前言
今年以來，在政策利好推動下光伏、風(feng)力發電(dian)(dian)、電(dian)(dian)化學儲能及抽水蓄能等(deng)新(xin)能源(yuan)行(xing)業發展(zhan)迅速，裝機容量均大幅(fu)度(du)增長，新(xin)能源(yuan)發電(dian)(dian)已經成(cheng)為新(xin)型電(dian)(dian)力系(xi)統重要的(de)(de)組成(cheng)部分(fen)，同時這也導致(zhi)新(xin)型電(dian)(dian)力系(xi)統比(bi)傳(chuan)統的(de)(de)電(dian)(dian)力系(xi)統更為復雜，未來預(yu)計可(ke)再(zai)生(sheng)能源(yuan)裝機規模仍將快速增長，逐步完成(cheng)能源(yuan)體(ti)系(xi)的(de)(de)深度(du)轉型，從(cong)而實現“碳中和"目標(biao)。隨(sui)之(zhi)而來的(de)(de)是光伏電(dian)(dian)站、儲能以及配套的(de)(de)電(dian)(dian)氣設施怎(zen)么通(tong)過系(xi)統來實現有(you)效的(de)(de)運維管(guan)理，使之(zhi)安全、可(ke)靠運行(xing)。
2023年(nian)光伏、儲能發展(zhan)趨勢
據國(guo)(guo)(guo)家(jia)能源(yuan)局新能源(yuan)和可再生能源(yuan)司數據顯示，2023年一(yi)季度(du)(du)全(quan)國(guo)(guo)(guo)光(guang)伏(fu)新增(zeng)(zeng)并網33.66GW，同比(bi)(bi)增(zeng)(zeng)長(chang)(chang)154.8%，其(qi)中(zhong)(zhong)集(ji)中(zhong)(zhong)式(shi)光(guang)伏(fu)發電15.53GW，分(fen)布式(shi)光(guang)伏(fu)發電18.13GW。截至(zhi)一(yi)季度(du)(du)末，全(quan)國(guo)(guo)(guo)光(guang)伏(fu)發電裝機容(rong)(rong)量(liang)達(da)到425GW，其(qi)中(zhong)(zhong)集(ji)中(zhong)(zhong)式(shi)光(guang)伏(fu)249GW，分(fen)布式(shi)光(guang)伏(fu)176GW。太陽能發電投(tou)資完(wan)成522億(yi)元，同比(bi)(bi)增(zeng)(zeng)長(chang)(chang)177.6%。一(yi)季度(du)(du)全(quan)國(guo)(guo)(guo)風(feng)(feng)電新增(zeng)(zeng)并網容(rong)(rong)量(liang)10.40GW，其(qi)中(zhong)(zhong)陸(lu)上風(feng)(feng)電9.89GW，海上風(feng)(feng)電0.51GW。截至(zhi)一(yi)季度(du)(du)末，全(quan)國(guo)(guo)(guo)風(feng)(feng)電累計裝機達(da)到376GW，同比(bi)(bi)增(zeng)(zeng)長(chang)(chang)11.8%，其(qi)中(zhong)(zhong)陸(lu)上風(feng)(feng)電345GW，海上風(feng)(feng)電30.89GW。風(feng)(feng)電投(tou)資完(wan)成約249億(yi)元，同比(bi)(bi)增(zeng)(zeng)長(chang)(chang)15%。
2023年1-4月(yue)電化(hua)學儲能(neng)投(tou)運項目(mu)共73個，裝(zhuang)機(ji)規(gui)模(mo)為2.523GW/5.037GWh，裝(zhuang)機(ji)功率(lv)較去(qu)年同(tong)期(qi)(374.4MW)同(tong)比增長577.1%。其中磷酸鐵鋰儲能(neng)項目(mu)高達69個，裝(zhuang)機(ji)規(gui)模(mo)為2.52GW/5.019GWh;液流電池儲能(neng)項目(mu)共4個，裝(zhuang)機(ji)規(gui)模(mo)為3.1MW/ 18.1MWh。
光(guang)伏電(dian)(dian)(dian)站和電(dian)(dian)(dian)化學(xue)儲能電(dian)(dian)(dian)站裝機容量在今年上半年均大幅增長(chang)，預計(ji)(ji)受政策激勵(li)影響，接(jie)下來光(guang)儲系統(tong)還會保(bao)持較大增長(chang)，以滿足雙(shuang)碳計(ji)(ji)劃的(de)要(yao)求(qiu)。
光伏、儲能(neng)運維(wei)市場(chang)分析
在光伏、儲能(neng)行業(ye)飛速發(fa)展的同時，已(yi)建的光伏、風力發(fa)電站和儲能(neng)系(xi)統(tong)的監控、運維管(guan)理(li)項目的招標也(ye)非常多，2023年上半年，光伏電站開發(fa)企業(ye)運維招標規模28.6GW，同比增長204.3%，上述28.6GW招標項目中(zhong)(zhong)，目前公(gong)布(bu)中(zhong)(zhong)標結果的共計(ji)14.9GW，中(zhong)(zhong)標情況見表1。光伏代運維價格(ge)因光伏電站的地理(li)分布(bu)、容量、環境(jing)以(yi)及(ji)考核條件(jian)的不同，價格(ge)也(ye)會有較大的差異，從表1可以(yi)看出(chu)運維價格(ge)低至(zhi)1.93元/年*kW。
表1 光伏電站代運維招標及中標情況
同樣儲(chu)能電站的代運維(wei)價(jia)(jia)格波動也(ye)比(bi)較大，比(bi)如廣東電網能源投資(zi)有限公(gong)司發布2023年(nian)200MWh用戶側(ce)儲(chu)能項目(mu)設(she)(she)(she)備(bei)及運維(wei)招標(biao)公(gong)告，運維(wei)服(fu)務(wu)價(jia)(jia)格為6元/年(nian)*kWh;克拉瑪依(yi)市600MW光伏配(pei)套120MW/240MWh儲(chu)能運維(wei)總承(cheng)包(bao)開(kai)標(biao)價(jia)(jia)格為499元/年(nian)*kWh，運維(wei)包(bao)含光伏設(she)(she)(she)備(bei)、儲(chu)能設(she)(she)(she)備(bei)以及配(pei)套的箱變等電氣設(she)(she)(she)備(bei)的運維(wei)。
光伏(fu)、儲(chu)能(neng)系(xi)統的(de)(de)(de)代運(yun)(yun)(yun)維(wei)價格不高(gao)，而且(qie)(qie)考核壓力大，運(yun)(yun)(yun)維(wei)工(gong)作繁瑣(suo)，管(guan)理(li)(li)不當還(huan)存在安全風險，如果不采用合適的(de)(de)(de)監控系(xi)統來管(guan)理(li)(li)和(he)運(yun)(yun)(yun)維(wei)，人(ren)(ren)力成本將(jiang)會非常高(gao)，而且(qie)(qie)發電(dian)(dian)效率也難以掌(zhang)控，這(zhe)將(jiang)會導致代運(yun)(yun)(yun)維(wei)公司無法盈利(li)。在很長一段時間(jian)里(li)，新能(neng)源電(dian)(dian)站的(de)(de)(de)運(yun)(yun)(yun)維(wei)管(guan)理(li)(li)都是(shi)很“粗糙(cao)"的(de)(de)(de)，一句話就是(shi)——堆人(ren)(ren)。早期發電(dian)(dian)設(she)備(bei)(bei)的(de)(de)(de)不完備(bei)(bei)、急于上馬引起(qi)的(de)(de)(de)施工(gong)漏洞(dong)又多，選址(zhi)科學性的(de)(de)(de)不足等等，都使得管(guan)理(li)(li)電(dian)(dian)站離不開(kai)人(ren)(ren)力的(de)(de)(de)支撐。但這(zhe)一過程并非沒(mei)有變(bian)化。通過各種技術手(shou)段升級，新能(neng)源電(dian)(dian)站運(yun)(yun)(yun)維(wei)逐漸(jian)從粗放式管(guan)理(li)(li)向(xiang)精益管(guan)理(li)(li)轉變(bian)。從業者也就在不斷探索怎(zen)么縮減(jian)對人(ren)(ren)力的(de)(de)(de)依賴，怎(zen)樣提高(gao)管(guan)理(li)(li)效率。
分布式光(guang)伏電(dian)站(zhan)監控及(ji)集(ji)中運維管理
光伏電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)(zhan)(zhan)的(de)(de)(de)(de)運(yun)(yun)維對(dui)光伏電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)(zhan)(zhan)的(de)(de)(de)(de)發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)量至關重要，包括光伏組(zu)件、逆(ni)變器(qi)以(yi)及(ji)(ji)相(xiang)關的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)氣回路、升壓變壓器(qi)及(ji)(ji)并網柜等(deng)，數(shu)(shu)據監測(ce)是光伏電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)(zhan)(zhan)運(yun)(yun)維中(zhong)一個非(fei)常(chang)重要的(de)(de)(de)(de)部(bu)分(fen)，可(ke)以(yi)通(tong)過運(yun)(yun)維管理(li)系統(tong)實時(shi)(shi)獲取光伏電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)(zhan)(zhan)的(de)(de)(de)(de)各項數(shu)(shu)據指標，并通(tong)過這些數(shu)(shu)據指標來判斷(duan)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)(zhan)(zhan)的(de)(de)(de)(de)運(yun)(yun)行(xing)(xing)(xing)狀況和(he)(he)效率(lv)。在數(shu)(shu)據監測(ce)方面，需(xu)要對(dui)光伏電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)(zhan)(zhan)進行(xing)(xing)(xing)以(yi)下幾項檢(jian)測(ce)：首先，需(xu)要對(dui)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)(zhan)(zhan)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓、電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流、功率(lv)等(deng)參數(shu)(shu)進行(xing)(xing)(xing)實時(shi)(shi)監測(ce)，以(yi)了(le)(le)解光伏電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)(zhan)(zhan)的(de)(de)(de)(de)實時(shi)(shi)工作狀態(tai)。其次，需(xu)要對(dui)光伏電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)(zhan)(zhan)的(de)(de)(de)(de)溫濕度、太陽輻照度等(deng)環(huan)境因素進行(xing)(xing)(xing)監測(ce)，以(yi)了(le)(le)解電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)(zhan)(zhan)的(de)(de)(de)(de)運(yun)(yun)行(xing)(xing)(xing)環(huan)境情況。最后，需(xu)要對(dui)光伏電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)(zhan)(zhan)的(de)(de)(de)(de)累計發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)量、組(zu)件和(he)(he)逆(ni)變器(qi)的(de)(de)(de)(de)運(yun)(yun)行(xing)(xing)(xing)情況等(deng)進行(xing)(xing)(xing)檢(jian)測(ce)和(he)(he)分(fen)析，以(yi)便及(ji)(ji)時(shi)(shi)采取相(xiang)應(ying)的(de)(de)(de)(de)維護措施。GB/T 38946-2020《分(fen)布式光伏發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)系統(tong)集中(zhong)運(yun)(yun)維技(ji)術規范》對(dui)分(fen)布式光伏電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)(zhan)(zhan)運(yun)(yun)維以(yi)及(ji)(ji)集中(zhong)運(yun)(yun)維主站(zhan)(zhan)(zhan)、運(yun)(yun)維子站(zhan)(zhan)(zhan)功能均作出明確要求。
相關標準
《分布式(shi)光伏發電系統(tong)集(ji)中運維技術規(gui)范(fan)》GB/T 38946
《戶用(yong)分(fen)布式光伏(fu)發電并網(wang)接口技術規范》GB/T 33342
《分布式(shi)光(guang)伏發電系(xi)統遠(yuan)程(cheng)監控技術規范》GB/T 34932
《光伏發(fa)電站設計規范》GB 50797
《分(fen)布式電源并網運行控(kong)制規范(fan)》GB/T 33592
《分布式電源接入電網技術規定》Q/GDW1480
系統構成
集中(zhong)運維系統可包括主(zhu)站和子站以及之間的通(tong)信通(tong)道,系統結構可參照圖1。
a)主站(zhan)與子站(zhan)間的通信可采用無(wu)線(GPRS/3G/4G)?公網?專(zhuan)網(專(zhuan)線/VPN加密鏈路)方式,宜采取相應的信息安全(quan)防護措(cuo)施;
b)主站與外部系統的通(tong)信滿足相應系統的接入要求;
c)視頻信息不(bu)宜(yi)與監控(kong)數(shu)據(ju)傳輸共用一(yi)個通道(dao);
d)支持與(yu)電網調(diao)度系統通信(xin)(xin),通信(xin)(xin)規約(yue)宜采用DL/T634.5101?DL/T634.5104;支持與(yu)各子站通信(xin)(xin)。
圖1 運(yun)維主站與子站系(xi)統架構
運(yun)維(wei)子站可(ke)根(gen)據分布(bu)式光伏電(dian)站裝機容量、有/無(wu)人(ren)值(zhi)班等情(qing)況設置(zhi)，在無(wu)人(ren)值(zhi)班的(de)情(qing)況下當地可(ke)不設置(zhi)運(yun)維(wei)子站，數(shu)據直接通過數(shu)據網關(guan)上傳運(yun)維(wei)主站。
光伏運維子站解決方案
安科瑞Acrel1000-DP分布(bu)(bu)式光(guang)(guang)伏電(dian)站(zhan)電(dian)力監控系統(tong)為分布(bu)(bu)式光(guang)(guang)伏電(dian)站(zhan)運維(wei)子系統(tong)提供了解決方案，滿足GB/T 38946《分布(bu)(bu)式光(guang)(guang)伏發電(dian)系統(tong)集(ji)中(zhong)運維(wei)技術規范》中(zhong)對運維(wei)子站(zhan)的相關技術要求。
數據信號采集
(1)運維子站采集(ji)的模擬量數(shu)據包(bao)括(kuo)下列內(nei)容:
a)分(fen)布式光伏發電(dian)系統每個并網點(dian)有功(gong)功(gong)率?無功(gong)功(gong)率?電(dian)壓?電(dian)流?頻率?電(dian)能量等數據;
b)分布(bu)式(shi)光伏逆變器有功(gong)(gong)功(gong)(gong)率?無功(gong)(gong)功(gong)(gong)率?電壓?電流?功(gong)(gong)率?溫度等數據(ju);
c)匯(hui)流(liu)箱各路電(dian)流(liu)?匯(hui)總輸出電(dian)流(liu)?母線電(dian)壓(ya)量(liang)等(deng)數據;
d)分布式光伏發(fa)電系統周圍環境(jing)(jing)包(bao)括(kuo)環境(jing)(jing)溫(wen)度(du)?輻(fu)照(zhao)度(du)?電池板溫(wen)度(du)等數據;
e)子站應建立數據存儲,存儲時間應不少(shao)于(yu)7d?
圖2 分布式光伏監控系統數據顯示
(2)運維子(zi)站采集的(de)狀態信(xin)號包括下(xia)列(lie)內容:
a)分(fen)布式光伏(fu)發電公共連接(jie)點斷路(lu)器?隔(ge)離(li)刀閘(zha)和接(jie)地(di)刀閘(zha)位置?保護硬接(jie)點狀態以及遠方/就地(di)控(kong)制等各種開關量信號;
b)分布(bu)式光伏(fu)發電(dian)每(mei)個并網點斷路器和隔(ge)離開關的位置(zhi)信號?重合閘位置(zhi)?保(bao)護動(dong)作(zuo)及告警(jing)信號;
c)光伏逆變器運行(xing)狀態及告警信號;
d)分布(bu)式光伏發(fa)電主升壓變(bian)(bian)壓器(qi)分接頭擋位(當采(cai)用有(you)載調壓變(bian)(bian)壓器(qi));
e)光伏(fu)匯流箱(xiang)保護動(dong)作及告警信號(hao);
f)分布式(shi)光伏發電保護(hu)?安(an)全自動裝置等設備狀(zhuang)態,保護(hu)動作及告警信號(hao),運(yun)行人(ren)員操作順序記(ji)錄信息?
圖3 分布式光伏監控系統狀態顯示
數據信息處理
子站宜對所采(cai)(cai)集(ji)的(de)實時(shi)信(xin)息進行數字濾波?有效性(xing)(xing)檢查?工(gong)程值轉換(huan)?信(xin)號接點抖(dou)動消(xiao)除(chu)?刻度計算(suan)等加(jia)工(gong)?數據(ju)采(cai)(cai)集(ji)子系統可進行數據(ju)合理性(xing)(xing)檢查?異常數據(ju)分(fen)析(xi)?事件分(fen)類(lei)等處理,并支持常用的(de)計算(suan)功(gong)能(neng),支持對采(cai)(cai)集(ji)的(de)各類(lei)原始數據(ju)和應用數據(ju)分(fen)類(lei)存儲和管理?
圖4 分布式光伏監控系統數據展示
光伏運維主站(zhan)解決(jue)方案(an)
安科瑞AcrelEMS企業微(wei)電(dian)(dian)網能效管理(li)平(ping)臺適用于分布(bu)式光伏電(dian)(dian)站的運(yun)維(wei)管理(li)。GB/T 38946《分布(bu)式光伏發電(dian)(dian)系統集(ji)(ji)中運(yun)維(wei)技(ji)術(shu)規范》中對集(ji)(ji)中運(yun)維(wei)主(zhu)站的相關技(ji)術(shu)要求(qiu)如下：
集中運行監視宜具備以下功(gong)能:
a)基(ji)礎信息展(zhan)示:基(ji)礎信息包括(kuo)場(chang)(chang)站名稱?場(chang)(chang)站地理位置?場(chang)(chang)站容量(liang)?場(chang)(chang)站組(zu)件(jian)面積等;
b)電站(zhan)實時監視:具備(bei)主要測點(dian)的分時?分日?分月以及分年的數值(zhi)展示圖表;
圖5 分布式光伏電站場站管理及發電功率實時監控
c)電站統計分(fen)(fen)析:具備主要(yao)性能參數的分(fen)(fen)時?分(fen)(fen)日(ri)?分(fen)(fen)月以(yi)及分(fen)(fen)年的數值展示圖表,主要(yao)性能指標(biao)包括系統PR?等效利用小時數等;
d)歷史信息查(cha)詢:逆變器(qi)(qi)?匯流箱(xiang)?電度表?環境監測(ce)儀?并網點(dian)?變壓器(qi)(qi)等設備監測(ce)點(dian)的歷史數據查(cha)詢與導(dao)出(chu);
e)單電站數據展示(shi):直觀展示(shi)電站全年?各(ge)月的計劃完(wan)成情況?上(shang)網(wang)電量?綜合(he)效率等(deng)統(tong)計指標;
f)多(duo)(duo)場站數(shu)據展示:對集(ji)團(tuan)級的多(duo)(duo)電站計劃完(wan)成率(lv)(lv)?上網電量?綜合效率(lv)(lv)和(he)資源(yuan)分(fen)布(bu)等(deng)關鍵指標(biao)進(jin)行多(duo)(duo)角度(du)?多(duo)(duo)維度(du)的分(fen)析;
g)報(bao)表(biao)(biao)管理:根據(ju)需(xu)求選擇歷史數據(ju),生成不(bu)同格式(shi)和類型的報(bao)表(biao)(biao);報(bao)表(biao)(biao)應支(zhi)持文件導出和打印等功(gong)能?
圖6 日月年發電數據報表及逆變器發電曲線分析
操作與控(kong)制宜(yi)具備以(yi)下(xia)功能:
a)支(zhi)持對(dui)電站設(she)備(bei)的操作與控制,包括遙控?遙調?人工置數?標識(shi)牌操作?閉鎖和(he)解鎖等操作;
b)防誤(wu)閉(bi)鎖(suo):支持多種類型(xing)自(zi)動防誤(wu)閉(bi)鎖(suo)功(gong)(gong)能(neng),包括基于預定義(yi)規(gui)則的常規(gui)防誤(wu)閉(bi)鎖(suo)和基于拓撲分(fen)析(xi)的防誤(wu)閉(bi)鎖(suo)功(gong)(gong)能(neng);操作(zuo)指令宜經過防誤(wu)驗證,并有出錯(cuo)告警功(gong)(gong)能(neng);
c)順(shun)序(xu)控制:能夠按照預(yu)先(xian)設定的順(shun)序(xu)和流程控制電站設備動作;
d)支持操作與控制可視(shi)化;
e)操作與控(kong)制宜有記(ji)錄,包括操作人(ren),操作對象?操作內容(rong)?操作時間(jian)?操作結果等,可供調閱和打印?
圖7 遙控操作驗證及操作記錄
故障告警管理宜(yi)具備以下功能:
a)能夠將(jiang)分布式(shi)光伏發電系統(tong)現場(chang)所采(cai)集(ji)到的各設備故障類遙信(xin)信(xin)號上報至集(ji)中運維(wei)系統(tong)進行展示;
b)能夠記錄(lu)故障告警的發生時間?設備位置?近期操(cao)作記錄(lu)?故障狀態等信息;
c)能夠對在集中運維(wei)系統中展(zhan)示出來的故(gu)障類遙信(xin)(xin)信(xin)(xin)號的信(xin)(xin)息進行基本操作,如(ru)刪(shan)除?信(xin)(xin)息修改(gai)?查詢;
d)能夠對(dui)故(gu)障信(xin)息(xi)排查(cha)解(jie)決完畢后對(dui)故(gu)障造成的損失進行評估;
e)能夠(gou)對由故(gu)障告警(jing)及處(chu)置過程形成的故(gu)障案例進行分類管(guan)理,具備快速訪問和查詢(xun)的功能?
圖8 告警分級和異常分析
集中運營管(guan)理宜具(ju)備以下功能:
a)運行值班管理對將電站(zhan)生產運行值班過程中的主要事件進行記(ji)錄(lu);
b)巡點(dian)(dian)檢管理:制定巡點(dian)(dian)檢的操作(zuo)方案(an),包含巡點(dian)(dian)檢設(she)備?巡點(dian)(dian)檢路線(xian)?巡點(dian)(dian)檢任(ren)務(wu)以(yi)及異常(chang)數據反饋等功能,異常(chang)數據可以(yi)自動觸(chu)發故(gu)障單(dan);
c)報告報表(biao)功(gong)能:能夠(gou)按(an)照(zhao)既定(ding)要求(qiu)(qiu)形成相應的報告和(he)報表(biao)功(gong)能,并(bing)支持文件(jian)導出要求(qiu)(qiu);
d)資料管理功能:具(ju)備對系統(tong)相關資料進行分類管理的(de)功能,并(bing)支(zhi)持快速訪問(wen)和(he)查(cha)閱(yue)?
圖9 巡檢管理及用戶報告
設備?工器具及備品(pin)備件(jian)管理宜(yi)具備以下(xia)功能(neng):
a)物資編碼管理:系(xi)統(tong)宜支持按照GB/T50549要求(qiu)進行編碼設定(ding)的功能(neng);
b)物資(zi)臺賬管理:系統宜(yi)支持(chi)對設備(bei)和部件?備(bei)品(pin)備(bei)件?工器具等物資(zi)信(xin)息和資(zi)料進行分類(lei)錄入(ru)?刪除?修改和查(cha)詢的功能;
c)工(gong)器具(ju)管理:集中運維系統宜具(ju)備對場站配備的工(gong)器具(ju)的種類和數量統計(ji)功(gong)能(neng),同時宜具(ju)備對工(gong)器具(ju)校驗(yan)周期提醒(xing)的功(gong)能(neng);
d)備品(pin)備件管理:集中運維(wei)系(xi)統宜具(ju)備場(chang)站(zhan)配備的(de)(de)備品(pin)備件的(de)(de)種類和(he)數量統計功能,同時宜具(ju)備對(dui)備品(pin)備件安(an)全(quan)庫存的(de)(de)定(ding)義和(he)缺庫提醒(xing)的(de)(de)功能?
圖10 設備檔案和設備保養管理
安全(quan)管理(li)宜具(ju)備以下(xia)功能(neng):
a)安(an)全組織管(guan)理:實現集團公司?電(dian)站區(qu)域公司安(an)全組織架構設定功能;
b)安全(quan)綜合管理(li):各種安全(quan)相關的制度(du)?培(pei)訓?考核?應急等的文檔(dang)管理(li)功能;
c)安全檢(jian)查管(guan)理:實現(xian)安全檢(jian)查計劃?任務?結果的管(guan)理功能;
d)安(an)(an)全事故(gu)管理:實現安(an)(an)全事故(gu)登記與處(chu)理閉環管理功(gong)能?
檢修維修管理宜具備以(yi)下(xia)功(gong)能(neng):
a)檢(jian)修(xiu)(xiu)維(wei)修(xiu)(xiu)單管理:實(shi)現(xian)各(ge)種故障檢(jian)修(xiu)(xiu)維(wei)修(xiu)(xiu)工作(zuo)的單據(ju)登記?檢(jian)修(xiu)(xiu)
維修(xiu)(xiu)過程的(de)資料?檢(jian)修(xiu)(xiu)維修(xiu)(xiu)結果的(de)信息管理功能;
b)檢修計劃(hua)管理:實(shi)現檢修計劃(hua)信(xin)息(xi)的登記管理功能,信(xin)息(xi)內(nei)容(rong)包括基本的季度?月(yue)度檢查(cha)計劃(hua)等(deng);
c)缺陷管理:實現各種設備(bei)?各來源(yuan)的缺陷信息登(deng)記?缺陷處理及處理結果信息登(deng)記功能;
d)隱(yin)患(huan)管理(li):實現各種設備?各來源的隱(yin)患(huan)信息(xi)登記(ji)?隱(yin)患(huan)治理(li)及治理(li)的記(ji)過信息(xi)登記(ji)功能;
e)預(yu)(yu)防(fang)性維護(hu)管理:實現預(yu)(yu)防(fang)性維護(hu)計劃(hua),維護(hu)工作的(de)內容登(deng)記(ji)維護(hu)管理;包括預(yu)(yu)防(fang)性維護(hu)計劃(hua)?定期預(yu)(yu)防(fang)性維護(hu)檢(jian)驗等維護(hu)保養信息內容管理功能(neng)?
圖11 工(gong)單管理和(he)缺陷記錄
系統管理宜具備以(yi)下功能:
a)權(quan)限設(she)置:登錄(lu)權(quan)限?場(chang)站權(quan)限?功(gong)能(neng)權(quan)限?數據權(quan)限;
b)在(zai)線用戶管理:用戶登(deng)錄(lu)?操作記錄(lu);
c)時(shi)間(jian)同步(bu):宜采用簡單網(wang)絡時(shi)間(jian)協議(SNTP)對時(shi)方(fang)式,并以(yi)此同步(bu)各子站;
d)Web功能:主站宜(yi)具備(bei)相(xiang)關數(shu)據的信(xin)息發(fa)布?瀏覽和下載等Web功能?
圖12 用(yong)(yong)戶權(quan)限配(pei)置及用(yong)(yong)戶狀態(tai)監測
光(guang)伏發電功率預測
運維(wei)主站可根據(ju)當日光(guang)照(zhao)和溫濕度數(shu)據(ju)預測光(guang)伏電站發(fa)電功率數(shu)據(ju)進行對照(zhao)，用于(yu)驗證光(guang)伏電站發(fa)電效率。
圖13 光伏運(yun)維(wei)主站(zhan)、子站(zhan)發電功率預測功能(neng)
箱變測控管理
箱(xiang)(xiang)式(shi)變電(dian)站由于(yu)其(qi)占(zhan)地面積小，性價比(bi)高，在(zai)分布式(shi)光(guang)伏電(dian)站中大量應用。箱(xiang)(xiang)變是光(guang)伏電(dian)站升(sheng)壓并網的主要電(dian)氣設備，其(qi)運行狀態的好壞，直接影響整(zheng)個光(guang)伏發電(dian)系(xi)統的可靠性。因此需要對箱(xiang)(xiang)變進行電(dian)氣參數、環境參數、繞組溫度等(deng)進行監測和(he)預(yu)警。
提供過(guo)電流(liu)保護(hu)、溫(wen)度保護(hu)、過(guo)/欠電壓保護(hu)、零序過(guo)流(liu)保護(hu)等功(gong)能;
實時(shi)監測(ce)變壓(ya)器(qi)高、低壓(ya)側(ce)的電壓(ya)、電流、有功(gong)及無功(gong)等(deng)參(can)數;
實(shi)時監(jian)測低壓(ya)室柜(ju)門開關狀態及箱變內溫濕度、浸水、煙霧;
實(shi)時監測變壓器運行繞組溫度(du);
實時(shi)監測柜內母(mu)排、線纜接頭處溫度;
互(hu)聯互(hu)通，支持 有線(xian)或無線(xian)通訊(xun)，可將數(shu)據傳輸至后(hou)臺。
圖(tu)14 箱變測(ce)控(kong)系統圖(tu)
通過AcrelEMS可實時監控(kong)箱(xiang)變(bian)變(bian)壓器和高(gao)低(di)壓柜電氣參數(shu)、溫度(du)、箱(xiang)變(bian)內濕度(du)等數(shu)據，在數(shu)據超(chao)過正常(chang)閾值或發(fa)(fa)生異(yi)常(chang)變(bian)位時可及時發(fa)(fa)出(chu)告(gao)警信號。
圖(tu)15 變壓器及(ji)箱變環境(jing)監測
光伏(fu)運維相關二次設備選型
安科瑞(rui)提供光伏(fu)運維子站、運維主站監(jian)測(ce)(ce)(ce)軟件、數據網關和保(bao)護測(ce)(ce)(ce)控(kong)單元、交直流監(jian)測(ce)(ce)(ce)多功能(neng)儀表(biao)及相關傳感器，具(ju)備電(dian)能(neng)質(zhi)量監(jian)測(ce)(ce)(ce)和治理(li)裝置，保(bao)障光伏(fu)電(dian)站有效運行。
表2 光(guang)伏電站(zhan)監控運維(wei)管理系統選型方案(an)
電化學儲能系統監控及集中運維管理
近年來在新型電(dian)(dian)力系統安全穩(wen)定需(xu)求下，電(dian)(dian)化學儲能電(dian)(dian)站(zhan)快速發展(zhan)，但是儲能電(dian)(dian)站(zhan)安全運維管(guan)理(li)(li)尤為重要(yao)(yao)，電(dian)(dian)池(chi)熱(re)失控引(yin)發的(de)事故也時有發生。儲能電(dian)(dian)站(zhan)的(de)運維不(bu)僅僅是基本的(de)巡檢，值守，保養，更要(yao)(yao)不(bu)斷積累運行(xing)的(de)數據，并對當前電(dian)(dian)池(chi)的(de)容量，健康(kang)指標都進(jin)行(xing)實(shi)時跟蹤，進(jin)而不(bu)斷調整控制(zhi)策略等等。因此(ci)運維人員需(xu)具備較高的(de)專業水平和(he)豐富的(de)實(shi)操(cao)經驗，配合儲能運維管(guan)理(li)(li)系統和(he)健全的(de)安全管(guan)理(li)(li)規程，才(cai)能高水平地運維，提升(sheng)電(dian)(dian)站(zhan)的(de)盈(ying)利。
儲能電(dian)站的運維(wei)管理主(zhu)要包(bao)括電(dian)池及電(dian)池管理系(xi)統(tong)(tong)(BMS)、儲能變流器(PCS)、能量管理系(xi)統(tong)(tong)(EMS)配套的電(dian)氣(qi)系(xi)統(tong)(tong)(升壓(ya)變壓(ya)器、并網開關柜)、消防系(xi)統(tong)(tong)、空調系(xi)統(tong)(tong)、站用電(dian)系(xi)統(tong)(tong)的監測和運維(wei)。
相關標準
《電(dian)化學儲能電(dian)站安全規程(cheng)》GB/T 42288
《電化(hua)學儲能系(xi)統接(jie)入電網技術規(gui)定(ding)》GB/T 36547
《電(dian)(dian)化(hua)學儲能(neng)電(dian)(dian)站設(she)計規(gui)范》GB 51048
《電化學儲能(neng)電站(zhan)設計標準(征求意見稿)》
《電化學(xue)儲(chu)能系統儲(chu)能變流(liu)器技術規范》GB/T 34120
《電力儲能用鋰離子電池》GB/T 36276
《電(dian)化(hua)學儲能電(dian)站監控系統技(ji)術規(gui)范(fan)》NB/T 42090
《電化學儲能(neng)電站用鋰離子電池(chi)技術規范(fan)》NB/T 42091
《爆炸(zha)危險環(huan)境(jing)電力(li)裝置設計(ji)規范》GB 50058
《儲能(neng)電站用(yong)鋰離子(zi)電池管理(li)系統技術規范》GB/T 34131
《電力系統電化學儲能系統通用技術條件》 GB/T 36558
系統構成
根據NB/T 42091《電(dian)化學(xue)儲能(neng)電(dian)站監控(kong)系統(tong)技術(shu)規(gui)范》，儲能(neng)監控(kong)系統(tong)宜(yi)采(cai)用星型網絡，功率(lv)小于1MW且容量小于1MWh的電(dian)化學(xue)儲能(neng)監控(kong)系統(tong)宜(yi)采(cai)用單網配(pei)置，如圖(tu)16。
圖16 電化學(xue)儲能系統單網(wang)監控系統網(wang)絡結構(gou)圖
功率為1MW及以(yi)上且容量為1MWh及以(yi)上的電化學儲能監控(kong)系統(tong)宜采用雙網配冗余置，如(ru)圖(tu)17。
圖17 電化學儲能系(xi)統雙網監控(kong)系(xi)統網絡結構圖
監測(ce)(ce)(ce)設(she)備(bei)(bei)包括BMS、PCS、保護(hu)測(ce)(ce)(ce)控設(she)備(bei)(bei)、其他(ta)設(she)備(bei)(bei)(電(dian)能計量、絕(jue)緣監測(ce)(ce)(ce)、消防、空調、站用直(zhi)流屏等)。
電化學儲能電站監控運維管(guan)理系統(tong)
Acrel-2000MG儲能(neng)系統(tong)(tong)能(neng)量(liang)管(guan)(guan)理(li)系統(tong)(tong)和(he)(he)AcrelEMS企業微(wei)電(dian)網(wang)(wang)(wang)(wang)能(neng)效管(guan)(guan)理(li)平(ping)臺能(neng)夠(gou)對企業微(wei)電(dian)網(wang)(wang)(wang)(wang)的(de)(de)源(市電(dian)、分布式光伏、微(wei)型(xing)風機)、網(wang)(wang)(wang)(wang)(企業內部(bu)(bu)配電(dian)網(wang)(wang)(wang)(wang))、荷(he)(固定(ding)(ding)負荷(he)和(he)(he)可調負荷(he))、儲能(neng)系統(tong)(tong)、新(xin)能(neng)源汽(qi)車充電(dian)負荷(he)進(jin)行實(shi)(shi)時(shi)監(jian)測和(he)(he)優化控制，保(bao)護微(wei)電(dian)網(wang)(wang)(wang)(wang)儲能(neng)系統(tong)(tong)運行安全，實(shi)(shi)現不同目(mu)標下源網(wang)(wang)(wang)(wang)荷(he)儲資(zi)源之間的(de)(de)靈活互(hu)動，增加多(duo)策略控制下系統(tong)(tong)的(de)(de)穩(wen)定(ding)(ding)運行。同時(shi)促進(jin)新(xin)能(neng)源消(xiao)納、合(he)理(li)削峰填谷(gu)，減少電(dian)網(wang)(wang)(wang)(wang)建(jian)設投資(zi)，提升微(wei)電(dian)網(wang)(wang)(wang)(wang)運行安全，降低運行成(cheng)本(ben)。Acrel-2000MG儲能(neng)系統(tong)(tong)能(neng)量(liang)管(guan)(guan)理(li)系統(tong)(tong)適合(he)部(bu)(bu)署在本(ben)地，作為實(shi)(shi)時(shi)監(jian)控、異常(chang)(chang)告警和(he)(he)策略管(guan)(guan)理(li);AcrelEMS企業微(wei)電(dian)網(wang)(wang)(wang)(wang)能(neng)效管(guan)(guan)理(li)平(ping)臺適用于企業源網(wang)(wang)(wang)(wang)荷(he)儲充運維的(de)(de)一(yi)體化管(guan)(guan)理(li)平(ping)臺，并提供移動端數據服務(wu)和(he)(he)異常(chang)(chang)告警。
數據采集和處理
監(jian)控(kong)系統應(ying)能(neng)通(tong)過測控(kong)單元及(ji)功(gong)率變(bian)換系統、電(dian)池管理系統進行實(shi)時信息的(de)采集和處理。監(jian)控(kong)系統應(ying)設置通(tong)信接(jie)口與(yu)電(dian)池管理系統連(lian)接(jie)，接(jie)收和處理的(de)信息宜包括(kuo)但不限于(yu)：
a)電池(chi)模塊的電壓、溫度、電池(chi)能量(liang);
b)電池簇的電流、電壓(ya)、功率、電池能量、可充可放電量、累積充放電電量，以及
單體電壓及其電池編號：
c)電池堆可充可放電量、累積充放電電量;
d)各種故障告警和(he)保護(hu)動(dong)作信號;
圖18 Acrel-2000MG和AcrelEMS電池數據采集
功率變換(huan)系統(PCS)上送(song)信息宜包(bao)括但不限于：
a)開關量信(xin)息：直(zhi)流(liu)側(ce)與交流(liu)側(ce)接觸器(qi)、斷路器(qi)的狀(zhuang)態;運行模式(shi)(并網(wang)、離網(wang))、運行狀(zhuang)態
(充電、放電、待(dai)機等(deng))、就地操作把手的(de)狀態等(deng)：
b)模(mo)擬(ni)量信息：直(zhi)流(liu)側(ce)(ce)電(dian)壓、電(dian)流(liu)、功(gong)(gong)率，交(jiao)流(liu)側(ce)(ce)三相(xiang)電(dian)壓、電(dian)流(liu)、有功(gong)(gong)、無(wu)功(gong)(gong);
c)非電(dian)量(liang)信息：IGBT模塊溫度、電(dian)抗器(qi)溫度、隔離變溫度等;
d)運行信(xin)息：功率(lv)變(bian)換系統保護動作信(xin)號(hao)、事故告警信(xin)號(hao)等。
圖18 Acrel-2000MG和(he)AcrelEMS 功率變換系統(tong)數據采集
監視和報警
監控系統的監視功能(neng)應符合(he)但不限于(yu)下列(lie)要求(qiu)：
a)應能通(tong)過顯示器對主(zhu)要電氣(qi)設(she)備運行(xing)參數和設(she)備狀態進行(xing)監視(shi);
b)應能監視并實(shi)時顯示各設備的通(tong)信狀態和通(tong)信報(bao)文;
c)電池管理系統、功率變(bian)換系統上傳監控系統的遙測量和告警量須(xu)有專門的界面顯示(shi)和告警
圖19 Acrel-2000MG和AcrelEMS 監視和報(bao)警分級
控制與調節
控制(zhi)范圍：站(zhan)內(nei)交流回路(lu)斷路(lu)器、功(gong)率(lv)變(bian)換(huan)系(xi)統及其(qi)他相關重要設(she)備，包括功(gong)率(lv)變(bian)換(huan)系(xi)統啟/停、運(yun)行/檢修狀態(tai)切(qie)換(huan)、并網(wang)充/放電(dian)、離(li)網(wang)放電(dian)、保護(hu)軟壓(ya)板投切(qie)等(deng)。監(jian)控系(xi)統根據(ju)功(gong)能(neng)定(ding)位(wei)支持下列應用模(mo)式：削(xue)峰填谷、孤網(wang)運(yun)行、系(xi)統調頻、電(dian)壓(ya)支撐、電(dian)能(neng)質量治(zhi)理、平滑功(gong)率(lv)輸出、跟蹤計劃出力。
圖(tu)19 Acrel-2000MG和(he)AcrelEMS 儲能(neng)系統(tong)監控
電能質量監測
監測儲能(neng)系(xi)統交流回路(lu)的電(dian)壓(ya)波(bo)動(dong)與(yu)(yu)閃變、三相電(dian)壓(ya)不平衡、電(dian)壓(ya)暫(zan)升/暫(zan)降、短(duan)時(shi)中斷、諧波(bo)畸(ji)變等工況，實時(shi)記錄事件并故障錄波(bo)，為電(dian)能(neng)質量分析與(yu)(yu)治理提供數據(ju)來源(yuan)。
圖(tu)20 Acrel-2000MG和AcrelEMS 電能質(zhi)量(liang)分析
企業微電網能效管理
AcrelEMS企業微電(dian)網(wang)能效管理平臺(tai)除了(le)對儲能系統提供監(jian)控(kong)報(bao)警之外，還適用于企業內部的(de)(de)源(yuan)網(wang)荷(he)儲充(chong)運維的(de)(de)一體化管理平臺(tai)，為企業微電(dian)網(wang)能效管理提供監(jian)測、優化控(kong)制、設備管理、運維管理、分析報(bao)告等(deng)，并(bing)提供基于WEB和APP的(de)(de)數據服務和異常告警。
平臺(tai)可根據企(qi)業(ye)(ye)光伏發電(dian)(dian)數據、儲能控制策略(lve)以及負荷(he)波(bo)動情況為企(qi)業(ye)(ye)提供(gong)微(wei)(wei)電(dian)(dian)網運(yun)行數據，制定用電(dian)(dian)優化方案(an)，在提高企(qi)業(ye)(ye)微(wei)(wei)電(dian)(dian)網運(yun)行安(an)全的前提下幫助企(qi)業(ye)(ye)降低用電(dian)(dian)成本，促進清潔(jie)能源消納。
圖(tu)21 AcrelEMS企(qi)業微電網能效(xiao)管理平臺
電化學儲能電站監(jian)控運維管(guan)理(li)系統二次(ci)設備(bei)選型
安(an)科(ke)瑞(rui)提供電(dian)(dian)化學儲(chu)(chu)能(neng)電(dian)(dian)站(zhan)監控(kong)(kong)運(yun)維管理軟(ruan)件、數據網(wang)關(guan)和(he)保護測(ce)控(kong)(kong)單元(yuan)、多功(gong)能(neng)儀表及(ji)相關(guan)傳感器，具備電(dian)(dian)能(neng)質量監測(ce)和(he)治理裝置，保障儲(chu)(chu)能(neng)電(dian)(dian)站(zhan)及(ji)企業(ye)微(wei)電(dian)(dian)網(wang)有效運(yun)行。
表3 儲能電站監控運維管理系統選型方案
結束語
在雙碳目標以(yi)及電(dian)網運(yun)行(xing)安(an)全要(yao)求驅動下(xia)，光(guang)(guang)伏發電(dian)以(yi)及配(pei)套儲(chu)能(neng)系(xi)(xi)統未(wei)來(lai)(lai)將會得到越(yue)來(lai)(lai)越(yue)多的(de)政策支持，可以(yi)想象未(wei)來(lai)(lai)也會有(you)越(yue)來(lai)(lai)越(yue)多的(de)資(zi)本投入促(cu)使行(xing)業迅速發展，從而提高電(dian)網運(yun)行(xing)安(an)全，提升電(dian)能(neng)使用效率。但是(shi)(shi)微電(dian)網系(xi)(xi)統，特別是(shi)(shi)光(guang)(guang)伏電(dian)站(zhan)(zhan)和(he)儲(chu)能(neng)電(dian)站(zhan)(zhan)的(de)運(yun)行(xing)安(an)全不容忽視，需(xu)要(yao)嚴格按照標準，建立光(guang)(guang)伏和(he)儲(chu)能(neng)監測運(yun)維(wei)(wei)管理(li)系(xi)(xi)統對光(guang)(guang)伏電(dian)站(zhan)(zhan)和(he)儲(chu)能(neng)系(xi)(xi)統進行(xing)監視、預警(jing)、控制和(he)運(yun)維(wei)(wei)管理(li)，保障(zhang)安(an)全生產。
未來(lai)(lai)新(xin)型(xing)電(dian)(dian)力系統(tong)中，企(qi)(qi)業(ye)光(guang)儲充微(wei)電(dian)(dian)網(wang)內部以及企(qi)(qi)業(ye)微(wei)電(dian)(dian)網(wang)和大電(dian)(dian)網(wang)的互動也會(hui)越來(lai)(lai)越頻繁，這(zhe)需要一(yi)套統(tong)一(yi)平臺來(lai)(lai)對企(qi)(qi)業(ye)的“源(yuan)-網(wang)-荷-儲-充"及運維進行統(tong)一(yi)監(jian)測和管理，這(zhe)樣才(cai)能保(bao)障企(qi)(qi)業(ye)微(wei)電(dian)(dian)網(wang)有效(xiao)運行，從而促(cu)進新(xin)型(xing)電(dian)(dian)力系統(tong)邁向穩定、可靠、低碳的良性循(xun)環。
