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水光互補一體化發電系統軟件系統


水光互補發電系統就是建設“水電站 +光伏電站”。目前我國有水電站48000 多座,可以利用水電站的廠房屋頂、周邊的河灘、水面、空地、 山坡等建設光伏電站, 從而提高水電站的總體發電效益。本文簡要介紹了水光互補一體化發電系統的軟件系統,包括:光伏功率智能化預測系統、環境氣候測量系統、計算機監控系統等。同時對軟件系統做了簡要的技術指標、系統特點等介紹。


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  • 項目介紹

    一、光伏功率智能化預測系統

    光伏發電受太陽輻射強度、電池組件溫度、天氣云層和一些隨機的因素的影響比較明顯,具有波動性和間歐性, 其發電量和輸出功率隨機性較大 , 接入電網后對電網的安全和管理可能帶來一系列的l間題。 因此需要對光伏電站的輸出功率進行科學預測,以便電網調度部門統籌安排常規電源和光伏發電的協調配合,及時調整調度計劃。

    光伏發電智能化功率預測系統是光伏發電智能一體化解決方案的配套產品,為光伏電站提供功率預測和數據上報業務,系統可自動采集光伏電站實時運行數據、自動氣象站監測數據和天氣預報數據、自動進行光伏電站未來15min-4小時超短期功率預測及未來幾天的短期功率預測 , 并自動上報預測結果。

    光伏發電智能化功率預測系統可有效降低光伏接入對電網的不利影響,提高電網運行的安全性和穩定性,減少電力系統的運行成本,充分利用太陽能資源,提升經濟效益和社會效益。

    光伏功率預測系統在建立數值天氣預報的基礎上,根據光伏電站設備、地理位置、地形、地貌等具體情況建立光伏電站的發電預測模型,計算預計以后幾個小時至幾天的發電情況,使電網運行方式安排和調度能夠提前計劃,保證電網穩定運行。

    ◆光伏功率預測系統的功能

    (1)用戶管理:用戶角色新建、刪除、編輯及權限分配,系統參數設置、流程管理、系統日志管理;

    (2)基礎信息:可創建多個光伏電站信息,編輯、維護電站的經緯度、裝機類型、裝機容量等,逆變器設備庫、電池組件設備庫、配置每個發電單元的逆變器型號和電池組件型號及數量等;可添加、刪除、維護氣象站信息;

    (3)數據采集:自動導入光伏電站運行數據、逆變器運行數據、氣象站數據以及數值天氣預報數據等;

    (4)數據處理、存儲:設置數據檢驗規則,數據存入數據庫前可進行完整性和合理性檢驗,并標i只缺測和異常數據,自動進行補充、修正;對入庫的數據進行査看和編輯維護(添加、修改、刪除、導出) ;

    (5)功率預測:超短期預測和短期預測,支持自動和手動兩種預測執行方式,并支持預測曲線的人工修改;支持停機設置,支持設備故障、檢修等出力受限情況下功率預測功能;歷史査詢、導出、打印預測結果。

    ◆光伏功率預測系統的性能

    (1)系統性能滿足?光伏發電功率預測系統功能規范?要求:

    (2)光伏功率預測單次計算時間小于5min;

    (3)光伏短期功率預測月均方根誤差小于20% ;月合格率大于80% ;

    (4)超短期預測第4h預測值月均方根誤差小于20% ;

    (5)短期光伏功率預測月計劃申報暢通率為1 00% ;

    (6)氣象要素監測月計劃申報暢通率大于99% ;

    (7)系統硬件可靠性大于99% ;

    (8)系統月可用率大于99%。

    二、環境氣候測量系統

    氣象環境數據是決定太陽能發電的重要指標, 對太陽能發電質量起著決定性作用;同時也是對太陽 能發電站的設計提供有效的數據保證,本自動站可觀 測的氣象要素有:環境溫度、環境濕度、露點溫度、 風速、風向、氣壓、太陽總輻射等多項指標。具有性 能穩定,檢測精度高,無人值守等特點,可滿足專業氣象觀測的業務要求。

    光伏自動氣象站應用領域:用于太陽能發電站的實時監測,對研究太陽能發電質量,效率,故障診斷數據管理,提供數據保障。

    光伏自動氣象站產品特點:

    (1)實時監測溫度、濕度、風速、風向、氣壓、太陽輻射等多種氣象參數,氣象觀測要素的配置方式可以根據項目的實際情況進行靈和配置。

    (2)微電腦氣象數據采集儀具有氣象數據采集、實時時鐘、定時存儲、參數設定、參數和氣象歷史數據掉電保護等功能。

    (3)數據存儲方式分為內存和外存兩部分,標準配置為內存存儲容量可達32K,同時也可以選配外置U盤存儲器進行數據備份操作,存儲容量高達2G,可以存儲50年以上氣象數據。

    (4)標準RS232/485/USB通訊功能,支持標準MODBUS通訊協議,可以通過有線連接、局域網連接、光纖連接、 Modem連接、 GPRS移動通訊、數傳電臺、3G與4G通訊、衛星通訊等多種通訊方式與氣象站接收服務器組成氣象監測系統。

    (5)光伏自動氣象站管理軟件可在WINDOWS2000以上環境即可運行,并支持最新WIN8操作系統,實時顯示各路數據,每隔10秒更新一次,每組數據自動存儲(存儲時間可以設定) ,與打印機相連自動打印存儲數據,生成標準氣象圖文報表及統計分析曲線存儲量達數年以上,數據存儲格式為EXCEL標準格式可供其它軟件調用,并可以將數據上傳至網員進行實時更新便于査詢。

    (6)電源供電系統有市電220V、直流5V、12V和太陽能供電系統多種方式進行選擇。氣象數據采集器配備有綠色書能電源管理模塊系統,如使用太陽能系統方式供電,可保證連續明雨天情況下十天無斷電穩態工作。

    (7)采用不銹鋼輕金屬支架和野外防護結,外形美觀、耐腐蝕、抗干擾,可長期運行于各種惡劣的室外環境, 安裝支架高度為3米。

    (8)完善的防雷擊、抗干擾等保護措施。在電子線路方面采用了防雷、噪聲抑止等多種抗干流措施,在硬件和軟件設計方面采用了降額設計、電磁兼容設計、野值易lll除等多種可靠性設計技術,可靠運行于各種惡劣的野外環境, 低功耗、高穩定性、高精度、可無人值守。

    光伏自動氣象站技術指標

    電源系統:交流220V對現場氣象站供電;用戶根據現場情況選擇供電方式:直流12V,直流5V ,太陽能供電等;

    通訊系統:RS485有線通訊距高0~1000m  ; 無線微波電臺通訊距離0~1000m ; 移動無線GPRS通訊距離不限;氣象短信通訊距離不限;

    觀測支架:3米固定支架適合光伏自動氣象站現場長期監測;

    防雷系統避雷針:用于保護現場氣象站,用戶根據現場情況選擇避雷方式:電源防雷器,信號防雷器 。

    三、計算機監控系統

    監控對象

    光伏電站的計算機監控系統對太陽能光伏電站里的電池陣列、匯流箱、逆變器、交直流配電 柜、太陽跟蹤控制系統等設備進行實時監測和控 制,通過各種樣式的圖表及數據快速掌握電站的 運行情況,其友好的用戶界面、強大的分析功能、 完善的故障報警確保了太陽能光伏發電系統的完 全可靠和穩定運行。

    并網型光伏電站中涉及到的監控設備種類較多,包括光伏系統相關的光伏陣列、光伏跟蹤系統、匯流裝置、逆變器、環境監測儀;安防裝置(攝像頭、避雷器、門禁等)、保護裝置(高壓開關、直流接地等)、計量裝置(電量/電壓/電能質量相關計量儀器)等。

    (1)逆變器

    具有逆變、并網、光伏MPPT(最大功率跟蹤系統)、監測控制、網絡通信等功能,工作特性決定電站性能,非常重要,是光伏并網發電系統核心部件,具有很高技術含量。

    接入目的:將光伏組件的直流電變成交流電,監測和控制;

    采集的基礎數據:

    累加參數:當前總功率、發電量(日、月、季度、年、總)、二氧化碳減排量(日、月、季度、年、總)、告警次數;

    運行參數:直流電壓、直流電流、直流功率、交流電壓、交流電流、逆變器機內溫度、時鐘、頻率;

    運行狀態:運行、關閉、待機;

    告警數據:逆變器廠商所提供的設備原生告警各異,系統保證不遺漏任何一家廠商設備的任何一個原生告警 。

    控制的內容:開啟、停止、參數設置/調整

    通訊方式:RS485、以太網

    (2)光伏跟蹤系統(固定式光伏電站無此設備)

    光伏自動跟蹤系統是通過控制光伏支架跟隨太陽位置運動,使太陽光直射光伏陣列,從而增加光伏陣列的太陽輻照強度,提高整個系統的發電量。

    接入目的:監測和控制

    采集的基礎數據:狀態位置、高度角、方位角等;

    運行狀態:運行、關閉、待機;

    告警數據:設備可提供的所有原生告警數據;

    控制內容:開啟、定位、停止

    通訊方式: RS485、 RJ45

    (3) 光伏陣列溫度測量儀

    接入目的:監測

    采集的基石出數據:溫度

    控制內容:無

    通訊方式: RS485

    (4)視頻

    接入目的:監測和控制

    采集的基礎數據:視頻圖像

    控制內容:云臺放大、縮小、轉向

    通訊方式:以太網

    (5)環境監測儀

    接入目的:監測和控制

    采集的基礎數據:風速、風向、日照輻射、環境溫度

    運行狀態:運行、關閉、待機;

    告警數據:設備可提供的所的原生告警數據;

    控制內容:開啟、停止

    通訊方式:RS485

    ◆ 監控系統的軟件功能

    光伏電站監控系統對太陽能光伏電站里的電池陣列、匯流結、逆變器、交直流配電柜、太陽跟蹤控制系統等設備進行實時監測和控制,通過各種樣式的圖表及數據快速掌握電站的運行情況。

    遵循lEC61850/lEC61970等國際標準,統一支持監控系統的各種應用,包括但不限于SCADA、 圖模庫一體化、拓撲分析、操作票管理、程序化控制、保護信息管理等高級應用功能。

    光伏電站軟件界面

    (1)自動功率控制

    自動功率控制包括自動發電機控制(AGC)和自動電壓控制(AVC)。系統與光伏逆變控制系統、無功補償裝置(SVC/SVG)、升壓站綜自系統通信,將采集的光伏逆變器控制系統和無功補償裝置實時運行數據上傳調度主站,同時實時跟蹤調度計劃曲線,并通過逆變器的啟停組合優化策略控制實現自動功率控制,克服光伏發電隨機性波動性對電網帶來的擾動,提高光伏電站發電功率的穩定性。

    (2)數據采集及處理功能

    (3)控制操作功能

    (4)防誤操作閉鎖控制功能

    (5)報警及事件記錄功能

    (6)歷史記錄功能

    (7)顯示打印功能

    (8)操作票系統功能

    (9)保護設備管理功能

    (10)故障錄波分析功能

    (11)電壓無功控制功能

    (12)小電流接地選線功能

    (13)系統自診斷與自恢復功能

    (14)遠動功能

    (15)遠程監視和維護功能

    ◆主要性能指標

    a)整個計算機監控系統的可用率>99.9%

    b)系統的可維護MRT ≤6%

    c)數據的完整性:出錯的概率≤10-14

    d)對時精度:≤1ms

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