頂?shù)葓鏊鶓?yīng)用屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)進行就近轉(zhuǎn)換、并網(wǎng)發(fā)電袁充分利用建筑物屋頂?shù)奶栙Y源。概述屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)，分析屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)組成，探討屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢和應(yīng)用方式，并以某項目為例研究屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)的實際應(yīng)用，以期為屋頂光伏發(fā)電項目提供參考。

【關(guān)鍵詞】屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)；太陽能源；光伏組件；并網(wǎng)

0引言

隨著我國經(jīng)濟水平的不斷提升，人們越來越重視清潔能源的開發(fā)和利用。太陽能是現(xiàn)階段理想的清潔能源，而屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)就是利用太陽能這一清潔能源進行發(fā)電的*進技術(shù)。該技術(shù)操作簡單，實用性強，能夠?qū)⑻柲苻D(zhuǎn)換為電能，為生產(chǎn)和生活提供幫助。在未來，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)將成為我國主要的可再生能源發(fā)電技術(shù)[1]。在太陽能光伏發(fā)電技術(shù)中，屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用前景廣闊，這主要是因為該技術(shù)具有就近發(fā)電、就近使用的優(yōu)點，能夠有效節(jié)約用電成本，實現(xiàn)余電入網(wǎng)。

太陽能光伏發(fā)電主要有兩種，分別是集中式光伏發(fā)電和分布式光伏發(fā)電。集中式光伏發(fā)電投資大，占地面積廣，容量大，但是系統(tǒng)復(fù)雜性高，受到一定的地域限制；分布式光伏發(fā)電投資小，占地面積小，容量小，但是系統(tǒng)在安裝和維護方面都比較簡便，沒有地域限制，一般將光伏組件放置在屋頂上即可發(fā)電。

1屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)

屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)是一種新型發(fā)電技術(shù)，系統(tǒng)安裝在屋頂，通過光伏組件，將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，從而實現(xiàn)發(fā)電[2]。我國的火力發(fā)電和水力發(fā)電都存在較大的能源損耗，并且在節(jié)能減排方面也存在一定的不足，而屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)是一種無地域局限性、智能化的發(fā)電技術(shù)，而且在節(jié)能減排方面優(yōu)勢突出，是現(xiàn)階段利用清潔能源效率高的技術(shù)之一。屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)主要借助光伏組件進行太陽能-電能的轉(zhuǎn)換，與供電配網(wǎng)連接后就能夠就近供電。屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)在節(jié)能減排方面的優(yōu)勢明顯大于火力發(fā)電，并且在輸送電能的過程中損耗非常低，對于一些用電量較大的地區(qū)，應(yīng)用屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)能夠有效解決電能緊缺的問題。

2屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)組成

屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)主要有離網(wǎng)和并網(wǎng)兩大類。離網(wǎng)光伏發(fā)電主要通過蓄電池進行充能，其組件構(gòu)成很簡單，只需光伏發(fā)電陣列、電力電子交換器和蓄電池就可以組裝一個離網(wǎng)光伏發(fā)電組件。其中，蓄電池的應(yīng)用非常靈活，在蓄電完成后，蓄電池可以在各種用電設(shè)施中應(yīng)用。并網(wǎng)光伏發(fā)電的技術(shù)含量高，其通過轉(zhuǎn)化光伏發(fā)電陣列，應(yīng)用電力電子交換

器，與供電配網(wǎng)連接后為附近的用戶供電，整個系統(tǒng)規(guī)模比離網(wǎng)光伏發(fā)電組件更大，但是經(jīng)濟效益更高，應(yīng)用覆蓋面廣。

2.1光太伏陽發(fā)電能光陣

列伏發(fā)電陣列是一種將多塊光伏模組進行連接的大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)，利用光生伏*效應(yīng)，進行太陽能-直流電能的轉(zhuǎn)換[3]。陣列是指多塊光伏

組件的組合，單塊光伏組件轉(zhuǎn)換的電能不能滿足一般用電需求，因此需將多塊光伏組件組合在一起，使形成了陣列。

2.2電力電子交換器

通過光伏發(fā)電陣列吸收太陽能并轉(zhuǎn)化為電能后，需要對其進行電壓的轉(zhuǎn)換，使其滿足電能輸配網(wǎng)絡(luò)的要求，電力電子交換器在屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中主要負(fù)責(zé)電壓轉(zhuǎn)換工作，常用設(shè)備有整流器和逆變器等。

2.3儲能元件

在屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中，儲能元件是非常關(guān)鍵的組件之一。該組件在交流電路中進行能源轉(zhuǎn)化時不會產(chǎn)生能量消耗。在電路中安裝儲能元件，能夠使能源轉(zhuǎn)化更加平穩(wěn)，提升能量的穩(wěn)定性。在屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用過程中，儲能元件的應(yīng)用非常重要，在系統(tǒng)中安裝合理的儲能元件，能夠與電力電子交換器一起發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)，大幅提升能源利用率，將太陽能*效率轉(zhuǎn)化為電能，減少轉(zhuǎn)化過程中的能源消耗，產(chǎn)出更多的清潔能源，從而滿足附近用戶的用電需求。

2.4智能化控制系統(tǒng)

屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的實現(xiàn)主要依靠智能化控制系統(tǒng)實現(xiàn)。在同一場所中的不同位置、不同角度，收集的太陽能量是不同的，即便是生產(chǎn)批次相同的儲能元件和電力電子交換器，在功率方面也存在一定的差異[4]。智能化控制系統(tǒng)主要用于功率控制，可以確保容量存在差異的光伏發(fā)電單元進行相同比率電能的輸出?，F(xiàn)階段，我國屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)中的智能化控制系統(tǒng)主要是借助本地通信網(wǎng)絡(luò)對整個光伏發(fā)電系統(tǒng)中多個發(fā)電單元的功率進行自動化調(diào)整，使多個發(fā)電單元的功率能夠穩(wěn)定在一定的輸出比率，從而提升輸出電壓的穩(wěn)定性。由于屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)一般與供電配網(wǎng)連接，如果系統(tǒng)的輸出電壓缺乏穩(wěn)定性，可能會影響整個配電網(wǎng)絡(luò)的電壓，使用戶的正常用電受到影響。所以，為了防止出現(xiàn)電壓波動故障，需要在屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中安裝智能化控制系統(tǒng)。

3屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢和應(yīng)用方式

現(xiàn)階段，我國已有“光電建筑一體化”“*家金太陽”等有關(guān)光伏發(fā)電的扶持項目，這在一定程度上促進了我國分布式光伏發(fā)電行業(yè)的發(fā)展，使人們逐漸開始使用具有高環(huán)保性的清潔能源。

3.1屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

首先，隨著我國城市化建設(shè)進程的推進，城市人口密度不斷升高，結(jié)合當(dāng)前大中小城市的土地利用情況來看，即使太陽能源作為清潔能源具有較大的經(jīng)濟優(yōu)勢，在城區(qū)內(nèi)單獨規(guī)劃一塊光伏發(fā)電的場地也明顯脫離實際。而屋頂分布式光伏發(fā)電設(shè)備可以直接安裝在用戶附近的屋頂和外墻面等原本無用的建筑物空間，節(jié)約光伏發(fā)電的用地。其次，屋頂分布式光伏發(fā)電設(shè)備可以安裝在建筑物屋頂和外墻面，在一定程度上避免太陽光直射建筑物外墻，有助于增強建筑物內(nèi)部的溫度控制效果，間接縮短用戶使用空調(diào)等控溫設(shè)備的時間，從而節(jié)約電能。同時，屋頂分布式光伏發(fā)電設(shè)備可以保護建筑物不受太陽直射，降低建筑物的損耗，延長建筑物的使用年限，降低建筑物運營維護成本，具有較高的經(jīng)濟性。再次，

屋頂分布式光伏發(fā)電設(shè)備的安裝位置與用戶的距離更近，還能降低大用電量區(qū)域重新建設(shè)供電配網(wǎng)、增設(shè)線路的成本。*后，城市的用電需求主要集中在夏季，而夏季太陽能源充足，電能轉(zhuǎn)化量大，屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)正好滿足了夏季這一用電高峰期的需求，能大幅降低用戶的用電成本。即便是在冬季、陰雨天、夜晚等太陽能源吸收較少的情況下，用戶依然可以使用現(xiàn)有供電配網(wǎng)提供的電能，用電的穩(wěn)定性和安全性得到提高。另外，屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)能夠有效減少傳統(tǒng)發(fā)電方式造成的能源消耗和污染排放，緩解城市用電緊張問題。

3.2屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用方式

3.2.1光伏發(fā)電設(shè)備取代屋頂材料

光伏發(fā)電設(shè)備大多安裝在建筑物屋頂或外墻表面上，這可以在一定程度上節(jié)約屋頂材料。直接用光伏發(fā)電設(shè)備替代屋頂材料，不僅能提升光伏發(fā)電的效率和穩(wěn)定性，還能降低建筑成本。一般來說，屋頂?shù)墓夥l(fā)電效率高，而外墻表面可能會受到角度等因素影響，使其在太陽能收集量方面存在一定的不穩(wěn)定性[5]。同時，光伏發(fā)電設(shè)備安裝在屋頂，還能有效地避免風(fēng)力因素的影響，節(jié)約制作、安裝支架的成本，并起到保溫隔熱的作用。在實際應(yīng)用過程中，如果直接將光伏發(fā)電設(shè)備安裝在屋頂，應(yīng)當(dāng)確保設(shè)備的防水性和防滲漏性能，并且要注意光伏發(fā)電設(shè)備的使用區(qū)域。由于我國地域遼闊，不同地區(qū)的溫度、氣候差異較大，特別是我國北方地區(qū)，冬季的溫度比較低，在北方的建筑物屋頂安裝光伏發(fā)電設(shè)備時考慮其抗凍性能，如果光伏發(fā)電設(shè)備的各項性能都符合要求，那么*全可以用光伏發(fā)電設(shè)備取代屋頂材料。在未來，相關(guān)科研人員應(yīng)當(dāng)研究屋面瓦與光伏發(fā)電設(shè)備的結(jié)合，從而在充分利用太陽能源的同時，保障建筑物屋頂?shù)姆缆?、防凍、防裂、保溫性能?/span>

3.2.2光伏發(fā)電設(shè)備替代建筑物外墻材料

在光我伏國發(fā)城市電設(shè)備建設(shè)替中，代隨建著筑建物外筑墻行材料業(yè)的不斷發(fā)展，建筑材料更新迭代，出現(xiàn)了很多新型的建筑物外墻材料，如玻璃幕墻、墻磚、保溫材料等，建筑物外墻材料已經(jīng)成為建筑行業(yè)中的材料之一。但是在更新建筑物外墻材料的過程中，考慮材料的實用性、環(huán)保性和安全性等性能。例如，玻璃幕墻雖然能夠增加建筑物內(nèi)的光照，但是容易對附近居民造成光污染。而光伏發(fā)電設(shè)備不僅能夠吸收、利用太陽能源，還能夠在夏季抵擋太陽光直射，降低室內(nèi)溫度，減少空調(diào)的使用，從而節(jié)約電能，避免污染。同時，光伏發(fā)電設(shè)備接入供電配網(wǎng)后，可以直接向附近的用戶和公共基礎(chǔ)設(shè)施供電，如建筑物周圍的發(fā)光二*管（lightemittingdiode,LED）屏幕、路燈、公交站牌等，提升人們的生活質(zhì)量。

4屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用實例

4.1工程概況

某項目為某市盤南工業(yè)園區(qū)、周邊*府辦公樓及居民樓的屋頂分布式光伏發(fā)電項目，整個項目范圍約22萬m2，安裝的分布式光伏發(fā)電組件單面裝機容量為550Wp，組件尺寸為2278mm伊1134mm，整體裝機容量約為46MWp。光伏發(fā)電組件安裝在樓頂部位，安裝方式為固定式安裝，安裝傾斜角為20毅。

4.2方案設(shè)計

本工程一期計劃裝機容量為30MWp，根據(jù)各類型屋頂布置實際情況以220V和380V的電壓并網(wǎng)，就近接入每棟樓房原配電房或T接入屋前的電能表。

4.2.1*關(guān)堯醫(yī)院堯?qū)W校接入系統(tǒng)

*關(guān)、醫(yī)院、學(xué)校位于城鎮(zhèn)*心位置，配電網(wǎng)資源較豐富。由于該項目分布式光伏裝機規(guī)模較小，分布式電源接入對配網(wǎng)影響較小，可采用380/220V電壓就近接入附近臺區(qū)或線路。

*關(guān)、醫(yī)院、學(xué)校采用“自發(fā)自用余電上網(wǎng)”方式運行。在實施過程中應(yīng)該核實用戶與電網(wǎng)公司售電關(guān)口計量表位置，分布式光伏接入位置應(yīng)在售電關(guān)口計量表之后，同時將原計量表更換為雙向計量表，計量表精度與原計量表相同。

4.2.2工商業(yè)接入系統(tǒng)

某工商業(yè)建筑的屋頂光伏直流側(cè)裝機容量為3.0MWp，考慮1.2的容配比，交流側(cè)容量為2.5MW，采用4臺光伏柜接入廠區(qū)380V低壓配電段。

工商業(yè)用戶采用“自發(fā)自用余電上網(wǎng)”方式運行，在實施過程中應(yīng)該核實用戶與電網(wǎng)公司售電關(guān)口計量表位置，分布式光伏接入位置應(yīng)在售電關(guān)口計量表之后，同時將原計量表更換為雙向計量表，計量表精度與原計量表相同。

4.2.3居民戶用接入系統(tǒng)

居民戶用屋頂分布式光伏建設(shè)規(guī)模較大，且部分地區(qū)配電網(wǎng)資源較為薄弱，需要對分布式光伏系統(tǒng)承載能力進行評估。

居民戶用項目采用“全額上網(wǎng)”方式運行。在實施過程中應(yīng)該核實用戶與電網(wǎng)公司售電關(guān)口計量表位置，分布式光伏接入位置應(yīng)在售電關(guān)口計量表之前。

4.3光伏主件選型

光伏電站太陽能電池應(yīng)選用技術(shù)成熟、轉(zhuǎn)換效率較高、已規(guī)?；a(chǎn)且在國內(nèi)有工程應(yīng)用實例的組件作為光電轉(zhuǎn)換的核心器件。綜合考慮電池組件的價格、發(fā)電量、占地面積等特點及本工程的具體情況，本項目采用單晶硅單面容量為550Wp組件。

4.4容量配置及發(fā)電情況

本項目采用8耀100kW的逆變器，各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)根據(jù)分散程度選用合適的逆變器型號和臺數(shù)，逆變器總?cè)萘繛?7.95MW。本項目配置容配比在1.16耀1.30，綜合容配比約為1.23。經(jīng)計算，本項目直流側(cè)裝機容量為46MWp。在運行期25年內(nèi)，首年利用小時數(shù)為1105.40h，年平均發(fā)電量為4392.05萬kW·h，年平均利用小時數(shù)為1030.96h。

5Acrel-2000MG充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)

5.1平臺概述

Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)，是我司根據(jù)新型電力系統(tǒng)下微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)與微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的要求，總結(jié)國內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的*進經(jīng)驗，專門研制出的企業(yè)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)滿足光伏系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電、儲能系統(tǒng)以及充電站的接入，*進行數(shù)據(jù)采集分析，直接監(jiān)視光伏、風(fēng)能、儲能系統(tǒng)、充電站運行狀態(tài)及健康狀況，是一個集監(jiān)控系統(tǒng)、能量管理為一體的管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)在安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上以經(jīng)濟優(yōu)化運行為目標(biāo)，促進可再生能源應(yīng)用，提高電網(wǎng)運行穩(wěn)定性、補償負(fù)荷波動；有效實現(xiàn)用戶側(cè)的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負(fù)荷，提高電力設(shè)備運行效率、降低供電成本。為企業(yè)微電網(wǎng)能量管理提供安全、可靠、經(jīng)濟運行提供了全新的解決方案。

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)應(yīng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，整個能量管理系統(tǒng)在物理上分為三個層：設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通信層和站控層。站級通信網(wǎng)絡(luò)采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)及TCP/IP通信協(xié)議，物理媒介可以為光纖、網(wǎng)線、屏蔽雙絞線等。系統(tǒng)支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。

5.2平臺適用場合

系統(tǒng)可應(yīng)用于城市、高速公路、工業(yè)園區(qū)、工商業(yè)區(qū)、居民區(qū)、智能建筑、海島、無電地區(qū)可再生能源系統(tǒng)監(jiān)控和能量管理需求。

5.3系統(tǒng)架構(gòu)

本平臺采用分層分布式結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，即站控層、網(wǎng)絡(luò)層和設(shè)備層，詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下：

圖1典型微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)組網(wǎng)方式

6充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)解決方案

6.1實時監(jiān)測

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)人機界面友好，應(yīng)能夠以系統(tǒng)一次電氣圖的形式直觀顯示各電氣回路的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測光伏、風(fēng)電、儲能、充電站等各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各回路斷路器、隔離開關(guān)等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號。其中，各子系統(tǒng)回路電參量主要有：相電壓、線電壓、三相電流、有功/無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、有功/無功電度、頻率和正向有功電能累計值；狀態(tài)參數(shù)主要有：開關(guān)狀態(tài)、斷路器故障脫扣告警等。

系統(tǒng)應(yīng)可以對分布式電源、儲能系統(tǒng)進行發(fā)電管理，使管理人員實時掌握發(fā)電單元的出力信息、收益信息、儲能荷電狀態(tài)及發(fā)電單元與儲能單元運行功率設(shè)置等。

系統(tǒng)應(yīng)可以對儲能系統(tǒng)進行狀態(tài)管理，能夠根據(jù)儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進行及時告警，并支持定期的電池維護。

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)界面包括系統(tǒng)主界面，包含微電網(wǎng)光伏、風(fēng)電、儲能、充電站及總體負(fù)荷組成情況，包括收益信息、天氣信息、節(jié)能減排信息、功率信息、電量信息、電壓電流情況等。根據(jù)不同的需求，也可將充電，儲能及光伏系統(tǒng)信息進行顯示。

圖1系統(tǒng)主界面

子界面主要包括系統(tǒng)主接線圖、光伏信息、風(fēng)電信息、儲能信息、充電站信息、通訊狀況及一些統(tǒng)計列表等。

6.1.1光伏界面

圖2光伏系統(tǒng)界面

本界面用來展示對光伏系統(tǒng)信息，主要包括逆變器直流側(cè)、交流側(cè)運行狀態(tài)監(jiān)測及報警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計及分析、并網(wǎng)柜電力監(jiān)測及發(fā)電量統(tǒng)計、電站發(fā)電量年有效利用小時數(shù)統(tǒng)計、發(fā)電收益統(tǒng)計、碳減排統(tǒng)計、輻照度/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時對系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個逆變器的運行數(shù)據(jù)進行展示。

6.1.2儲能界面

圖3儲能系統(tǒng)界面

本界面主要用來展示本系統(tǒng)的儲能裝機容量、儲能當(dāng)前充放電量、收益、SOC變化曲線以及電量變化曲線。

圖4儲能系統(tǒng)PCS參數(shù)設(shè)置界面

本界面主要用來展示對PCS的參數(shù)進行設(shè)置，包括開關(guān)機、運行模式、功率設(shè)定以及電壓、電流的限值。

圖5儲能系統(tǒng)BMS參數(shù)設(shè)置界面

本界面用來展示對BMS的參數(shù)進行設(shè)置，主要包括電芯電壓、溫度保護限值、電池組電壓、電流、溫度限值等。

圖6儲能系統(tǒng)PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)等。

圖7儲能系統(tǒng)PCS交流側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS交流側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)、溫度值等。同時針對交流側(cè)的異常信息進行告警。

圖8儲能系統(tǒng)PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括電壓、電流、功率、電量等。同時針對直流側(cè)的異常信息進行告警。

圖9儲能系統(tǒng)PCS狀態(tài)界面

本界面用來展示對PCS狀態(tài)信息，主要包括通訊狀態(tài)、運行狀態(tài)、STS運行狀態(tài)及STS故障告警等。

圖10儲能電池狀態(tài)界面

本界面用來展示對BMS狀態(tài)信息，主要包括儲能電池的運行狀態(tài)、系統(tǒng)信息、數(shù)據(jù)信息以及告警信息等，同時展示當(dāng)前儲能電池的SOC信息。

圖11儲能電池簇運行數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對電池簇信息，主要包括儲能各模組的電芯電壓與溫度，并展示當(dāng)前電芯的電壓、溫度值及所對應(yīng)的位置。

6.1.3風(fēng)電界面

圖12風(fēng)電系統(tǒng)界面

本界面用來展示對風(fēng)電系統(tǒng)信息，主要包括逆變控制一體機直流側(cè)、交流側(cè)運行狀態(tài)監(jiān)測及報警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計及分析、電站發(fā)電量年有效利用小時數(shù)統(tǒng)計、發(fā)電收益統(tǒng)計、碳減排統(tǒng)計、風(fēng)速/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時對系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個逆變器的運行數(shù)據(jù)進行展示。

6.1.4充電站界面

圖13充電站界面

本界面用來展示對充電站系統(tǒng)信息，主要包括充電站用電總功率、交直流充電站的功率、電量、電量費用，變化曲線、各個充電站的運行數(shù)據(jù)等。

6.1.5視頻監(jiān)控界面

圖14微電網(wǎng)視頻監(jiān)控界面

本界面主要展示系統(tǒng)所接入的視頻畫面，且通過不同的配置，實現(xiàn)預(yù)覽、回放、管理與控制等。

6.1.6發(fā)電預(yù)測

系統(tǒng)應(yīng)可以通過歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、實測數(shù)據(jù)、未來天氣預(yù)測數(shù)據(jù)，對分布式發(fā)電進行短期、超短期發(fā)電功率預(yù)測，并展示合格率及誤差分析。根據(jù)功率預(yù)測可進行人工輸入或者自動生成發(fā)電計劃，便于用戶對該系統(tǒng)新能源發(fā)電的集中管控。

圖15光伏預(yù)測界面

6.1.7策略配置

系統(tǒng)應(yīng)可以根據(jù)發(fā)電數(shù)據(jù)、儲能系統(tǒng)容量、負(fù)荷需求及分時電價信息，進行系統(tǒng)運行模式的設(shè)置及不同控制策略配置。如削峰填谷、周期計劃、需量控制、防逆流、有序充電、動態(tài)擴容等。

具體策略根據(jù)項目實際情況（如儲能柜數(shù)量、負(fù)載功率、光伏系統(tǒng)能力等）進行接口適配和策略調(diào)整，同時支持定制化需求。

圖16策略配置界面

6.1.8運行報表

應(yīng)能查詢各子系統(tǒng)、回路或設(shè)備*時間的運行參數(shù)，報表中顯示電參量信息應(yīng)包括：各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無功功率、正向有功電能、尖峰平谷時段電量等。

圖17運行報表

6.1.9實時報警

應(yīng)具有實時報警功能，系統(tǒng)能夠?qū)Ω髯酉到y(tǒng)中的逆變器、雙向變流器的啟動和關(guān)閉等遙信變位，及設(shè)備內(nèi)部的保護動作或事故跳閘時應(yīng)能發(fā)出告警，應(yīng)能實時顯示告警事件或跳閘事件，包括保護事件名稱、保護動作時刻；并應(yīng)能以彈窗、聲音、短信和電話等形式通知相關(guān)人員。

圖18實時告警

6.1.10歷史事件查詢

應(yīng)能夠?qū)b信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電芯溫度（鋰離子電池）、壓力（液流電池）、光照、風(fēng)速、氣壓越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析。

圖19歷史事件查詢

6.1.11電能質(zhì)量監(jiān)測

應(yīng)可以對整個微電網(wǎng)系統(tǒng)的電能質(zhì)量包括穩(wěn)態(tài)狀態(tài)和暫態(tài)狀態(tài)進行持續(xù)監(jiān)測，使管理人員實時掌握供電系統(tǒng)電能質(zhì)量情況，以便及時發(fā)現(xiàn)和消除供電不穩(wěn)定因素。

1）在供電系統(tǒng)主界面上應(yīng)能實時顯示各電能質(zhì)量監(jiān)測點的監(jiān)測裝置通信狀態(tài)、各監(jiān)測點的A/B/C相電壓總畸變率、三相電壓不平衡度*和正序/負(fù)序/零序電壓值、三相電流不平衡度*和正序/負(fù)序/零序電流值；

2）諧波分析功能：系統(tǒng)應(yīng)能實時顯示A/B/C三相電壓總諧波畸變率、A/B/C三相電流總諧波畸變率、奇次諧波電壓總畸變率、奇次諧波電流總畸變率、偶次諧波電壓總畸變率、偶次諧波電流總畸變率；應(yīng)能以柱狀圖展示2-63次諧波電壓含有率、2-63次諧波電壓含有率、0.5～63.5次間諧波電壓含有率、0.5～63.5次間諧波電流含有率；

3）電壓波動與閃變：系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相電壓波動值、A/B/C三相電壓短閃變值、A/B/C三相電壓長閃變值；應(yīng)能提供A/B/C三相電壓波動曲線、短閃變曲線和長閃變曲線；應(yīng)能顯示電壓偏差與頻率偏差；

4）功率與電能計量：系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相有功功率、無功功率和視在功率；應(yīng)能顯示三相總有功功率、總無功功率、總視在功率和總功率因素；應(yīng)能提供有功負(fù)荷曲線，包括日有功負(fù)荷曲線（折線型）和年有功負(fù)荷曲線（折線型）；

5）電壓暫態(tài)監(jiān)測：在電能質(zhì)量暫態(tài)事件如電壓暫升、電壓暫降、短時中斷發(fā)生時，系統(tǒng)應(yīng)能產(chǎn)生告警，事件能以彈窗、閃爍、聲音、短信、電話等形式通知相關(guān)人員；系統(tǒng)應(yīng)能查看相應(yīng)暫態(tài)事件發(fā)生前后的波形。

6）電能質(zhì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計：系統(tǒng)應(yīng)能顯示1min統(tǒng)計整2h存儲的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，包括均值、*值、*值、95%概率值、方均根值。

7）事件記錄查看功能：事件記錄應(yīng)包含事件名稱、狀態(tài)（動作或返回）、波形號、越限值、故障持續(xù)時間、事件發(fā)生的時間。

圖20微電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量界面

6.1.12遙控功能

應(yīng)可以對整個微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進行遠(yuǎn)程遙控操作。系統(tǒng)維護人員可以通過管理系統(tǒng)的主界面完成遙控操作，并遵循遙控預(yù)置、遙控返校、遙控執(zhí)行的操作順序，可以及時執(zhí)行調(diào)度系統(tǒng)或站內(nèi)相應(yīng)的操作命令。

圖21遙控功能

6.1.13曲線查詢

應(yīng)可在曲線查詢界面，可以直接查看各電參量曲線，包括三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、SOC、SOH、充放電量變化等曲線。

圖22曲線查詢

6.1.14統(tǒng)計報表

具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點的發(fā)電、用電、充放電情況，即該節(jié)點進線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表。對微電網(wǎng)與外部系統(tǒng)間電能量交換進行統(tǒng)計分析；對系統(tǒng)運行的節(jié)能、收益等分析；具備對微電網(wǎng)供電可靠性分析，包括年停電時間、年停電次數(shù)等分析；具備對并網(wǎng)型微電網(wǎng)的并網(wǎng)點進行電能質(zhì)量分析。

圖23統(tǒng)計報表

6.1.15網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

系統(tǒng)支持實時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；可在線診斷設(shè)備通信狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時能自動在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。

圖24微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)浣缑?/span>

本界面主要展示微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)?，包括系統(tǒng)的組成內(nèi)容、電網(wǎng)連接方式、斷路器、表計等信息。

6.1.16通信管理

可以對整個微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備通信情況進行管理、控制、數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測。系統(tǒng)維護人員可以通過管理系統(tǒng)的主程序右鍵打開通信管理程序，然后選擇通信控制啟動所有端口或某個端口，快速查看某設(shè)備的通信和數(shù)據(jù)情況。通信應(yīng)支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。

圖25通信管理

6.1.17用戶權(quán)限管理

應(yīng)具備設(shè)置用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如遙控操作，運行參數(shù)修改等）。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

圖26用戶權(quán)限

6.1.18故障錄波

應(yīng)可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時，自動準(zhǔn)確地記錄故障前、后過程的各相關(guān)電氣量的變化情況，通過對這些電氣量的分析、比較，對分析處理事故、判斷保護是否正確動作、提高電力系統(tǒng)安全運行水平有著重要作用。其中故障錄波共可記錄16條，每條錄波可觸發(fā)6段錄波，每次錄波可記錄故障前8個周波、故障后4個周波波形，總錄波時間共計46s。每個采樣點錄波至少包含12個模擬量、10個開關(guān)量波形。

圖27故障錄波

6.1.19事故追憶

可以自動記錄事故時刻前后一段時間的所有實時掃描數(shù)據(jù)，包括開關(guān)位置、保護動作狀態(tài)、遙測量等，形成事故分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

用戶可自定義事故追憶的啟動事件，當(dāng)每個事件發(fā)生時，存儲事故*10個掃描周期及事故后10個掃描周期的有關(guān)點數(shù)據(jù)。啟動事件和監(jiān)視的數(shù)據(jù)點可由用戶隨意修改。

6.2硬件及其配套產(chǎn)品

7結(jié)語

太陽能是現(xiàn)階段以及未來*為理想的清潔能源，光伏發(fā)電具有非常高的環(huán)保價值，非常適合進行推廣應(yīng)用。屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)是近年出現(xiàn)的一種新興發(fā)電技術(shù)，具有較高的經(jīng)濟性和環(huán)保性，相關(guān)人員要深入研究這項技術(shù)，加大研發(fā)力度，促進我國電力行業(yè)的蓬勃發(fā)展。

參考文獻

[1] 王志敏.分布式光伏發(fā)電的現(xiàn)狀分析及技術(shù)改進研究[C]//中國電力設(shè)備管理協(xié)會.中國電力設(shè)備管理協(xié)會*二屆*一次會員代表大會論文集（1）.北京：中國電力設(shè)備管理協(xié)會*二屆*一次會員代表大會，2022：206-211.

[2] 向萌.分布式光伏發(fā)電的現(xiàn)狀分析及技術(shù)改進研究[J].工程

[3] 張建設(shè)璽.與談“設(shè)雙計碳，20”目22（標(biāo)8下廣）：39-41.西農(nóng)村屋頂分布式光伏發(fā)電的技術(shù)與發(fā)展[J].紅水河，2022，41（2）：80-83.

[4] 李義，劉志勝.高速公路沿線發(fā)展分布式光伏發(fā)電項目可行性研究[J].科技與創(chuàng)新，2022（4）：173-176，181.

[5] 崔宗海，分布式光伏發(fā)電應(yīng)用分析及技術(shù)研究[J].電力設(shè)備管理，2023（7）：63-65.

[6] 張西宇.屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用研究

[7] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2022年05版