精准计量+实时监控，安科瑞让分布式光伏发电状态“看得见”

摘要：阐述光伏发电系统运维中的问题和优化措施，包括光伏组件的精细化运维、汇流箱无线通信技术的应用、光伏系统中的逆变器维护、改善调压措施，保障光伏发电系统正常有效运行。

关键词：光伏发电，汇流技术，逆变器，调压措施，安科瑞丁一187+6159=9093。

0、引言

太阳能光伏发电系统实现光能到电能的转换，由光伏组件阵列、直流汇流箱、逆变器、升压变压器等多部分组成，结构复杂且长时间带电运行，易出现问题。需分析运维情况，明确薄弱点并针对性解决，确保系统有效安全稳定运行。

1、光伏发电系统运维中的问题

光伏组件运维难：组件数量多，隐患难排查，“带病”或低效运行损失大。一是组件清洗不及时，如西北春冬季风沙大，表面浮沉影响发电效率；二是部分方阵组件热斑多，单个组件异常会影响整组串发电量，且隐患无仪器难发现。

汇流箱排查难：存量电站建站久，汇流箱多采用 RS485 通信，多数通信模块故障或通信线断线，在线监控系统无法提供准确数据和故障信息，增加运维工作量，降低效率。

逆变器运维难：逆变器是电能转换核心设备，数量多、集成化高且长期带电运行，受高温、灰尘等因素易故障停机。同时运维人员专业水平不足，故障难及时处理，需厂家到场，导致长时间停机影响收益。

电能质量问题：并网点电压、电流随辐照度等因素变动，复杂潮流条件下可能产生反向电流，导致传输功率下降、负载电压上升，且光伏作为电网电源点，发展趋势易变，自主性难控制。

2、光伏发电系统运维优化策略

1）光伏组件的精细化运维

科学制定清洗计划：定期清洁组件，常用人工清洗、机器人清洗等方法。人工清洗需控制压力防组件损坏，机器人清洗效率高但成本高。需结合项目特点、季节环境等制定针对性维护计划。

避免热斑现象：组件被遮挡易生热斑，影响光能转换且损坏组件。需清除组件表面附着物，了解电池内部及反向电流状态，必要时优化组件功能。依据低效组件数据，拆除汇流箱异常支路组件，重新安装正常组件，空余支架换装同规格组件，保证发电能力和上网容量。

2）汇流箱无线通信技术的应用：汇流箱是电流汇集单元，通信对掌握设备运行至关重要。电站占地广、汇流箱多，传统通信故障修复需大量人力物力，且难保证长期可靠通信。通过技改采用无线通信，可提高数据可靠性和运维效率，增加发电量与收益。

3）逆变器维护

定期维护直流汇集接线端子，检查接头接触、引线等情况，及时处理问题。

并网前检测电网相序、PV 绝缘阻抗等关键量。

确保电网电压和 PV 电压在规定范围，超出则逆变器断开电网防损坏。

定期巡查设备参数、运行方式等，保证通风良好、冷却系统正常，无异常振动、声音和气味。

改善调压措施

优化负荷调节系统电压，动态监控线路，多次迭代调整负荷防过电压。

采用逆变器、升压箱变等具备负载稳压性能的设备，应对电压波动。

装设无功补偿装置，设恒电压模式保证系统电压，维持电网稳定。

3、安科瑞提供分布式光伏发电监测系统解决方案

3.1 概述

“双碳”目标下，分布式光伏发展提速，未来10年新能源装机年增速将超110GW。分布式光伏不依赖土地，灵活性高，河北、甘肃等多省已推进整县分布式光伏工作，户用和工商业企业屋顶光伏发展迅速。

3.2 相关标准

遵循Q/GDW1480-2015《分布式电源接入电网技术规定》、GB/T 29319-2012《光伏发电系统接入配电网技术规定》等标准，其中分布式电源并网电压等级可依装机容量初步选择，且优先低电压等级接入。

3.3 解决方案

（1）交流220V并网

多用于8kW左右居民屋顶光伏，部分为自发自用、余电不上网模式，需装防逆流保护装置。可通过云平台管理，安科瑞提供智能网关、防逆流装置等设备及相关解决方案。

部分小型光伏电站为自发自用，余电不上网模式，这种类型的光伏电站需要安装防逆流保护装置，避免往电网输送电能。光伏电站规模较小，而且比较分散，对于光伏电站的管理者来说，通过云平台来管理此类光伏电站非常有必要，安科瑞在这类光伏电站提供的解决方案包括以下方面：

（2）交流380V并网

适用于8kW~400kW工商业企业屋顶光伏，多自发自用、余电上网。并网点前和企业与公共电网连接处需装计量电表，数据传至用电信息采集系统。部分电站需监测电能质量或装防逆流装置，安科瑞提供相应设备及云平台管理方案。

光伏阵列接入组串式光伏逆变器，或者通过汇流箱接入逆变器，然后接入企业380V电网，实现自发自用，余电上网。在380V并网点前需要安装计量电表用于计量光伏发电量，同时在企业电网和公共电网连接处也需要安装双向计量电表，用于计量企业上网电量，数据均应上传供电部门用电信息采集系统，用于光伏发电补贴和上网电量结算。

部分光伏电站并网点需要监测并网点电能质量，包括电源频率、电源电压的大小、电压不平衡、电压骤升/骤降/中断、快速电压变化、谐波/间谐波THD、闪变等，需要安装单独的电能质量监测装置。部分光伏电站为自发自用，余电不上网模式，这种类型的光伏电站需要安装防逆流保护装置，避免往电网输送电能。

这种并网模式单体光伏电站规模适中，可通过云平台采用光伏发电数据和储能系统运行数据，安科瑞在这类光伏电站提供的解决方案包括以下方面：

（3）10kV或35kV并网

单点并网装机容量小于6兆瓦的非户用工商业分布式光伏，需升压后并网。供电部门对稳控系统、电能质量等要求高，并网点需监测电能质量。系统涉及设备多，安科瑞提供APV光伏汇流箱AM5SE微机保护测控装置等设备及配套解决方案。

上图为一个1MW分布式光伏电站的示意图，光伏阵列接入光伏汇流箱，经过直流柜汇流后接入集中式逆变器(直流柜根据情况可不设置)，经过升压变压器升压至10kV或35kV后并入中压电网。由于光伏电站装机容量比较大，涉及到的保护和测控设备比较多，主要如下表：

3.4系统功能设计

安科瑞光伏电站监控软件Acrel-2000Z，基于Windows7系统，采用C/S架构，可实时采集数据，实现电站整体信息监控、组件分布监控、逆变器监控等功能，还能进行历史数据管理、日发电趋势分析和故障报警。

对光伏电站的整体信息进行监控，采用图形和数据的形式实时动态地展现电站概况、电站实时发电及发电统计信息。包括电站概括、环境参数、实时信息、发电量统计及发电量排序信息。

通过主界面可以对光伏阵列现场环境进行实时监测与显示，如室外温度值、风速、风向、光照强度等。

a）通过对电站内一次及二次配电网络状态的监控，了解电站内各电气设备的运行情况及状态，并对电站的并网状态、有/无功功率流向情况等进行实时监控。

b）光伏组件分布监控

能够根据微逆变反应的数据显示各组太阳能电池板的工作状态（是否正常发电），根据组串式逆变器显示各光伏组串输出功率，分别计量两种两种逆变方式的发电量日发电量、日发电量曲线、月发电量柱状图、年发电量柱状图等，并对这两种方式发电量进行对比。

c）逆变器监控

组串式逆变器主要监测指标包括：直流电压、直流电流、直流功率、交流电压、交流电流、逆变器内温度、时钟、频率、功率因数、当前发电功率、日发电量、累积发电量、累积CO2 减排量、电网电压过高、电网电压过低、电网频率过高、电网频率过低、直流电压过高、直流电压过低、逆变器过载、逆变器过热、逆变器短路、散热器过热、逆变器孤岛、DSP 故障、通讯故障等。监控系统可绘制显示逆变器电压—时间曲线、功率—时间曲线等，直流侧输入电流实时曲线、交流侧逆变输出电流曲线，并采集与显示各逆变器日发电量等电参量。

d）交流汇流箱监控

交流汇流箱主要监测指标包括：光伏组串输出直流电压、输出直流电流、输出直流功率、各路输入总发电功率、总发电量、汇流箱输出电流、汇流箱输出电压、汇流箱输出功率、电流监测允差报警、传输电缆/ 短路故障告警、空气开关状态、故障信息等。

e）交流配电柜监控

交流配电柜主要监测指标包括：光伏发电总输出有功功率、无功功率、功率因数、电压、电流、断路器故障信息、防雷器状态信息等。

f）并网柜监控

通过对并网柜的监控，计量上网电量、内部用电量、电能质量、光伏发电系统有功和无功输出、发电量、功率因数、并网点的电压和频率、注入系统的电等参数，计算碳减排量，并折算成标准煤，计算发电收益。

g）环境参数监控

环境参数主要监测指标包括：日照辐射、风速、风向、环境温度、太阳能电池板温度等，对比实际微逆或几种微逆输出指导电池板需要清洗等信息。

h）历史数据管理

监控系统可针对光伏发电现场的各种事件进行记录，如：通讯采集异常、开关变位、操作记录等，时间记录支持按类型查询，并可对越限报警值进行更改设置。

i）日发电趋势分析

系统提供了实时曲线和历史趋势两种曲线分析界面，可以反映出每天24小时内光伏发电量与该日日照强度，环境温度，风速等的波动情况。

j）故障报警

当电池板长时间输出功率偏低进行故障指示，建议运维人员前往现场检查是否有故障发生等；另外对于并网柜部分的主断路器分合闸状态进行监视，当出现开关变位及时报警，提醒运维人员。

4、结语

近些年随着能源的需求不断增加，面临很多非可再生资源大量消耗和突出的环境污染问题，光伏发电等清洁能源的开发和应用不断加快。为了光伏发电系统能够正常有效运行，需要对其进行定期的运维分析，明确问题所在，采取针对性措施进行优化，确保光伏发电系统的正常运行，进一步促进清洁能源的发展。