刘文苑
（广州电力设计院有限公司 广东广州 510000）
摘要：分布式光伏并网发电系统是将太阳能光伏组件安装在建筑的屋顶上，光伏发电系统与常规电网相连，共同承担供电任务。介绍了屋面光伏发电系统应用在220kV变电站的实例。
关键词：光伏系统；光伏组件；PVSYSTM软件仿真；光伏系统接入方案
一、广州220kV知识城变电站光伏系统方案说明及仿真
根据变电站主控楼屋顶闲置空间大小，本工程屋顶光伏板分左右两个阵列布置，并联后通过逆变器、并网监控屏，接入380V交流屏。本光伏系统共安装295Wp多晶硅光伏组件288块，直流发电容量为85kWp，年均发电量为80227kWh，为站用电系统提供有益的电能补充。考虑建筑物边沿的构架遮挡，通过PVSYSTM软件仿真，对广州知识城光伏项目组件布置仿真如下：
因此，本工程光伏系统的参数如下：
二、变电站光伏发并网系统方案
将主控楼顶所有太阳能电池阵列组合为1组构建1套光伏发电系统，即所有光伏板组成的光伏阵列通过一个并网点并入低压380V交流系统，作为1台站用降压变的补充电源，同时适当加大该降压变供电负荷在站用负荷的比例。如图3。
2.1主要设备及原理接线
本光伏并网系统主要由太阳能电池组件、直流集线箱、并网逆变器、交流并网柜组成。太阳能电池组件所产生的电能汇入直流集线箱，然后输入并网逆变器，逆变器将产生的直流电转换成与配电网的电能质量相同的电能，经交流并网柜进入380V交流母线，供交流负载使用。电源系统：光伏方阵由多晶硅电池板组成，直流总功率为85kWp，系统总效率74.8%，年均发电总量为80227度。
2.2电池板布局
整个光伏系统共铺设288块光伏组件。电池板布局充分考虑电池板之间及周围物体遮挡问题，经阴影分析，确定附近建筑遮挡情况良好，基本不影响光伏系统的有效运行。
2.2.1电池板朝向
太阳能光伏组件被屋顶平面上，考虑整个太阳能光伏组件方阵布置处于最佳方位下接受阳光辐射，屋顶平面上光伏电池板需朝向正南。
2.2.2光伏组件安装角度
太阳能光伏组件按分区布置，分区之间在适当位置设置有检修通道。屋顶面积有限安装组件倾角20°。
2.3通讯监控系统
监控系统组成元件包括系统监控软件、工作站、探测器及相关软件等，采用RS485或Ethernet（以太网）远程通讯方式，实时采集电站中所有设备运行状态及工作参数并上传到监控主机。监控系统可采集直流侧电压、电流，电网各相电压、电流，光伏并网系统的每日发电量、总发电量等，气象数据由专门的采集系统采集辐照度、风向、风速、环境温度、组件温度等相关数据。监控系统可以显示出光伏并网系统的工作电压和电流、交流输出电压和电流、功率、频率、故障信息、以及环境参数等资料，并能统计和显示日发电量、总发电量等信息。
2.4自动控制系统
本光伏电站监控系统采用基于MODBUS协议的RS485总线系统，整个监控系统分成站控层和现场控制层。RS485的总线虽然存在效率相对较低（单主多从），传输距离较短，单总线可挂的节点少等缺点，但其成本较低，在国内应用时间长，应用经验丰富。通过设在现场控制层的测控单元进行实时数据的采集和处理。实时信息将包括：模拟量（交流电流和电压）、开关量、脉冲量及其它来自每一个电压等级的CT、PT、断路器和保护设备及直流、逆变器、调度范围内的通信设备运行状况信号等。微机监控系统根据CT、PT的采集信号，计算电气回路的电流、电压、有功、无功和功率因数等，显示在LCD上。
开关量包括报警信号和状态信号。对于状态信号，微机监控系统能及时将其反映在LCD上。对于报警信号，则能及时发出声光报警并有画面显示。电度量为需方电度表的RS485串口接于监控系统，用于电能累计，所有采集的输入信号应该保证安全、可靠和准确。报警信号应该分成两类：第一类为事故信号（紧急报警）即由非手动操作引起的断路器跳闸信号。第二类为预告信号，即报警接点的状态改变、模拟量的越限和计算机本身，包括测控单元不正常状态的出现。
三、项目经济效益
220kV知识城变电站光伏系统的年发电量80227度，可省燃油22790.07升或节省标准煤31555.48千克，这也意味着少排放87391.16千克的二氧化碳1034.31千克的二氧化硫和376.91千克氮氧化物。同时减少因火力发电产生的23841.92千克粉尘，节约350616.52升净水。
四、总结
220kV知识城变电站作为南网3C绿色变电站的试点，将太阳能光伏发电应用于220kV知识城变电站屋顶，体现了屋顶光伏工程在我国可再生能源的发展做出不懈的努力，对优化能源结构、保护环境，减少温室气体排放等具有非常积极的意义。
参考文献：
[1]光伏发电技术在变电站中的应用[J].李玲.电子技术与软件工程.2015（11）
[2]新能源光伏发电系统的应用途径[J].成竹.电子技术与软件工程.2017（14）
作者简介：
刘文苑（1982.12.22-）；女；湖北；汉；硕士研究生；高级工程师；电气一次设计；广州电力设计院有限公司。
论文作者:刘文苑
论文发表刊物:《河南电力》2018年15期
论文发表时间:2019/1/22
标签：光伏论文; 系统论文; 变电站论文; 组件论文; 监控系统论文; 电池板论文; 信号论文; 《河南电力》2018年15期论文;