【应用案例】光伏发电技术在地下污水厂的应用

浏览次数：614更新时间：2023-10-20

未晓妃

安科瑞电气股份有限公司上海嘉定 201801

污水处理作为能耗型行业，电能消耗是主要的能源消耗，其成本占其总成本的40％以上。据相关数据统计，我国城镇污水处理年电耗已突破100亿kW·h，其能耗量约占到社会总能耗量的2％。随着城镇化建设步伐的加快，新增的污水量需要新建或改扩建污水处理厂，同时规划等部门对污水处理厂工程节约土地资源提出了更高的要求。在“生*治污”理念的指导下，在土地资源相对紧缺的城镇地区发展地下污水处理厂，成为城镇新建污水处理设施发展的目标。但是地下污水处理厂对通风、照明等要求较高，照明及通风设备折算到单位处理水量的能耗较高。经实际工程测算，此部分能耗约占到地下污水处理厂总电耗的7％一10％，且该部分负荷在地下污水处理厂中需要系数远高于常规污水处理厂。所以在地下污水处理厂的工程设计中，如何降低地下式污水处理厂相对常规污水处理厂额外增加的运营成本，成为工程设计中一个须考虑的课题。

一、并网光伏发电系统设计

1工程概况

本工程根据规划批复采用地下式污水处理厂建设方案，近期规模7．5万m³／d，远期规模15万m³／d，工程占地约68．8亩。规划对本项目地上景观的要求较高，但实际可利用的地上空间有限。项目地上景观效果如图1所示。

结合总图布置及景观要求，确定利用地上综合楼屋顶进行光伏发电系统综合设计，光伏组件按照20串、4并连接方式进行方阵布局安装。方阵结合总图布置及景观要求，确定利用地上综合楼屋顶进行光伏发电系统综合设计，光伏组件按照20串、4并连接方式进行方阵布局安装。方阵由架台固定安装后，平铺固定在南向屋顶上。方阵的方位角为0°(朝向正南)，倾斜角为20°，其东西长度为33．19m，南北宽度为3．76m，总建筑面积约为125㎡。

2并网系统设计

本工程中，有公共电网的正常情况下，在晴朗的白天由光伏方阵产生电能，然后经过并网发电用功率调节器控制，输出给光伏能系统与电网并网点的用电负荷——污水厂地下空间照明。本工程中因地下空间照明负荷消耗的功率一般情况下大于电池方阵的发电功率，所以此时照明设备所消耗的功率虽然由电池方阵和电网同时提供，但优先使用光伏电池方阵所产生的电能。在特殊情况下，如污水处理厂地下空间照明采用特殊场景组合方式，在某些特定场景下，光伏电池方阵的发电功率大于照明设备消耗功率，则将剩余电量上送到公共电网，然后通过电网给电网上的其他用电负荷设备供电。

地下污水处理厂按照二级负荷设计，且对包括地下空间照明负荷在内的重要负荷已考虑备用电源，因此本工程的太阳能系统一般不会出现“孤岛效应”。但为预防意外，采用过／欠压、过／欠频保护方案：如果并网逆变器输出功率(有功功率、无功功率)与负载需求功率不匹配，电压或频率将产生偏移，一旦超出正常范围，此时可以利用系统软硬件所规定的电网电压的过(欠)电压保护设置点及过(欠)频率保护设置点来进行检测，将逆变器并网开关跳闸，逆变器就将停止运行，从而防止孤岛的产生。

3计算机数据采集装置

为直观地展示光伏发电系统的运行，凸显清洁能源的有利用，项目设计了光伏发电系统的计算机数据采集装置。装置通过RS485接口连接功率调节器，并将所采集的数据进行相应的处理，形成图形显示界面和数据表格形式，并计算统计每天、每月、每年的各种参数数据的分项数据和汇总数据，形成数据曲线图表的形式进行存储。

二、安科瑞分布式光伏监控系统

1概述

AcrelCloud-1200分布式光伏运维云平台通过监测光伏站点的逆变器设备，气象设备以及摄像头设备、帮助用户管理分散在各地的光伏站点。主要功能包括：站点监测，逆变器监测，发电统计，逆变器一次图，操作日志，告警信息，环境监测，设备档案，运维管理，角色管理。用户可通过WEB端以及APP端访问平台，及时掌握光伏发电效率和发电收益。

2应用场所

目前我国的两种分布式应用场景分别是：广大农村屋顶的户用光伏和工商业企业屋顶光伏，这两类分布式光伏电站今年都发展迅速。

3系统结构

在光伏变电站安装逆变器、以及多功能电力计量仪表，通过网关将采集的数据上传至服务器，并将数据进行集中存储管理。用户可以通过PC访问平台，及时获取分布式光伏电站的运行情况以及各逆变器运行状况。平台整体结构如图所示。