分布式光伏智慧运维：Acrel-1000DP 在工业光伏项目中的深度应用

摘要

分布式光伏发电站作为可再生能源利用的重要形式，通过在用户建筑物屋顶、空地等场地部署光伏组件实现太阳能发电，相较于传统大型集中式光伏电站，具有布局灵活、建设成本低、能效高等显著优势，在满足用户用电需求的同时可有效降低环境影响。该类电站主要由光伏组件、逆变器、支架系统、电缆及监控系统等核心部分构成，其中监控系统作为电站运维管理的关键中枢，承担着实时监测、数据分析与故障诊断等重要职能。本文以浙江安吉成新照明电器有限公司 3234.465kWp 分布式光伏发电项目为研究对象，详细阐述安科瑞 Acrel-1000DP 分布式光伏监控系统的应用方案，包括项目设计、技术配置、系统结构及核心功能，验证该系统在提升光伏发电系统运行效率与可靠性方面的实际成效，为同类工业屋顶分布式光伏项目的建设与运维提供参考。
关键词：可再生能源；分布式光伏；工业屋顶光伏；光伏监控系统；运行优化

01 项目概述

浙江安吉成新照明电器有限公司成立于 2007 年 6 月，是一家专注于螺旋节能灯毛管生产的化企业，拥有全自动生产线、雄厚的技术实力及经验丰富的管理团队，专注于环保型产品研发与生产，契合国家新能源产业发展导向，属于政府重点扶持的朝阳产业。
为响应国家 “双碳” 战略，推动可再生能源替代，该公司携手湖州翔傲电力科技有限公司投资建设 3234.465kWp 分布式光伏发电项目（以下简称 “本项目”）。项目选址于浙江省湖州市安吉县溪龙乡溪龙村凉亭岗自然村，充分利用企业现有 6 个厂房屋顶（总面积约 24000 平方米）进行光伏组件铺设，采用 “全额上网” 运营模式。
经测算，本项目首年预计发电量可达 304.77 万 kWh，25 年总发电量预计为 7106.03 万 kWh，年平均发电量 284.24 万 kWh。在环保效益方面，项目投运后每年可节约标准煤约 932.31 吨，减少二氧化硫（SO）排放 85.27 吨、氮氧化合物（NO）排放 42.63 吨、粉尘排放 773.13 吨，同时降低二氧化碳（CO）排放 2833.87 吨，对区域生态环境保护与 “双碳” 目标达成具有重要意义。

02 用电现状

浙江安吉成新照明电器有限公司采用 10kV 电压等级供电，现有 1 座 10kV 降压配电房，配变总容量为 630kVA+250kVA，电源引自 110kV 溪龙变电站 10kV 溪工 202 线 #2+1 杆，计量方式采用高供高计，供电系统运行稳定，可满足分布式光伏项目接入条件。
图 2.1 一次主接线图（现状）

03 分布式光伏设计

本项目总装机规模为 3234.465kWp，核心设计方案如下：

• 组件选型：选用 585W 单晶硅太阳能电池组件，共计 5529 块，单晶硅组件具有转换效率高、稳定性强、使用寿命长等优势，可充分提升屋顶空间的发电效率；
• 阵列配置：采用串并联组合方式构建光伏发电阵列，根据屋顶结构与组件布局，每 18-26 块光伏组件串联为 1 个光伏组串，共设置 298 个并联组串；
• 逆变器配置：配备 10 台组串式逆变器，容量分别为 320kW/196kW/230kW，逆变器输出电压为 0.8kV 低压交流电；
• 接入方式：通过变压器将低压交流电升压至 10kV，经开关站接入 10kV 电网，采用 “全额上网” 模式实现电力消纳，确保发电收益*大化。

图 3.1 光伏接入系统示意图图 3.2 光伏组件布置图

04 技术方案

本项目在电气设备配置与系统架构设计上遵循可靠性、安全性与智能化原则，核心技术方案如下：

4.1 核心电气设备配置

4.1.1 一次电气设备

新建并网点光伏开关站配置 2 台 1600kVA 干式变压器，7 台高压柜，以及交直流屏、综合保护屏、远动通讯屏各 1 面，为光伏系统的稳定运行提供基础保障。

4.1.2 二次电气设备

1. 线路保护装置：实时监测电流、电压等电气参数，针对过载、短路、接地故障等异常情况，快速切断电源，有效防止设备损坏与火灾风险，保障电气系统安全运行；
2. 防孤岛装置：实时监测电网运行状态，在电网失电时，于规定时间内快速切断分布式电源与电网的连接，避免孤岛效应引发的电压频率不匹配、设备不可控等问题，同时具备高频、低频、过电压、低电压等多重保护功能，保障电力系统稳定；
3. 故障解列装置：实时监测电网状态，当检测到短路、过载等故障信号时，立即将故障单元与电网隔离，防止故障扩大，确保其他正常单元持续供电，保障用电稳定性。

4.2 电能质量在线监测装置

配置电能质量在线监测装置，实时监测光伏系统接入电网后的电压偏差、频率偏差、谐波含量、三相不平衡度等关键指标，涵盖稳态与暂态状态监测。该装置可及时发现电压波动、谐波污染等电能质量问题，向运维人员推送告警信息，同时具备数据记录功能，为后续故障排查与电能质量治理提供数据支撑，确保供电质量符合电网标准。

4.3 Ⅱ 型网络安全监测装置

为保障光伏监控系统网络安全，配置 Ⅱ 型网络安全监测装置并搭配探针软件，实时监测系统网络流量与数据包，通过深度分析识别潜在网络安全威胁与异常行为，及时发出告警并采取防护措施，有效抵御网络攻击、数据泄露等风险，为系统可靠运行提供网络安全保障。

05 系统结构

本项目采用安科瑞 Acrel-1000DP 分布式光伏监控系统，该系统基于国产操作系统开发，采用分层分布式架构，分为站控层、通信层与设备层，各层级功能明确、协同联动：

5.1 站控层

作为系统的核心管理中枢，负责对整个光伏电站进行集中管理与控制。操作员可通过站控层实时监控系统运行状态，开展数据分析、处理与存储，实现对发电过程的智能调度与优化，提升电站运营效率。

5.2 通信层

承担信息传递与数据交互功能，确保站控层与设备层之间、各设备之间的无缝连接与协同工作。通信层支持多种网络拓扑结构，可适应不同规模与场景的应用需求，具备良好的灵活性与可扩展性，保障数据传输的稳定性与实时性。

5.3 设备层

涵盖光伏组件、逆变器、传感器、执行器、控制器等各类硬件设备，负责采集现场发电数据、设备运行参数，并执行站控层下发的控制指令，是实现光伏发电自动化运行的基础。
图 5.1 系统拓扑图

06 现场实施情况

本项目严格按照设计方案开展现场施工，核心设备与设施安装规范、布局合理，以下为关键现场图片：
图 6.1 预制舱（高压室、低压室、二次设备室）图 6.2 高压柜图 6.3 二次设备组屏

07 系统功能

安科瑞 Acrel-1000DP 分布式光伏监控系统具备丰富的核心功能，全面覆盖光伏电站运维管理需求，具体如下：

7.1 实时监测功能

系统可直观展示光伏电站一次系统图，实时采集并显示各类运行数据，包括开关柜、故障解列装置、防孤岛装置等设备的电压、电流、功率等关键电气参数，以及断路器、手车的分合状态等设备运行状态，实现电站运行状态的全面可视化监控。
图 7.1 实时监测界面

7.2 逆变器监测功能

作为系统核心功能之一，逆变器监测模块专门负责收集、分析与处理逆变器运行数据，包括输入输出电压、电流、功率、温度等关键参数。通过实时监测与数据分析，用户可及时发现逆变器运行异常，开展故障诊断与维护，保障逆变器稳定运行，提升整个光伏系统的发电效率与可靠性。
图 7.2 逆变器监测界面

7.3 电能质量在线监测功能

系统可对供电系统的电能质量进行持续监测，管理人员通过界面实时掌握各监测点的通信状态、A/B/C 相电压总畸变率、三相电压 / 电流不平衡度百分比、正序 / 负序 / 零序电压 / 电流值等关键数据，及时发现并消除供电不稳定因素，确保电能质量达标。
图 7.3 电能质量实时数据监测界面

7.4 调度上传功能

系统通过远动装置、纵向加密装置将光伏电站的发电数据、设备运行状态等信息安全上传至湖州地调，满足电网调度管理要求。结合网络安全监测装置与探针软件，实现数据传输过程的安全防护，确保信息传输的可靠性与安全性。
图 7.4 数据上传调度界面

7.5 电力安全防护功能

为保障系统安全稳定运行，在项目验收前针对监控主机、交换机、远动网关等关键设备开展网络安全测试：

• 监控主机：检测网络白名单、登录事件、关键目录 / 文件篡改行为，识别非法端口、网络外联等安全风险；
• 交换机：验证配置变更、用户名密码修改、登录事件、网口状态变化、设备离线 / 上线等场景的防御能力，确保抵御网络攻击；
• 远动网关：重点检验数据传输安全性，包括网络白名单、登录事件、关键文件篡改防护、网络外联与非法端口管控等功能，全面筑牢系统安全防线。

图 7.5 网安设备安全功能验收界面

08 结语

分布式屋顶光伏系统作为可再生能源利用的重要载体，凭借其资源利用率高、环境影响小、布局灵活等优势，在工业领域的应用日益广泛，成为企业实现节能降碳、绿色转型的重要路径。该类系统通过在工业厂房屋顶部署光伏组件，将太阳能转化为电能，既可为企业自身供电，也可通过 “全额上网” 模式实现电力消纳，兼具经济收益与环境效益。
光伏监控系统作为分布式光伏电站的 “智慧大脑”，对提升电站运行效率、保障运行安全、降低运维成本具有关键作用。本文通过浙江安吉成新照明电器有限公司 3234.465kWp 分布式光伏项目的实际应用案例，验证了安科瑞 Acrel-1000DP 分布式光伏监控系统的技术优势与应用价值。该系统采用分层分布式架构，具备实时监测、逆变器管理、电能质量监测、调度上传、网络安全防护等全方位功能，能够实现光伏电站的智能化、精细化管理，有效提升电站运行效率与可靠性。
未来，随着分布式光伏产业的持续发展与储能技术的逐步融合，分布式光伏监控系统将向更智能、更高效、更集成的方向升级，进一步提升用户用电自主性与电网独立性。本文的研究与应用实践，可为同类工业屋顶分布式光伏项目的设计、建设与运维提供参考，助力分布式光伏产业的规模化、高质量发展，为 “双碳” 目标的实现贡献技术支撑。