Резюме:По мере изменения глобального климата и роста спроса на энергию экологически чистая энергетика становится важным компонентом национальной энергетической политики и стратегий развития. Тем не менее в энергосистемах предъявляются высокие требования к качеству электроэнергии. Качество электроэнергии делится на качество напряжения и качество частоты, а изменения напряжения и частоты в энергосистеме могут иметь серьезные последствия для электростанции и связанных с ней пользователей. Для обеспечения безопасности фотоэлектрической генерации необходим комплекс защитных мер, обеспечивающих как безопасность, так и качество производства электроэнергии.
ключевые словаЧистая энергия; Частота; Безопасность производства электроэнергии;
Солнечная фотоэлектрическая энергия - это чистая энергетическая технология, которая использует солнечную энергию для прямого преобразования в электричество и имеет преимущества возобновляемых, экологически чистых и устойчивых. В последние годы солнечная фотоэлектрическая энергия получает все более широкое признание и распространение, поскольку глобальное внимание уделяется охране окружающей среды и устойчивому развитию. [1] В энергосистеме предъявляются высокие требования к качеству электрической энергии, особенно к качеству частоты. В отечественных энергосистемах номинальная частота 50 Гц, частотное отклонение ±0,2 Гц. В зависимости от мощности энергосистемы частотное отклонение смягчается до ±0,5 Гц; частотное отклонение, вызванное воздействием пользователя, обычно не должно превышать ±0,2 Гц.Проект по производству фотоэлектрической энергии на скоростной автомагистрали Датанг - Пубэй (далее именуемый « этот проект») является ответом на призыв государства « оптимизировать структуру энергии и обеспечить более чистую и надежную энергию», инвестировать в строительство демонстрационного проекта по применению распределенной фотоэлектрической энергии.Этот проект расположен на участке большой деревни по уезду Пубэй скоростной автомагистрали от Датанга до Пубэй города Циньчжоу, используя склоны вдоль скоростной автомагистрали для строительства распределенной фотоэлектрической электростанции, проект использует модель « полного Интернета», а также использует склоны вдоль скоростной автомагистрали для строительства распределенного фотоэлектрического проекта с общим объемом строительства около 2,43 МВт. Система доступа к сети через первоначальную линию 10KV Shajing Phoenix Touo, соединяющую 24 стержня, находится в ведении компании по электроснабжению Циньчжоу.Этот этап проекта использует высокоэффективные фотоэлектрические компоненты, общая мощность 2,43 МВт, принцип расчета мощности проекта: полный доступ в Интернет. Проект планируется завершить к концу апреля 2025 года. Этот проект вторично спроектирован с использованием решения распределенной фотоэлектрической системы мониторинга Acrel - 1000DP, платформа фотоэлектрического мониторинга работает под вспомогательной операционной системой, что делает локальные решения защиты и мониторинга более стабильными и надежными. Благодаря инвестициям, строительству и внедрению этой распределенной фотоэлектрической энергии пользователи получают чистую и возобновляемую электроэнергию, которая помогает уменьшить зависимость от традиционных источников энергии и сократить выбросы углерода.Рисунок 1. Документация для утверждения доступа к энергосистеме ГуансиВ этой статье представлена демонстрация схемы системы доступа к фотоэлектрической электростанции, система релейной защиты и безопасности автоматического устройства, системная связь, исследование программы автоматизации планирования системы и так далее.
Проект представляет собой распределенный фотоэлектрический проект на крыше, который имеет пропускную способность 2,43 МВт и полностью поглощает Интернет. Добавить и установить точку установки фотоэлектрического выходного шкафа, измерительного шкафа, шкафа PT, фотоэлектрического вводного шкафа. Новая фотоэлектрическая система настраивает автоматизированную систему, собирает информацию о подключении в режиме реального времени и загружает информацию в систему DMS местного центра регулирования. Напряжение питания фотоэлектрического инвертора составляет 800 В, после повышения давления до 10 кВ через коробку, подключается к новому фотоэлектрическому входному шкафу 10 кВ через высоковольтный кабель, подключается к первоначальной линии песчаной скважины 10 КВ через подключенный шкаф. В проекте используется фотоэлектрическая платформа мониторинга Acrel - 1000DP. Платформа мониторинга имеет такие функции, как наблюдение в режиме реального времени за данными всей станции и предупреждение об аварии.
Масштаб проекта составляет около 2,43 МВт, использование открытых площадок вдоль шоссе для строительства фотоэлектрических систем, ключевого оборудования фотоэлектрических компонентов, инверторов, трансформаторов и других отечественных продуктов. Распределенная фотоэлектрическая система генерирует полную мощность сети. Электроэнергия постоянного тока, вырабатываемая фотоэлектрической энергетической системой данного проекта, преобразуется в переменный ток через групповой последовательно - инвертор и повышается до 10 кВ на месте, подключается к однокорпусной шине 10 кВ через коммутационный шкаф через линию 1 - го выхода и передает фотоэлектрическую энергию в столбовой переключатель для подключения к сети. Предлагаемая установленная мощность проекта составляет 2.9162МВт, боковая мощность переменного тока - 2,43 МВт, рассчитанная в соответствии с 25 - летним сроком службы фотоэлектрической электростанции, средняя годовая мощность выработки электроэнергии в рамках проекта составляет 2838,1 тыс. кВт, общая мощность выработки электроэнергии за 25 лет - 7095,31 тыс. кВт, запланированное время ввода в эксплуатацию 2025 года, предлагается использовать режим « полного Интернета».3.1 Подъемные трансформаторы и распределительное оборудование высокого и низкого напряженияПроект оснащен сухой трансформатор с трехфазным переменным током 1000 кВА, сухой трансформатор с трехфазным переменным током 800 кВА и сухой трансформатор с трехфазным переменным током 400 кВА. Номинальное напряжение 10,5 ± 2 × 2,5% / 0,8 кВ, группа соединений Dy11. Частота переменного тока 50 Гц, может использоваться на открытом воздухе, уровень энергоэффективности соответствует национальным нормативным требованиям.Рисунок 4 Новая фотоэлектрическая карта3.2 Автоматизация релейной защиты и безопасностиОсновное электрическое оборудование на этой фотоэлектрической электростанции защищено микромашиной для удовлетворения доставки информации. Защита компонентов настроена в соответствии с Техническими инструкциями по релейной защите и безопасным автоматическим устройствам (GB14285 - 2006).1) Антиостровное тестированиеРаспределенный источник питания должен обладать способностью быстро контролировать остров и немедленно отключать подключение к энергосистеме, время действия защиты от острова не должно превышать 2S, а защита от острова должна соответствовать времени работы переключения боковой линии распределительной сети и безопасного автоматического устройства. Установка укрепленных островных защитных устройств в точках подключения к этой фотоэлектрической электростанции предотвращает образование незапланированных островов.2) Устройство аварийного управления частотным напряжениемУстройство аварийного управления частотным напряжением является ключевым устройством безопасности для защиты частоты и напряжения в энергосистеме. В основном используется для реагирования на аварийные ситуации, когда частота или напряжение превышают безопасный диапазон при серьезных возмущениях системы. В соответствии с требованиями документации диспетчерского утверждения Южной энергосистемы, фотоэлектрическая электростанция должна обладать определенной способностью выдерживать аномалии частоты системы, должна иметь возможность работать при низком давлении 48 Гц в соответствии с низкой частотой Zui или требованиями сети, разрешенными инвертором фотоэлектрической электростанции, частота 48 Гц - 49,5 Гц требует работы не менее 10 минут. Частота при 49,5 Гц - 50,2 Гц требует непрерывной работы системы. Частота при частоте 50,2 Гц - 50,5 Гц требует, чтобы каждый раз, когда частота выше 50,2 Гц, фотоэлектрическая электростанция должна иметь возможность работать непрерывно в течение двух минут, а также иметь возможность остановить подачу электроэнергии в сеть в течение 0,2 секунды, фактическое время работы определяется диспетчерским отделом электроэнергии: в это время фотоэлектрическая электростанция в состоянии остановки не может быть подключена к сети. При частоте выше 50,5 Гц требуется прекратить подачу электроэнергии в сеть в течение 0,2 секунды и не допускать подключения к сети фотоэлектрических электростанций, находящихся в нерабочем состоянии.3) Устройства контроля качества электрической энергииРаспределенные фотоэлектрические проекты имеют соответствующие требования к качеству электроэнергии, подключенной к национальной сети. В соответствии с национальными стандартами качество электроэнергии для проектов по производству фотоэлектрической энергии должно соответствовать соответствующим стандартам, таким как « Технические положения по подключению к сетям фотоэлектрических энергосистем GB / T 15543 - 2008 ». Эти стандарты определяют параметры качества электрической энергии, подключенной к энергосистеме фотоэлектрическими системами, включая напряжение, ток, частоту, гармоническое содержание и т. Д. Для обеспечения стабильной работы фотоэлектрических систем и энергосистем и надежности качества электроэнергии.В соответствии с проектными требованиями диспетчерского отдела Южной сети распределенные фотоэлектрические проекты для подключения к Южной сети должны соответствовать « Техническим требованиям доступа к распределительной сети для фотоэлектрических систем (GB / T 29319 - 2024) ». Настройка устройств AGC / AVC позволяет осуществлять регулировку активной и реактивной мощности инвертора для удовлетворения проектных требований « четырех возможностей (значительных, измеримых, контролируемых, регулируемых) ».Схема конфигурации AGC / AVC5) Устройства ситуационной осведомленностиВ соответствии с « Программой предотвращения фотографирования безопасности распределенной сети с новыми источниками энергии, подключенными к сети» (генеральная настройка (2022) № 7, приложение 1), распределенная новая энергетическая станция оснащена устройством защиты от сетевой безопасности и реализует мониторинг и аудит угроз сетевой безопасности в режиме реального времени, а также систему ситуационной осведомленности о сетевой безопасности системы мониторинга электропитания. Настройка устройств ситуационной осведомленности позволяет своевременно отслеживать потенциальные риски и своевременно оповещать о рисках.Рисунок 6 Мониторинг ситуационной осведомленностиФотоэлектрическая электростанция этого проекта оснащена интегрированной системой автоматизации, с использованием распределенной фотоэлектрической системы мониторинга Acrel - 1000DP, предоставленной компанией Accory Electric Co., Ltd. с функциями защиты, управления, связи, измерения и т. Д., Для достижения полного функционального комплексного автоматизированного управления фотоэлектрической энергетической системой и коммутационной станцией. Инвертор проекта, оборудование высокого и низкого давления и другие сигналы состояния подключены к этой системе мониторинга.Система мониторинга фотоэлектрических электростанций проекта состоит из двух частей: контрольного слоя станции и пласта, структура сети - открытая стратификация, распределенная структура.Система мониторинга соединена с пластом через Ethernet, разделена по пласту в соответствии с различными функциями и системами, относительно независимым образом разбросана в области инвертора или в коробке изменений, в случае отказа уровня управления станцией и сети, пласт все еще может самостоятельно выполнять мониторинг местного электрического оборудования. Компьютерная система мониторинга обеспечивает передачу данных с компанией Qinzhou Power Company через сеть GPRS для удаленных рабочих станций.Уровень управления станцией состоит из подключенных к компьютерной сети серверов, станций оператора, станций дальнего действия и т. Д., Обеспечивает интерфейс человека и машины, работающий на станции, реализует управление и контроль над пластовым оборудованием и другими функциями, образует центр мониторинга и управления всей станцией и имеет интерфейс связи с удаленным центром управления.Пластовое оборудование состоит из интеллектуального блока измерения и управления, блока связи сетевой системы, блока сбора данных инвертора, многофункционального счетчика электроэнергии и т. Д., Основное электрическое оборудование включает инвертор, изменение коробки, переключатель подключения к сети. Он непосредственно собирает и обрабатывает исходные данные на месте, передает их по сети на главную станцию мониторинга уровня управления станцией, в то же время получает команды управления от уровня управления станцией, после оценки эффективности, обнаружения блокировки, синхронного обнаружения и т. Д. После управления устройством.Сеть связи между станционным и пластовым уровнями использует сеть беспроводной связи GPRS.Каждый фотоэлектрический блок оснащен устройством сбора данных с беспроводной эмиссионной функцией, собирает данные каждого набора фотоэлектрических компонентов, параметры инвертора, измерительные и контрольные устройства, данные интеллектуальных измерительных счетчиков, упаковывает и передает в систему мониторинга через беспроводную сеть для достижения мониторинга.Рисунок 7 Структура сети системы мониторинга4.1 Мониторинг в режиме реального времениРаспределенная фотоэлектрическая система мониторинга Acrel - 1000DP дружественный человеко - машинный интерфейс, между основным интерфейсом можно просматривать информацию о станции фотоэлектрической системы, а также информацию об установке, в то же время вы также можете интуитивно видеть общую мощность выработки электроэнергии, ежедневную мощность, кумулятивную выработку электроэнергии, а также интерфейс кривой мощности выработки электроэнергии и гистограмму кумулятивной выработки электроэнергии, чтобы облегчить пользователям более интуитивный мониторинг информации о производстве электроэнергии.Рисунок 8 Мониторинг основных функций интерфейса в реальном времени4.2 Мониторинг качества электроэнергииНа карте контроля качества электрической энергии можно непосредственно увидеть общее эффективное значение напряжения тока, колебания напряжения, общее искажение напряжения, положительную и обратную активную энергию, активную и реактивную мощность и другую информацию о качестве электрической энергии. На основе этой информации можно контролировать качество электроэнергии на месте и своевременно принимать меры реагирования.Рисунок 9 Функциональная схема интерфейса контроля качества электрической энергии4.3 Мониторинг отчетов в режиме реального времениВ интерфейсе мониторинга отчетов в реальном времени пользователь может напрямую выбрать устройство, которое хочет видеть данные в соответствии с требованиями, может запрашивать параметры работы каждого контура или устройства в реальном времени, информация об электрических параметрах, показанная в отчете, должна включать: фазовый ток, трехфазное напряжение, общий коэффициент мощности, общую активную мощность, общую реактивную мощность, электрическую энергию, телесигнал и так далее. Дистанционные измерения включают в себя значения в реальном времени (в разных состояниях следует различать по цвету), состояние точки измерения (предел пересечения, ввод, аномалия связи и т. Д.), значение суточного зуя и время его возникновения, среднее значение дня и т. Д. Дистанционный трафик включает в себя значения в реальном времени (в разных состояниях следует различать по цвету), состояние точки измерения (ввод, аномалия связи и т. Д.), количество ежедневных сдвигов и т. Д. Отчет может быть экспортирован и напечатан.
Диаграмма 10 Функция мониторинга отчетов в режиме реального времени4.4 Мониторинг исторических кривыхИсторическая кривая - это инструмент визуализации данных временных рядов, который обеспечивает основную поддержку для работы сети, управления оборудованием, диагностики неисправностей и оптимизации принятия решений, записывая траектории ключевых параметров, таких как напряжение, ток, мощность, частота и состояние оборудования с течением времени. После сбоя в энергосистеме источник отказа может быть определен с помощью исторической кривой, чтобы проанализировать эволюцию. Отказ энергетического оборудования (например, трансформаторов, выключателей, кабелей) часто имеет « инкубационный период», историческая кривая, записывая долгосрочные тенденции изменения эксплуатационных параметров оборудования, может заранее идентифицировать аномалии, чтобы избежать внезапных остановок. Показатели качества электрической энергии (например, отклонение напряжения, частотные колебания, скорость гармонического искажения) напрямую влияют на срок службы энергопотребляющего оборудования и стабильность сети, а историческая кривая является основной основой для определения источника загрязнения и оценки эффективности управления. Потери линии энергосистемы (потери передачи электроэнергии), реактивные потери и т. Д. тесно связаны с режимом работы, историческая кривая может помочь использовать потенциал энергосбережения и снизить эксплуатационные расходы.
Рисунок 11 Функция мониторинга кривых в реальном времени5. Заключительные замечанияНа фоне углеродной нейтральности фотоэлектрические и новые энергетические транспортные средства неотделимы друг от друга. Общая идея заключается в том, чтобы генерировать фотоэлектрическую энергию, потреблять электроэнергию для новых энергетических транспортных средств и строить богатую и полную промышленную цепочку, которая не только обеспечивает постоянное снижение потребления углерода, но и расширяет путь развития новой энергетической промышленности, которая постоянно расширяет возможности для экономического роста. [3] Наличие системы, способной обеспечить энергетическую безопасность, необходимо одновременно. Программа системы мониторинга электроэнергии, предоставляемая нашим отделом, может упорядоченно подключать пользователей и энергосистему к распределенной фотовольтаической сети, усиливать единое управление распределенной фотовольтаикой, имеет новую систему распределенного планирования и управления энергией, способную содействовать скоординированной работе распределенной фотовольтаической и крупной энергосистемы, создать прозрачные данные, удобное регулирование и взаимодействие энергии.[1] Вэй. Анализ состояния и будущих тенденций развития фотоэлектрической энергетики [J] Источник, 2019 (03): 154.[2] Чжан Сяопи. Применение устройств аварийного управления частотным напряжением в подстанциях [J]. Практические технологии, 2012, 21 (08): 25 - 27[3] Шолин. Современные распределенные фотоэлектрические исследования тенденций развития в Китае [J]. Энергетическая энергия, 2023, (24): 28 - 32.
