摘要：隨著光伏發電的不斷發展，對於(yu) 光伏發電監控係統的需求也日益迫切，“互聯網+"時代，“互聯網+"的理念已經轉化為(wei) 科技生產(chan) 的動力，促進了產(chan) 業(ye) 的升級發展，本文結合“互聯網+"技術提出了一種針對分散光伏發電站運行數據進行實時數據采集、分析、處理，查看實時運行情況，並通過移動APP對光伏電站運行參數進行監控及日常管理的應用技術。

關(guan) 鍵詞：互聯網+光伏發電站；遠程運維平台；數據采集；TCP協議；UDP協議

0、前言

隨著光伏發電的不斷發展，對於(yu) 光伏發電監控係統的需求也日益迫切，“互聯網+"時代，“互聯網+"的理念已經轉化為(wei) 科技生產(chan) 的動力，促進了產(chan) 業(ye) 的升級發展，本文結合“互聯網+"技術提出了一種針對分散光伏發電站運行數據進行實時數據采集、分析、處理，查看實時運行情況，並通過移動APP對光伏電站運行參數進行監控及日常管理的應用技術。

1、係統設計

1.1總體(ti) 設計思路

光伏組件在接收充分光照後產(chan) 生的太陽能通過蓄電池存儲(chu) 轉化成電能，夜晚光照度減弱，蓄電池開始對用電器進行供電，循環往複工作，節省了非可再生資源，同時光伏發電的線路結構簡單操作方便，環保無汙染，更節省了大量的人工。基於(yu) 互聯網+的光伏發電管理係統，可以實現分散的光伏發電站網絡化統一管理。

本係統運行中，通過數據采集傳(chuan) 輸單元控製光伏電站數據采集控製單元，實時監控光伏發電站現場設備的運行參數和環境參數等並通過多種網絡接入方式，接入互聯網絡通信係統，將參數實時發送至後台服務器，本地監控控製係統使用光伏發電監控主機對服務器接收到的數據分類匯總、分析、處理，生成圖表等並進行分析處理。APP端可以同步監控主機，顯示數據，對數據進行整理分析、獲取運行參數、查看實時運行情況，對光伏電站進行日常管理，不僅(jin) 可以做到實時、移動監控，更可以降低運營成本，減少開支。總體(ti) 結構如圖1所示，具體(ti) 實現的功能包括如下幾個(ge) 方麵：光伏電站數據采集控製單元、數據采集傳(chuan) 輸單元、網絡通訊係統、後台服務器、光伏發電監控主機、手機APP。

1.2光伏電站數據采集控製、傳(chuan) 輸單元硬件設計

光伏電站數據采集控製傳(chuan) 輸單元主要是由溫度傳(chuan) 感器、光傳(chuan) 感器、溫濕度傳(chuan) 感器、風速風向傳(chuan) 感器、數字電位器、電磁繼電器、STM32F106單片機、網絡接入模塊及電路的接口部分組成。數據采集監控單元模塊將現場溫濕度、光照強度、風向風速以及發電單元發電參數等等通過網絡通信，發送至後台服務器。同時，控製傳(chuan) 輸單元接收監控主機發送的各種控製命令，能遠程控製發電模塊的運行。後台服務器實現采集數據的存儲(chu) 、監控和控製係統的部署，及連接控製端，為(wei) 光伏電站數據采集單元與(yu) 監控係統之間建立聯係。後台服務器主要功能模塊如圖2所示。

1.3移動監控平台軟件係統設計

基於(yu) androids係統平台進行開發，係統通過TCP協議及UDP協議實現APP與(yu) 網絡後台服務器監控係統的APP通信控製模塊通信。APP可以實時訪問後台服務器，對光伏電站運行進行監控和控製操作，提供方便、快捷、實時地操作。手機APP客戶端軟件總體(ti) 結構圖如圖3所示。客戶端軟件通過TCP協議對遠程服務器實現登錄及客戶端基本參數的傳(chuan) 輸。在完成客戶端基本運行參數傳(chuan) 輸處理之後，通過UDP協議同步監控主機參數，顯示光伏發電模塊數據，獲取運行參數查看實時運行情況，對數據進行整理分析，對光伏電站進行日常管理監控。

2、係統測試分析及結論

移動監控APP模塊，是光伏發電監控係統研究課題中，後台監控係統的一個(ge) 子模塊，為(wei) 係統監控管理者提供移動監控平台。係統前端數據監控采集模塊通過對各種傳(chuan) 感器對現場數據采集並通過GPRS遠程傳(chuan) 輸模塊將采集結果傳(chuan) 輸至後台服務器，移動監控APP能實時與(yu) 後台服務器進行交互，實時顯示發電模塊運行狀態，並根據應用需要可向監控模塊發送控製命令對現場監控設備進行控製。經過測試，移動監控APP模塊各項參數及遠程控製的傳(chuan) 輸、顯示總體(ti) 達到係統設計要求，下一步將在現有設計基礎上實現係統多機位實時監控，組網發電調度控製研發。

3、安科瑞分布式光伏運維雲(yun) 平台介紹

3.1概述

AcrelCloud-1200分布式光伏運維雲(yun) 平台通過監測光伏站點的逆變器設備，氣象設備以及攝像頭設備、幫助用戶管理分散在各地的光伏站點。主要功能包括：站點監測，逆變器監測，發電統計，逆變器一次圖，操作日誌，告警信息，環境監測，設備檔案，運維管理，角色管理。用戶可通過WEB端以及APP端訪問平台，及時掌握光伏發電效率和發電收益。

3.2應用場所

目前我國的兩(liang) 種分布式應用場景分別是：廣大農(nong) 村屋頂的戶用光伏和工商業(ye) 企業(ye) 屋頂光伏，這兩(liang) 類分布式光伏電站今年都發展迅速。

3.3係統結構

在光伏變電站安裝逆變器、以及多功能電力計量儀(yi) 表，通過網關(guan) 將采集的數據上傳(chuan) 至服務器，並將數據進行集中存儲(chu) 管理。用戶可以通過PC訪問平台，及時獲取分布式光伏電站的運行情況以及各逆變器運行狀況。平台整體(ti) 結構如圖所示。

3.4係統功能

AcrelCloud-1200分布式光伏運維雲(yun) 平台軟件采用B/S架構，任何具備權限的用戶都可以通過WEB瀏覽器根據權限範圍監視分布在區域內(nei) 各建築的光伏電站的運行狀態（如電站地理分布、電站信息、逆變器狀態、發電功率曲線、是否並網、當前發電量、總發電量等信息）。

3.4.1光伏發電

3.4.1.1綜合看板

●顯示所有光伏電站的數量，裝機容量，實時發電功率。

●累計日、月、年發電量及發電收益。

●累計社會(hui) 效益。

●柱狀圖展示月發電量

3.4.1.2電站狀態

●電站狀態展示當前光伏電站發電功率，補貼電價(jia) ，峰值功率等基本參數。

●統計當前光伏電站的日、月、年發電量及發電收益。

●攝像頭實時監測現場環境，並且接入輻照度、溫濕度、風速等環境參數。

●顯示當前光伏電站逆變器接入數量及基本參數。

3.4.1.3逆變器狀態

●逆變器基本參數顯示。

●日、月、年發電量及發電收益顯示。

●通過曲線圖顯示逆變器功率、環境輻照度曲線。

●直流側(ce) 電壓電流查詢。

●交流電壓、電流、有功功率、頻率、功率因數查詢。

3.4.1.4電站發電統計

●展示所選電站的時、日、月、年發電量統計報表。

3.4.1.5逆變器發電統計

●展示所選逆變器的時、日、月、年發電量統計報表

3.4.1.6配電圖

●實時展示逆變器交、直流側(ce) 的數據。

●展示當前逆變器接入組件數量。

●展示當前輻照度、溫濕度、風速等環境參數。

●展示逆變器型號及廠商。

3.4.1.7逆變器曲線分析

●展示交、直流側(ce) 電壓、功率、輻照度、溫度曲線。

3.4.2事件記錄

●操作日誌：用戶登錄情況查詢。

●短信日誌：查詢短信推送時間、內(nei) 容、發送結果、回複等。

●平台運行日誌：查看儀(yi) 表、網關(guan) 離線狀況。

●報警信息：將報警分進行分級處理，記錄報警內(nei) 容，發生時間以及確認狀態。

3.4.3運行環境

●視頻監控：通過安裝在現場的視頻攝像頭，可以實時監視光伏站運行情況。對於有硬件條件的攝像頭，還支持錄像回放以及雲台控製功能。

3.5係統硬件配置

3.5.1交流220V並網

交流220V並網的光伏發電係統多用於(yu) 居民屋頂光伏發電，裝機功率在8kW左右。

部分小型光伏電站為(wei) 自發自用，餘(yu) 電不上網模式，這種類型的光伏電站需要安裝防逆流保護裝置，避免往電網輸送電能。光伏電站規模較小，而且比較分散，對於(yu) 光伏電站的管理者來說，通過雲(yun) 平台來管理此類光伏電站非常有必要，安科瑞在這類光伏電站提供的解決(jue) 方案包括以下方麵：

3.5.2交流380V並網

根據國家電網Q/GDW1480-2015《分布式電源接入電網技術規定》，8kW~400kW可380V並網，超出400kW的光伏電站視情況也可以采用多點380V並網，以當地電力部門的審批意見為(wei) 準。這類分布式光伏多為(wei) 工商業(ye) 企業(ye) 屋頂光伏，自發自用，餘(yu) 電上網。分布式光伏接入配電網前，應明確計量點，計量點設置除應考慮產(chan) 權分界點外，還應考慮分布式電源出口與(yu) 用戶自用電線路處。每個(ge) 計量點均應裝設雙向電能計量裝置，其設備配置和技術要求符合DL/T448的相關(guan) 規定，以及相關(guan) 標準、規程要求。電能表采用智能電能表，技術性能應滿足國家電網公司關(guan) 於(yu) 智能電能表的相關(guan) 標準。用於(yu) 結算和考核的分布式電源計量裝置，應安裝采集設備，接入用電信息采集係統，實現用電信息的遠程自動采集。

光伏陣列接入組串式光伏逆變器，或者通過匯流箱接入逆變器，然後接入企業(ye) 380V電網，實現自發自用，餘(yu) 電上網。在380V並網點前需要安裝計量電表用於(yu) 計量光伏發電量，同時在企業(ye) 電網和公共電網連接處也需要安裝雙向計量電表，用於(yu) 計量企業(ye) 上網電量，數據均應上傳(chuan) 供電部門用電信息采集係統，用於(yu) 光伏發電補貼和上網電量結算。

部分光伏電站並網點需要監測並網點電能質量，包括電源頻率、電源電壓的大小、電壓不平衡、電壓驟升/驟降/中斷、快速電壓變化、諧波/間諧波THD、閃變等，需要安裝單獨的電能質量監測裝置。部分光伏電站為(wei) 自發自用，餘(yu) 電不上網模式，這種類型的光伏電站需要安裝防逆流保護裝置，避免往電網輸送電能，係統圖如下。

這種並網模式單體(ti) 光伏電站規模適中，可通過雲(yun) 平台采用光伏發電數據和儲(chu) 能係統運行數據，安科瑞在這類光伏電站提供的解決(jue) 方案包括以下方麵：

3.5.3 10kV或35kV並網

根據《國家能源局關(guan) 於(yu) 2019年風電、光伏發電項目建設有關(guan) 事項通知》（國發新能〔2019〕49號），對於(yu) 需要國家補貼的新建工商業(ye) 分布式光伏發電項目，需要滿足單點並網裝機容量小於(yu) 6兆瓦且為(wei) 非戶用的要求，支持在符合電網運行安全技術要求的前提下，通過內(nei) 部多點接入配電係統。

此類分布式光伏裝機容量一般比較大，需要通過升壓變壓器升壓後接入電網。由於(yu) 裝機容量較大，可能對公共電網造成比較大的幹擾，因此供電部門對於(yu) 此規模的分布式光伏電站穩控係統、電能質量以及和調度的通信要求都比較高。

光伏電站並網點需要監測並網點電能質量，包括電源頻率、電源電壓的大小、電壓不平衡、電壓驟升/驟降/中斷、快速電壓變化、諧波/間諧波THD、閃變等，需要安裝單獨的電能質量監測裝置。

上圖為(wei) 一個(ge) 1MW分布式光伏電站的示意圖，光伏陣列接入光伏匯流箱，經過直流櫃匯流後接入集中式逆變器(直流櫃根據情況可不設置)，最後經過升壓變壓器升壓至10kV或35kV後並入中壓電網。由於(yu) 光伏電站裝機容量比較大，涉及到的保護和測控設備比較多，主要如下表：