安科瑞 劉邁

　　摘要：光伏發(fā)電技術(shù)也被稱為太陽能發(fā)電技術(shù)，是一種利用太陽輻射轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù)。隨著人們對(duì)可再生能源需求的增加，光伏發(fā)電技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用和發(fā)展。文章以某鐵路車站分布式光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，依托CandelaRoof仿真軟件，從太陽能資源分析、用電負(fù)荷預(yù)測、自發(fā)自用比例等多個(gè)方面對(duì)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，提出了一種分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)裝機(jī)容量的估算方法，并通過仿真驗(yàn)證了方法的可行性，為工程設(shè)計(jì)提供參考。

　　關(guān)鍵詞：鐵路供電；分布式光伏系統(tǒng)；用電負(fù)荷預(yù)測

　　0引言

　　隨著全球能源緊缺問題的進(jìn)一步加劇，可再生能源的發(fā)展和利用越來越受到關(guān)注?？稍偕茉词侵覆粫?huì)枯竭的能源，包括太陽能、風(fēng)能、水能、地?zé)崮艿?。這些能源的利用可以減少對(duì)化石燃料的依賴，降低環(huán)境污染，提高能源安全性。因此，研究和開發(fā)可再生能源對(duì)于促進(jìn)全球可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[1]。

　　光伏發(fā)電技術(shù)基本原理是利用半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)，將太陽光能轉(zhuǎn)化為電能。光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池板、蓄電池、控制器和逆變器等組成，其中太陽能電池板是其核心部件。近年來，光伏發(fā)電技術(shù)在技術(shù)研發(fā)、市場規(guī)模、成本效益等方面都取得了顯著進(jìn)展[2]。光伏發(fā)電技術(shù)的研發(fā)不斷推進(jìn)，太陽能電池板的效率不斷提高。例如，PERC、N-TypeTOPCON、HJT等新型電池技術(shù)不斷涌現(xiàn)，使太陽能電池板的轉(zhuǎn)換效率不斷提高，一些*家和地區(qū)成為主流的能源供應(yīng)方式，加之我國提出“碳中和、碳達(dá)峰"目標(biāo)，國內(nèi)各地為推廣綠色能源均有不同程度的優(yōu)惠政策和補(bǔ)貼，進(jìn)一步促進(jìn)了國內(nèi)光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展。從目前的發(fā)展趨勢來看，光伏發(fā)電仍會(huì)是未來數(shù)十年內(nèi)的熱門話題[3]。

　　在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)中，已建成的鐵路車站有較好的增設(shè)光伏系統(tǒng)的條件，相較于普通建筑，應(yīng)用于鐵路車站的光伏發(fā)電系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

　?。?）建筑面積充足。車站擁有較多的大面積建筑物，如站房、辦公綜合樓、軌道車庫以及站臺(tái)雨棚等，屋面大多較為平整，承載力良好，屋面可利用率高，可有效減少光伏發(fā)電系統(tǒng)占用的空間資源。

　?。?）消納能力高。車站具有平穩(wěn)運(yùn)行特性的動(dòng)力負(fù)荷較多，典型負(fù)荷有通信、信號(hào)、信息設(shè)備，機(jī)房*用空調(diào)等。動(dòng)力負(fù)荷用電量大且運(yùn)行穩(wěn)定，使光伏發(fā)電系統(tǒng)具有較高的消納能力，為工程帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益[4]。

　?。?）供電系統(tǒng)構(gòu)架。鐵路供電系統(tǒng)，除車站設(shè)置配電所為本車站的負(fù)荷供電外，為保障重要負(fù)荷的用電可靠性，各相鄰配電所間設(shè)置一回或兩回高壓電力貫通線，可為區(qū)間負(fù)荷供電，還可實(shí)現(xiàn)電源故障時(shí)的越區(qū)供電[5]。鐵路沿線區(qū)間用電負(fù)荷較多，主要有通信基站、信號(hào)中繼站、電氣化所、公安警務(wù)區(qū)及崗?fù)さ?。以通信基站為例，?km有一處。由于區(qū)間負(fù)荷由相鄰車站配電所之間連通的10kV電力貫通線供電，當(dāng)車站設(shè)置的光伏發(fā)電系統(tǒng)有多余電量時(shí)，可通過10kV電力貫通線為區(qū)間負(fù)荷供電，這種供電系統(tǒng)構(gòu)架進(jìn)一步提升了光伏系統(tǒng)的消納能力。

　　文章以陜西省境內(nèi)某鐵路車站分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，針對(duì)以上設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題進(jìn)行分析，首先根據(jù)車站所在地的經(jīng)緯度確定了系統(tǒng)的日照資源；然后結(jié)合車站用電情況提出了光伏陣列裝機(jī)容量的估算算法并通過CandelaRoof仿真軟件對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行建模仿真；*后通過軟件測算系統(tǒng)的自發(fā)自用比例驗(yàn)證了系統(tǒng)裝機(jī)容量估算的準(zhǔn)確性，以此說明文章提出的估算算法在項(xiàng)目前期設(shè)計(jì)階段中的指導(dǎo)意義。

　　1太陽能資源分析

　　Meteonorm是由瑞士MeteotestAG公司開發(fā)的太陽能評(píng)估和規(guī)劃交互式工具，根據(jù)該工具提供的氣象數(shù)據(jù)，車站所在地平均年水平面總輻射量值為1241.7kW·h/m2，其中水平散射輻射量值為780.5kW·h/m2，月平均總輻射日輻照量*低值與*高值的比值為0.38，年水平面散射輻照量與水平面直接輻照量比值（即直射比DHRR）為0.37[6]。根據(jù)《太陽能資源等級(jí)總輻射》（GB/T31155—2014）中相關(guān)規(guī)定，此地太陽能資源屬于“C級(jí)"豐富地區(qū)，穩(wěn)定度屬于“B級(jí)"穩(wěn)定地區(qū)，并且太陽能直射比等級(jí)為“中級(jí)"，具有較好的太陽能資源利用條件。

　　2車站用電量分析

　　對(duì)既有車站的用電量分析是計(jì)算光伏發(fā)電系統(tǒng)裝機(jī)容量、消納率及經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)等一系列數(shù)據(jù)的依據(jù)。若要*確地分析用電量，則需要車站至少1a的日負(fù)荷曲線。一般而言，日負(fù)荷曲線難以收集，因此目前常用的計(jì)算方法是根據(jù)供電公司的電費(fèi)繳納單，對(duì)近一年的負(fù)荷用電情況進(jìn)行分析。

　　車站設(shè)容量為630kV·A箱式變電站1座，為站內(nèi)負(fù)荷供電。根據(jù)*近1a的電費(fèi)繳納情況，車站在尖峰、高峰、平段及低谷時(shí)段的用電情況如表1所示。

　　表1數(shù)據(jù)表明，車站近1a的用電總量為395000kW·h，平均日用電量為1082.19kW·h，且車站用電量*大的時(shí)間段為高峰段及平段，涵蓋光伏發(fā)電系統(tǒng)的幾乎全部發(fā)電時(shí)間段，可有效地利用光伏系統(tǒng)的發(fā)電量。

　　表1車站各月份分時(shí)段用電量

　　單位：（kW·h）/月

　　注：1月及12月尖峰時(shí)段為18：30—20：30，7月及8月的尖峰時(shí)段為19：30—21：30，高峰時(shí)段為8：00—11：30、18：30—23：00；平時(shí)段為7：00—8：00、11：30—18：30。

　　3光伏系統(tǒng)裝機(jī)容量估算

　　光伏發(fā)電時(shí)間按9：00—15：00考慮，其中包含2.5h的高峰段用電及3.5h的平段用電。車站高峰段年用電量為142242.4kW·h，平段年用電量為133438.0kW·h，對(duì)用電量及時(shí)長進(jìn)行加權(quán)平均，則光伏發(fā)電時(shí)間段內(nèi)（共計(jì)6h）車站用電量為102829.88kW·h。

　　式中：WT為光伏日發(fā)電總量，kW·h；W高峰為光伏高峰時(shí)段發(fā)電總量，kW·h；W平段為光伏平時(shí)段發(fā)電總量，kW·h。

　　由式（1）可得光伏發(fā)電時(shí)間段內(nèi)平均日用電量合計(jì)281.7kW·h，查詢氣象數(shù)據(jù)，當(dāng)?shù)仄骄逯等照招r(shí)數(shù)為3.4h，則裝機(jī)容量估算為82.9kWp。

　　式中：P裝機(jī)為光伏系統(tǒng)裝機(jī)容量，kWp；T為峰值日照時(shí)間，h。

　　4基于CandelaRoof軟件的光伏發(fā)電系統(tǒng)建模

　　根據(jù)車站建筑情況及光伏系統(tǒng)裝機(jī)容量估算，光伏組件選用LR5-72HPH-550M，采用豎向2塊布置方式，系統(tǒng)模型主要基本參數(shù)如表2所示。

　　表2系統(tǒng)模型主要基本參數(shù)

　　式（2）計(jì)算的裝機(jī)容量為估算值，由于平均日照小時(shí)數(shù)每月數(shù)值均不一樣，且車站用電負(fù)荷有季節(jié)特性，因此需要建立每個(gè)月負(fù)荷用電量與光伏系統(tǒng)發(fā)電量之間的聯(lián)系，才能*確計(jì)算系統(tǒng)的電量自用比例。為驗(yàn)證式（2）提出的估算方法的有效性，利用軟件中自發(fā)自用測算模塊對(duì)上述模型進(jìn)行進(jìn)一步分析和優(yōu)化。將表1中車站的全年用電數(shù)據(jù)導(dǎo)入CandelaRoof軟件中，根據(jù)光伏系統(tǒng)發(fā)電量及月負(fù)荷用電量，自發(fā)自用比例仿真計(jì)算結(jié)果如表3所示。

　　表3系統(tǒng)自發(fā)自用比例仿真計(jì)算結(jié)果

　　挑選3月典型日，系統(tǒng)出力曲線及日負(fù)荷曲線如圖1所示。

圖13月典型日系統(tǒng)出力曲線及日負(fù)荷曲線

　　由圖1可知，系統(tǒng)出力曲線位于日負(fù)荷曲線下方，即該典型日光伏自發(fā)自用比例為100%。

　　綜上所述，基于式（2）的光伏系統(tǒng)裝機(jī)容量估算與實(shí)際仿真結(jié)果*為接近，可作為工程設(shè)計(jì)前期裝機(jī)容量的估算方法。

　　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(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

　　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(jì)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(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、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

　　本界面主要用來展示對(duì)PCS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，包括開關(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、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

　　系統(tǒng)應(yīng)可以通過歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、實(shí)測數(shù)據(jù)、未來天氣預(yù)測數(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，并展示合格率及誤差分析。根據(jù)功率預(yù)測可進(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

　　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，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)測點(diǎn)的監(jiān)測裝置通信狀態(tài)、各監(jiān)測點(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(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?/p>

　　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。系統(tǒng)維護(hù)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(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、后過程的各相關(guān)電氣量的變化情況，通過對(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)，包括開關(guān)位置、保護(hù)動(dòng)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(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

　　7結(jié)束語

　　鐵路車站分布式光伏發(fā)電設(shè)施的建設(shè)和維護(hù)成本相對(duì)較低，可以作為車站備用能源或補(bǔ)充能源，提高供電可靠性。鐵路車站建筑、車站負(fù)荷有其*有的特點(diǎn)，因此設(shè)計(jì)鐵路車站分布式光伏項(xiàng)目時(shí)應(yīng)予以充分考慮。文章以某車站為例，對(duì)分布式光伏的設(shè)計(jì)流程進(jìn)行了詳細(xì)的分析及闡述，圍繞車站既有負(fù)荷的用電數(shù)據(jù)，推導(dǎo)并提出一種光伏組件裝機(jī)容量計(jì)算方法，并通過仿真驗(yàn)證了方法的準(zhǔn)確性，對(duì)工程設(shè)計(jì)有著較好的指導(dǎo)意義。

　　參考文獻(xiàn)

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　　[7]牛明哲，某鐵路車站分布式光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

　　[8]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