深圳机场光伏发电二期项目光伏区通讯方案探讨

前 言

深圳机场分布式光伏发电二期项目拟利用新货运站（B1、B2、B3、B4）顶部建设光伏发电工程，工程总建设规模10MWp。本期在B1、B3货运楼顶部先建5MWp，并经箱变升压后，以10kV电压并网，远期在B2、B4楼顶再建5MWp。至本期建成后，与原有的一期10MW一起发电共15MW，将成为全球最大的机场光伏发电站。

B1、B3航运楼屋顶分为B1a、B1b、B1c区和B3a、B3c区，光伏发电板和直流汇流箱安装于各分区的楼顶上，其中每个分区大概布置10～12个直流汇流箱，各分区分别经2台500kWp逆变器逆变成交流后，再经1台1000kVA箱变升压至10kV，形成1个1MWp光伏发电10kV子系统。任一屋面的长x宽大致为170x55m左右，且最远处的航运楼分区B1a距离对应的箱变大约250m，再加上楼顶距地面大约15m，以及拐角转弯处多耗的通讯电缆，最远处的汇流箱至箱变大约有500m，箱变距主控室也有500m。

如果采用常规的集中式光伏设计，在光伏区箱变内配置通讯管理机和光纤交换机，通过RS485通讯双绞线采集汇流箱、逆变器、箱式变以及箱变温控仪的数据，再通过安装在箱变的光纤交换机将数据上送至主控室的监控系统（详细通讯方案见图1）。该方案RS485通讯距离远（最远处汇流箱至箱变内通讯管理机距离有500m），很难实现，且易受干扰（RS485通讯点对点理论通讯距离为1200m，但实际工程应用上很少有超过200m，至多不超过300m，尤其是多个装置通过RS485双绞线并联在一起通讯的时候）。

1 改进方案

笔者根据现场实际情况采取了与常规集中式不同的光伏区通讯方案，为缩短RS485通讯的距离，可以采取在屋顶汇流箱加装光电转换装置，先用RS485线并接该屋顶至布置于中心区的带光电转换装置的汇流箱处（此项改进可使RS485最长通讯距离缩短至80m左右），再进行光电转换，并以一根光纤将信息上传至主控室监控系统的通信管理机柜，再用光电转换装置将光信号转换成电信号，并通过通信管理机进行规约转换，使其能与后台监控系统相互通讯，上传下达各种通讯数据。详细改进后的通讯方案见图2。

图1 常规通讯方案（图中只表达B1a区通讯，其余B1b、B1c区类似）

图2 改进后通讯方案（图中汇流箱通讯只表达B1a区， B1b、B1c区类似）

笔者在实际应用中，为更好地保证通讯质量和减少光缆数量箱，再通过熔纤，使所有汇流箱光信号到后台监控系统的传输只用一根12芯光缆即可实现。实际工程设计中，可根据不同情况分别组合，以能很好地保证通讯质量和降低工程造价。

2 方案经济效益对比

对方案一和方案二进行对比，方案一比方案二多了2台通讯管理机和光纤交换机，而方案二由于尽量采用光电转换装置和光缆进行通信，相对而言，比方案一多了4对光电转换装置。详细装置和经济效益差别比较详见表1：

3 结 论

由表1可见，方案（光缆价格的主要影响因素是长度，光缆纤数差别对价格影响不大），分别以5个汇流箱为一组，每个屋面共分2组，每组分别采用RS485双绞线并接至带光电转换装置的汇流箱，再用一根多芯光缆引至后台监控系统。为充分利用多芯光缆的多余芯数，尽量减少光缆长度，可以采用4芯光缆先把同一屋面或不同屋面的其他光信号汇聚至同一个带光电转换装置的汇流一和方案二的价格差异主要在通讯管理机和网络交换机（带光口）部分，因光缆和双绞线单价不高，且通讯距离也不是太远，故对方案的最终效益影响不大。

表1 详细装置和经济效益差别比较

结合深圳机场二期光伏发电项目光伏区通讯方案一和方案二的理论分析和现场的实践证明，采用改进后的方案二，即以光电转换至监控后台系统的方式替换光伏区通讯管理机的方式，不仅方案可行，通讯可靠，而且还获得了非常不错的经济效益。该改进方案不仅能应用于分布式光伏，就是对地面集中式光伏也有很大的借鉴意义，尤其是对于容量比较大的光伏发电项目，其显示出来的经济效益更大。