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水光互补一体化发电系统软件系统


水光互补发电系统就是建设“水电站 +光伏电站”。目前我国有水电站48000 多座,可以利用水电站的厂房屋顶、周边的河滩、水面、空地、 山坡等建设光伏电站, 从而提高水电站的总体发电效益。本文简要介绍了水光互补一体化发电系统的软件系统,包括:光伏功率智能化预测系统、环境气候测量系统、计算机监控系统等。同时对软件系统做了简要的技术指标、系统特点等介绍。


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  • 项目介绍

    一、光伏功率智能化预测系统

    光伏发电受太阳辐射强度、电池组件温度、天气云层和一些随机的因素的影响比较明显,具有波动性和间歐性, 其发电量和输出功率随机性较大 , 接入电网后对电网的安全和管理可能带来一系列的l间题。 因此需要对光伏电站的輸出功率进行科学预测,以便电网调度部门统筹安排常规电源和光伏发电的协调配合,及时调整调度计划。

    光伏发电智能化功率预测系统是光伏发电智能一体化解决方案的配套产品,为光伏电站提供功率预测和数据上报业务,系统可自动采集光伏电站实时运行数据、自动气象站监测数据和天气预报数据、自动进行光伏电站未来15min-4小时超短期功率预测及未来几天的短期功率预测 , 并自动上报预测结果。

    光伏发电智能化功率预测系统可有效降低光伏接入对电网的不利影响,提高电网运行的安全性和稳定性,減少电力系统的运行成本,充分利用太阳能资源,提升经济效益和社会效益。

    光伏功率预测系统在建立数值天气预报的基础上,根据光伏电站设备、地理位置、地形、地貌等具体情况建立光伏电站的发电预测模型,计算预计以后几个小时至几天的发电情况,使电网运行方式安排和调度能够提前计划,保证电网稳定运行。

    ◆光伏功率预测系统的功能

    (1)用户管理:用户角色新建、删除、编辑及权限分配,系统参数设置、流程管理、系统日志管理;

    (2)基础信息:可创建多个光伏电站信息,编辑、维护电站的经纬度、装机类型、装机容量等,逆变器设备库、电池组件设备库、配置每个发电单元的逆变器型号和电池组件型号及数量等;可添加、删除、维护气象站信息;

    (3)数据采集:自动导入光伏电站运行数据、逆变器运行数据、气象站数据以及数值天气预报数据等;

    (4)数据处理、存储:设置数据检验规则,数据存入数据库前可进行完整性和合理性检验,并标i只缺测和异常数据,自动进行补充、修正;对入库的数据进行査看和编辑维护(添加、修改、删除、导出) ;

    (5)功率预测:超短期预测和短期预测,支持自动和手动两种预测执行方式,并支持预测曲线的人工修改;支持停机设置,支持设备故障、检修等出力受限情况下功率预测功能;历史査询、导出、打印预测结果。

    ◆光伏功率预测系统的性能

    (1)系统性能满足?光伏发电功率预测系统功能规范?要求:

    (2)光伏功率预测单次计算时间小于5min;

    (3)光伏短期功率预测月均方根误差小于20% ;月合格率大于80% ;

    (4)超短期预测第4h预测值月均方根误差小于20% ;

    (5)短期光伏功率预测月计划申报畅通率为1 00% ;

    (6)气象要素监测月计划申报畅通率大于99% ;

    (7)系统硬件可靠性大于99% ;

    (8)系统月可用率大于99%。

    二、环境气候测量系统

    气象环境数据是决定太阳能发电的重要指标, 对太阳能发电质量起着决定性作用;同时也是对太阳 能发电站的设计提供有效的数据保证,本自动站可观 测的气象要素有:环境温度、环境湿度、露点温度、 风速、风向、气压、太阳总辐射等多项指标。具有性 能稳定,检测精度高,无人值守等特点,可满足专业气象观测的业务要求。

    光伏自动气象站应用领域:用于太阳能发电站的实时监测,对研究太阳能发电质量,效率,故障诊断数据管理,提供数据保障。

    光伏自动气象站产品特点:

    (1)实时监测温度、湿度、风速、风向、气压、太阳辐射等多种气象参数,气象观测要素的配置方式可以根据项目的实际情况进行灵和配置。

    (2)微电脑气象数据采集仪具有气象数据采集、实时时钟、定时存储、参数设定、参数和气象历史数据掉电保护等功能。

    (3)数据存储方式分为内存和外存两部分,标准配置为内存存储容量可达32K,同时也可以选配外置U盘存储器进行数据备份操作,存储容量高达2G,可以存储50年以上气象数据。

    (4)标准RS232/485/USB通讯功能,支持标准MODBUS通讯协议,可以通过有线连接、局域网连接、光纤连接、 Modem连接、 GPRS移动通讯、数传电台、3G与4G通讯、卫星通讯等多种通讯方式与气象站接收服务器组成气象监测系统。

    (5)光伏自动气象站管理软件可在WINDOWS2000以上环境即可运行,并支持最新WIN8操作系统,实时显示各路数据,每隔10秒更新一次,每组数据自动存储(存储时间可以设定) ,与打印机相连自动打印存储数据,生成标准气象图文报表及统计分析曲线存储量达数年以上,数据存储格式为EXCEL标准格式可供其它软件调用,并可以将数据上传至网员进行实时更新便于査询。

    (6)电源供电系统有市电220V、直流5V、12V和太阳能供电系统多种方式进行选择。气象数据采集器配备有绿色书能电源管理模块系统,如使用太阳能系统方式供电,可保证连续明雨天情况下十天无断电稳态工作。

    (7)采用不锈钢轻金属支架和野外防护結,外形美观、耐腐蚀、抗干扰,可长期运行于各种恶劣的室外环境, 安装支架高度为3米。

    (8)完善的防雷击、抗干扰等保护措施。在电子线路方面采用了防雷、噪声抑止等多种抗干流措施,在硬件和软件设计方面采用了降额设计、电磁兼容设计、野值易lll除等多种可靠性设计技术,可靠运行于各种恶劣的野外环境, 低功耗、高稳定性、高精度、可无人值守。

    光伏自动气象站技术指标

    电源系统:交流220V对现场气象站供电;用户根据现场情况选择供电方式:直流12V,直流5V ,太阳能供电等;

    通讯系统:RS485有线通讯距高0~1000m  ; 无线微波电台通讯距离0~1000m ; 移动无线GPRS通讯距离不限;气象短信通讯距离不限;

    观测支架:3米固定支架适合光伏自动气象站现场长期监测;

    防雷系统避雷针:用于保护现场气象站,用户根据现场情况选择避雷方式:电源防雷器,信号防雷器 。

    三、计算机监控系统

    监控对象

    光伏电站的计算机监控系统对太阳能光伏电站里的电池阵列、汇流箱、逆变器、交直流配电 柜、太阳跟踪控制系统等设备进行实时监测和控 制,通过各种样式的图表及数据快速掌握电站的 运行情况,其友好的用户界面、强大的分析功能、 完善的故障报警确保了太阳能光伏发电系统的完 全可靠和稳定运行。

    并网型光伏电站中涉及到的监控设备种类较多,包括光伏系统相关的光伏阵列、光伏跟踪系统、汇流装置、逆变器、环境监测仪;安防装置(摄像头、避雷器、门禁等)、保护装置(高压开关、直流接地等)、计量装置(电量/电压/电能质量相关计量仪器)等。

    (1)逆变器

    具有逆变、并网、光伏MPPT(最大功率跟踪系统)、监测控制、网络通信等功能,工作特性决定电站性能,非常重要,是光伏并网发电系统核心部件,具有很高技术含量。

    接入目的:将光伏组件的直流电变成交流电,监测和控制;

    采集的基础数据:

    累加参数:当前总功率、发电量(日、月、季度、年、总)、二氧化碳减排量(日、月、季度、年、总)、告警次数;

    运行参数:直流电压、直流电流、直流功率、交流电压、交流电流、逆变器机内温度、时钟、频率;

    运行状态:运行、关闭、待机;

    告警数据:逆变器厂商所提供的设备原生告警各异,系统保证不遗漏任何一家厂商设备的任何一个原生告警 。

    控制的内容:开启、停止、参数设置/调整

    通讯方式:RS485、以太网

    (2)光伏跟踪系统(固定式光伏电站无此设备)

    光伏自动跟踪系统是通过控制光伏支架跟随太阳位置运动,使太阳光直射光伏阵列,从而增加光伏阵列的太阳辐照强度,提高整个系统的发电量。

    接入目的:监测和控制

    采集的基础数据:状态位置、高度角、方位角等;

    运行状态:运行、关闭、待机;

    告警数据:设备可提供的所有原生告警数据;

    控制内容:开启、定位、停止

    通讯方式: RS485、 RJ45

    (3) 光伏阵列温度测量仪

    接入目的:监测

    采集的基石出数据:温度

    控制内容:无

    通讯方式: RS485

    (4)视频

    接入目的:监测和控制

    采集的基础数据:视频图像

    控制内容:云台放大、缩小、转向

    通讯方式:以太网

    (5)环境监测仪

    接入目的:监测和控制

    采集的基础数据:风速、风向、日照辐射、环境温度

    运行状态:运行、关闭、待机;

    告警数据:设备可提供的所的原生告警数据;

    控制内容:开启、停止

    通讯方式:RS485

    ◆ 监控系统的软件功能

    光伏电站监控系统对太阳能光伏电站里的电池阵列、汇流結、逆变器、交直流配电柜、太阳跟踪控制系统等设备进行实时监测和控制,通过各种样式的图表及数据快速掌握电站的运行情况。

    遵循lEC61850/lEC61970等国际标准,统一支持监控系统的各种应用,包括但不限于SCADA、 图模库一体化、拓扑分析、操作票管理、程序化控制、保护信息管理等高级应用功能。

    光伏电站软件界面

    (1)自动功率控制

    自动功率控制包括自动发电机控制(AGC)和自动电压控制(AVC)。系统与光伏逆变控制系统、无功补偿装置(SVC/SVG)、升压站综自系统通信,将采集的光伏逆变器控制系统和无功补偿装置实时运行数据上传调度主站,同时实时跟踪调度计划曲线,并通过逆变器的启停组合优化策略控制实现自动功率控制,克服光伏发电随机性波动性对电网带来的扰动,提高光伏电站发电功率的稳定性。

    (2)数据采集及处理功能

    (3)控制操作功能

    (4)防误操作闭锁控制功能

    (5)报警及事件记录功能

    (6)历史记录功能

    (7)显示打印功能

    (8)操作票系统功能

    (9)保护设备管理功能

    (10)故障录波分析功能

    (11)电压无功控制功能

    (12)小电流接地选线功能

    (13)系统自诊断与自恢复功能

    (14)远动功能

    (15)远程监视和维护功能

    ◆主要性能指标

    a)整个计算机监控系统的可用率>99.9%

    b)系统的可维护MRT ≤6%

    c)数据的完整性:出错的概率≤10-14

    d)对时精度:≤1ms

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