安科瑞 劉秋霞

【摘要】為了緩解城市用電緊張?jiān)档腿藗兊挠秒姵杀?，可以在工業(yè)園區(qū)、辦公樓屋頂?shù)葓?chǎng)所應(yīng)用屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)進(jìn)行就近轉(zhuǎn)換、并網(wǎng)發(fā)電袁充分利用建筑物屋頂?shù)奶?yáng)資源。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(shì)和應(yīng)用方式，并以某項(xiàng)目為例研究屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，以期為屋頂光伏發(fā)電項(xiàng)目提供參考。

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

0引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，人們?cè)絹?lái)越重視清潔能源的開(kāi)發(fā)和利用。太陽(yáng)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(yáng)能這一清潔能源進(jìn)行發(fā)電的*進(jìn)技術(shù)。該技術(shù)操作簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)，能夠?qū)⑻?yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，為生產(chǎn)和生活提供幫助。在未來(lái)，太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)將成為我國(guó)主要的可再生能源發(fā)電技術(shù)[1]。在太陽(yáng)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?yàn)樵摷夹g(shù)具有就近發(fā)電、就近使用的優(yōu)點(diǎn)，能夠有效節(jié)約用電成本，實(shí)現(xiàn)余電入網(wǎng)。

太陽(yáng)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(hù)方面都比較簡(jiǎn)便，沒(méi)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(guò)光伏組件，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)電[2]。我國(guó)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(wú)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(shì)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(jìn)行太陽(yáng)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(shì)明顯大于火力發(fā)電，并且在輸送電能的過(guò)程中損耗非常低，對(duì)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(wèn)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(guò)蓄電池進(jìn)行充能，其組件構(gòu)成很簡(jiǎn)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(gè)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(guò)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(gè)系統(tǒng)規(guī)模比離網(wǎng)光伏發(fā)電組件更大，但是經(jīng)濟(jì)效益更高，應(yīng)用覆蓋面廣。

2.1光太伏陽(yáng)發(fā)電能光陣

列伏發(fā)電陣列是一種將多塊光伏模組進(jìn)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(jìn)行太陽(yáng)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(guò)光伏發(fā)電陣列吸收太陽(yáng)能并轉(zhuǎn)化為電能后，需要對(duì)其進(jìn)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(chǔ)能元件

在屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中，儲(chǔ)能元件是非常關(guān)鍵的組件之一。該組件在交流電路中進(jìn)行能源轉(zhuǎn)化時(shí)不會(huì)產(chǎn)生能量消耗。在電路中安裝儲(chǔ)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(guò)程中，儲(chǔ)能元件的應(yīng)用非常重要，在系統(tǒng)中安裝合理的儲(chǔ)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(yáng)能*效率轉(zhuǎn)化為電能，減少轉(zhuǎn)化過(guò)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(shí)現(xiàn)主要依靠智能化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。在同一場(chǎng)所中的不同位置、不同角度，收集的太陽(yáng)能量是不同的，即便是生產(chǎn)批次相同的儲(chǔ)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(jìn)行相同比率電能的輸出。現(xiàn)階段，我國(guó)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(duì)整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)中多個(gè)發(fā)電單元的功率進(jìn)行自動(dòng)化調(diào)整，使多個(gè)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(huì)影響整個(gè)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(dòng)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(shì)和應(yīng)用方式

現(xiàn)階段，我國(guó)已有“光電建筑一體化"“*家金太陽(yáng)"等有關(guān)光伏發(fā)電的扶持項(xiàng)目，這在一定程度上促進(jìn)了我國(guó)分布式光伏發(fā)電行業(yè)的發(fā)展，使人們逐漸開(kāi)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(shì)

首先，隨著我國(guó)城市化建設(shè)進(jìn)程的推進(jìn)，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(lái)看，即使太陽(yáng)能源作為清潔能源具有較大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，在城區(qū)內(nèi)單獨(dú)規(guī)劃一塊光伏發(fā)電的場(chǎng)地也明顯脫離實(shí)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(wú)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(yáng)光直射建筑物外墻，有助于增強(qiáng)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(shí)間，從而節(jié)約電能。同時(shí)，屋頂分布式光伏發(fā)電設(shè)備可以保護(hù)建筑物不受太陽(yáng)直射，降低建筑物的損耗，延長(zhǎng)建筑物的使用年限，降低建筑物運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本，具有較高的經(jīng)濟(jì)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(yáng)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(yáng)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(wèn)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(lái)說(shuō)，屋頂?shù)墓夥l(fā)電效率高，而外墻表面可能會(huì)受到角度等因素影響，使其在太陽(yáng)能收集量方面存在一定的不穩(wěn)定性[5]。同時(shí)，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(shí)際應(yīng)用過(guò)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(guó)地域遼闊，不同地區(qū)的溫度、氣候差異較大，特別是我國(guó)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(shí)考慮其抗凍性能，如果光伏發(fā)電設(shè)備的各項(xiàng)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(lái)，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(yáng)能源的同時(shí)，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(guó)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(guò)程中，考慮材料的實(shí)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(duì)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(yáng)能源，還能夠在夏季抵擋太陽(yáng)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(shí)，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(shí)例

4.1工程概況

某項(xiàng)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(xiàng)目，整個(gè)項(xiàng)目范圍約22萬(wàn)m2，安裝的分布式光伏發(fā)電組件單面裝機(jī)容量為550Wp，組件尺寸為2278mm伊1134mm，整體裝機(jī)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(jì)

本工程一期計(jì)劃裝機(jī)容量為30MWp，根據(jù)各類型屋頂布置實(shí)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(xiàng)目分布式光伏裝機(jī)規(guī)模較小，分布式電源接入對(duì)配網(wǎng)影響較小，可采用380/220V電壓就近接入附近臺(tái)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(yùn)行。在實(shí)施過(guò)程中應(yīng)該核實(shí)用戶與電網(wǎng)公司售電關(guān)口計(jì)量表位置，分布式光伏接入位置應(yīng)在售電關(guān)口計(jì)量表之后，同時(shí)將原計(jì)量表更換為雙向計(jì)量表，計(jì)量表精度與原計(jì)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(jī)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(tái)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(yùn)行，在實(shí)施過(guò)程中應(yīng)該核實(shí)用戶與電網(wǎng)公司售電關(guān)口計(jì)量表位置，分布式光伏接入位置應(yīng)在售電關(guān)口計(jì)量表之后，同時(shí)將原計(jì)量表更換為雙向計(jì)量表，計(jì)量表精度與原計(jì)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(duì)分布式光伏系統(tǒng)承載能力進(jìn)行評(píng)估。

居民戶用項(xiàng)目采用“全額上網(wǎng)"方式運(yùn)行。在實(shí)施過(guò)程中應(yīng)該核實(shí)用戶與電網(wǎng)公司售電關(guān)口計(jì)量表位置，分布式光伏接入位置應(yīng)在售電關(guān)口計(jì)量表之前。

4.3光伏主件選型

光伏電站太陽(yáng)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(guó)內(nèi)有工程應(yīng)用實(shí)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(jià)格、發(fā)電量、占地面積等特點(diǎn)及本工程的具體情況，本項(xiàng)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(xiàng)目采用8耀100kW的逆變器，各個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)根據(jù)分散程度選用合適的逆變器型號(hào)和臺(tái)數(shù)，逆變器總?cè)萘繛?7.95MW。本項(xiàng)目配置容配比在1.16耀1.30，綜合容配比約為1.23。經(jīng)計(jì)算，本項(xiàng)目直流側(cè)裝機(jī)容量為46MWp。在運(yùn)行期25年內(nèi)，首年利用小時(shí)數(shù)為1105.40h，年平均發(fā)電量為4392.05萬(wàn)kW·h，年平均利用小時(shí)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(tái)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(guó)內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的*進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，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(chǔ)能系統(tǒng)以及充電站的接入，*進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析，直接監(jiān)視光伏、風(fēng)能、儲(chǔ)能系統(tǒng)、充電站運(yùn)行狀態(tài)及健康狀況，是一個(gè)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(jì)優(yōu)化運(yùn)行為目標(biāo)，促進(jìn)可再生能源應(yīng)用，提高電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性、補(bǔ)償負(fù)荷波動(dòng)；有效實(shí)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(yùn)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(jì)運(yùn)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(gè)能量管理系統(tǒng)在物理上分為三個(gè)層：設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通信層和站控層。站級(jí)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(tái)適用場(chǎng)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(wú)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(tái)采用分層分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)人機(jī)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(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)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(dòng)態(tài)監(jiān)視各回路斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號(hào)。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(wú)功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、有功/無(wú)功電度、頻率和正向有功電能累計(jì)值；狀態(tài)參數(shù)主要有：開(kāi)關(guān)狀態(tài)、斷路器故障脫扣告警等。

系統(tǒng)應(yīng)可以對(duì)分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電管理，使管理人員實(shí)時(shí)掌握發(fā)電單元的出力信息、收益信息、儲(chǔ)能荷電狀態(tài)及發(fā)電單元與儲(chǔ)能單元運(yùn)行功率設(shè)置等。

系統(tǒng)應(yīng)可以對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)管理，能夠根據(jù)儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)告警，并支持定期的電池維護(hù)。

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(chǔ)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(chǔ)能及光伏系統(tǒng)信息進(jìn)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(chǔ)能信息、充電站信息、通訊狀況及一些統(tǒng)計(jì)列表等。

6.1.1光伏界面

圖2光伏系統(tǒng)界面

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

6.1.2儲(chǔ)能界面

圖3儲(chǔ)能系統(tǒng)界面

本界面主要用來(lái)展示本系統(tǒng)的儲(chǔ)能裝機(jī)容量、儲(chǔ)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(chǔ)能系統(tǒng)PCS參數(shù)設(shè)置界面

本界面主要用來(lái)展示對(duì)PCS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，包括開(kāi)關(guān)機(jī)、運(yùn)行模式、功率設(shè)定以及電壓、電流的限值。

圖5儲(chǔ)能系統(tǒng)BMS參數(shù)設(shè)置界面

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

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

本界面用來(lái)展示對(duì)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(chǔ)能系統(tǒng)PCS交流側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)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(shí)針對(duì)交流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。

圖8儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)界面

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

圖9儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS狀態(tài)界面

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

圖10儲(chǔ)能電池狀態(tài)界面

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

圖11儲(chǔ)能電池簇運(yùn)行數(shù)據(jù)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)電池簇信息，主要包括儲(chǔ)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(duì)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(lái)展示對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)信息，主要包括逆變控制一體機(jī)直流側(cè)、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及報(bào)警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及分析、電站發(fā)電量年有效利用小時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)、發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)、碳減排統(tǒng)計(jì)、風(fēng)速/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個(gè)逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。

6.1.4充電站界面

圖13充電站界面

本界面用來(lái)展示對(duì)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(fèi)用，變化曲線、各個(gè)充電站的運(yùn)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(guò)不同的配置，實(shí)現(xiàn)預(yù)覽、回放、管理與控制等。

6.1.6發(fā)電預(yù)測(cè)

系統(tǒng)應(yīng)可以通過(guò)歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、未來(lái)天氣預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)分布式發(fā)電進(jìn)行短期、超短期發(fā)電功率預(yù)測(cè)，并展示合格率及誤差分析。根據(jù)功率預(yù)測(cè)可進(jìn)行人工輸入或者自動(dòng)生成發(fā)電計(jì)劃，便于用戶對(duì)該系統(tǒng)新能源發(fā)電的集中管控。

圖15光伏預(yù)測(cè)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(chǔ)能系統(tǒng)容量、負(fù)荷需求及分時(shí)電價(jià)信息，進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行模式的設(shè)置及不同控制策略配置。如削峰填谷、周期計(jì)劃、需量控制、防逆流、有序充電、動(dòng)態(tài)擴(kuò)容等。

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

圖16策略配置界面

6.1.8運(yùn)行報(bào)表

應(yīng)能查詢各子系統(tǒng)、回路或設(shè)備*時(shí)間的運(yùn)行參數(shù)，報(bào)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(wú)功功率、正向有功電能、尖峰平谷時(shí)段電量等。

圖17運(yùn)行報(bào)表

6.1.9實(shí)時(shí)報(bào)警

應(yīng)具有實(shí)時(shí)報(bào)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(dòng)和關(guān)閉等遙信變位，及設(shè)備內(nèi)部的保護(hù)動(dòng)作或事故跳閘時(shí)應(yīng)能發(fā)出告警，應(yīng)能實(shí)時(shí)顯示告警事件或跳閘事件，包括保護(hù)事件名稱、保護(hù)動(dòng)作時(shí)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(shí)時(shí)告警

6.1.10歷史事件查詢

應(yīng)能夠?qū)b信變位，保護(hù)動(dòng)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(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

圖19歷史事件查詢

6.1.11電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)

應(yīng)可以對(duì)整個(gè)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(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)，使管理人員實(shí)時(shí)掌握供電系統(tǒng)電能質(zhì)量情況，以便及時(shí)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(shí)時(shí)顯示各電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)裝置通信狀態(tài)、各監(jiān)測(cè)點(diǎn)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(shí)時(shí)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(dòng)與閃變：系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相電壓波動(dòng)值、A/B/C三相電壓短閃變值、A/B/C三相電壓長(zhǎng)閃變值；應(yīng)能提供A/B/C三相電壓波動(dòng)曲線、短閃變曲線和長(zhǎng)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(jì)量：系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相有功功率、無(wú)功功率和視在功率；應(yīng)能顯示三相總有功功率、總無(wú)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(cè)：在電能質(zhì)量暫態(tài)事件如電壓暫升、電壓暫降、短時(shí)中斷發(fā)生時(shí)，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(jì)：系統(tǒng)應(yīng)能顯示1min統(tǒng)計(jì)整2h存儲(chǔ)的統(tǒng)計(jì)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(dòng)作或返回）、波形號(hào)、越限值、故障持續(xù)時(shí)間、事件發(fā)生的時(shí)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(duì)整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過(guò)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(shí)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(wú)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(jì)報(bào)表

具備定時(shí)抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來(lái)任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的發(fā)電、用電、充放電情況，即該節(jié)點(diǎn)進(jìn)線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。對(duì)微電網(wǎng)與外部系統(tǒng)間電能量交換進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的節(jié)能、收益等分析；具備對(duì)微電網(wǎng)供電可靠性分析，包括年停電時(shí)間、年停電次數(shù)等分析；具備對(duì)并網(wǎng)型微電網(wǎng)的并網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行電能質(zhì)量分析。

圖23統(tǒng)計(jì)報(bào)表

6.1.15網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)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(gè)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(shí)能自動(dòng)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)洌ㄏ到y(tǒng)的組成內(nèi)容、電網(wǎng)連接方式、斷路器、表計(jì)等信息。

6.1.16通信管理

可以對(duì)整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備通信情況進(jìn)行管理、控制、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過(guò)管理系統(tǒng)的主程序右鍵打開(kāi)通信管理程序，然后選擇通信控制啟動(dòng)所有端口或某個(gè)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(guò)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(yùn)行參數(shù)修改等）?？梢远x不同級(jí)別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、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(shí)，自動(dòng)準(zhǔn)確地記錄故障前、后過(guò)程的各相關(guān)電氣量的變化情況，通過(guò)對(duì)這些電氣量的分析、比較，對(duì)分析處理事故、判斷保護(hù)是否正確動(dòng)作、提高電力系統(tǒng)安全運(yùn)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(gè)周波、故障后4個(gè)周波波形，總錄波時(shí)間共計(jì)46s。每個(gè)采樣點(diǎn)錄波至少包含12個(gè)模擬量、10個(gè)開(kāi)關(guān)量波形。

圖27故障錄波

6.1.19事故追憶

可以自動(dòng)記錄事故時(shí)刻前后一段時(shí)間的所有實(shí)時(shí)掃描數(shù)據(jù)，包括開(kāi)關(guān)位置、保護(hù)動(dòng)作狀態(tài)、遙測(cè)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(dòng)事件，當(dāng)每個(gè)事件發(fā)生時(shí)，存儲(chǔ)事故*10個(gè)掃描周期及事故后10個(gè)掃描周期的有關(guān)點(diǎn)數(shù)據(jù)。啟動(dòng)事件和監(jiān)視的數(shù)據(jù)點(diǎn)可由用戶隨意修改。

6.2硬件及其配套產(chǎn)品

結(jié)語(yǔ)

太陽(yáng)能是現(xiàn)階段以及未來(lái)*為理想的清潔能源，光伏發(fā)電具有非常高的環(huán)保價(jià)值，非常適合進(jìn)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(jì)性和環(huán)保性，相關(guān)人員要深入研究這項(xiàng)技術(shù)，加大研發(fā)力度，促進(jìn)我國(guó)電力行業(yè)的蓬勃發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 王志敏.分布式光伏發(fā)電的現(xiàn)狀分析及技術(shù)改進(jìn)研究[C]//中國(guó)電力設(shè)備管理協(xié)會(huì).中國(guó)電力設(shè)備管理協(xié)會(huì)*二屆*一次會(huì)員代表大會(huì)論文集（1）.北京：中國(guó)電力設(shè)備管理協(xié)會(huì)*二屆*一次會(huì)員代表大會(huì)，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(jìn)研究[J].工程

[3] 張建設(shè)璽.與談“設(shè)雙計(jì)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(xiàng)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(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022年05版