嵌入式直流電能表在光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用

安科瑞 黃飛蓉 18860995251

【摘要】高壓輸電時(shí)交流電比直流電更方便，更經(jīng)濟(jì)。但在部分應(yīng)用場(chǎng)景中，直流電直接給直流負(fù)載供電的應(yīng)用，可以使電路設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單，效率更高。目前直流配電在光伏+儲(chǔ)能系統(tǒng)中，可以通過(guò)光伏或電池直接進(jìn)行直流供電，在新能源電力系統(tǒng)中也有廣泛應(yīng)用，比如太陽(yáng)能路燈、直流空調(diào)、5G通信基站等。

1.項(xiàng)目概述

新加坡嚴(yán)重依賴天然氣發(fā)電，但本身的天然氣能源不足以支撐這龐大的天然氣消耗，其中95%天然氣能源需要通過(guò)鄰國(guó)管道輸送和海運(yùn)供應(yīng)的液化天然氣獲得。目前新加坡大力發(fā)展光伏發(fā)電+儲(chǔ)能項(xiàng)目以實(shí)現(xiàn)供電方式的多元化。

某新加坡客戶為家庭用戶定制的戶用光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)采用了我司的DJSF1352RN系列直流電能表和分流器，進(jìn)行光伏發(fā)電量、儲(chǔ)能電池充電電量和放電電量的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)，優(yōu)化了整體能效。

2.系統(tǒng)應(yīng)用

白天光伏發(fā)電供應(yīng)負(fù)載，多余電量為蓄電池充電。夜間則由蓄電池為負(fù)載供電。為了更好的展示能量分配、優(yōu)化整體效率和系統(tǒng)可靠性，客戶分別在光伏發(fā)電側(cè)和蓄電池儲(chǔ)能側(cè)加裝了DJSF1352RN系列直流電能表。控制器實(shí)時(shí)檢測(cè)光伏電池板發(fā)電量和蓄電池充放電過(guò)程，并對(duì)伏電池板發(fā)電量進(jìn)行預(yù)測(cè)，根據(jù)檢測(cè)和預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)調(diào)整充放電功率和時(shí)機(jī)，保證了負(fù)載能穩(wěn)定可靠運(yùn)行。

整體系統(tǒng)圖如下：

圖1 光伏發(fā)電+儲(chǔ)能系統(tǒng)圖

3.產(chǎn)品介紹

圖2 DJSF1352RN直流電能表實(shí)物圖

DJSF1352-RN導(dǎo)軌式直流電能表支持雙路直流輸入，主要針對(duì)電信基站、直流充電樁、太陽(yáng)能光伏等應(yīng)用場(chǎng)合而設(shè)計(jì)，該系列儀表可測(cè)量直流系統(tǒng)中的電壓、電流、功率和正反向電能等電參量。在實(shí)際使用現(xiàn)場(chǎng)中，該系列儀表不僅可以計(jì)量總電能，還能計(jì)量規(guī)定時(shí)間段內(nèi)的電能，它檢測(cè)的數(shù)據(jù)可以本地顯示，也可以和工控設(shè)備、計(jì)算機(jī)連接組成測(cè)控系統(tǒng)。

4.產(chǎn)品特點(diǎn)

導(dǎo)軌式安裝方式

電壓、電流、功率等電參量測(cè)量

正向、反向有功電能計(jì)量

上12個(gè)月歷史電能統(tǒng)計(jì)

具有日歷、計(jì)時(shí)和閏年自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能，具有校時(shí)功能。其中廣播下發(fā)的時(shí)鐘誤差不得大于5分鐘，在零點(diǎn)前后十分鐘內(nèi)不準(zhǔn)校時(shí)，每天只允許校時(shí)一次具有兩套費(fèi)率時(shí)段，可通過(guò)預(yù)先設(shè)置的時(shí)間實(shí)現(xiàn)兩套費(fèi)率時(shí)段的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，每套費(fèi)率時(shí)段全年至少可設(shè)兩個(gè)時(shí)區(qū)，24小時(shí)內(nèi)至少可以設(shè)10個(gè)時(shí)段。RS-485通訊接口，采用DL/T645-2007通訊協(xié)議和Modbus-RTU協(xié)議，RS485的通訊速率可在1200bps、2400bps、4800bps、9600bps設(shè)置。

注：當(dāng)電壓和電流信號(hào)全為正或負(fù)值時(shí)，功率將表示為正，計(jì)量正向電能;當(dāng)電壓和電流信號(hào)一正一負(fù)時(shí)，功率將表示為負(fù)，計(jì)量反向電能。

儀表的 RS485 通信口要求使用屏蔽雙絞線連接，布線時(shí)要考慮整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的布局：如通信線纜的長(zhǎng)度、走向、上位機(jī)的位置、網(wǎng)絡(luò)末端的匹配電阻、通信轉(zhuǎn)換器、網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性、網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍、環(huán)境的電磁干擾情況等因素，都要綜合考慮。

1.在布線工程上要嚴(yán)格按要求施工;

2.對(duì)于暫時(shí)不需要通信的儀表都要將他們連接到 RS-485 網(wǎng)絡(luò)上，以便于診斷和測(cè)試;

3.進(jìn)行 RS-485 電纜連接時(shí)，盡量使用雙色屏蔽雙絞線，485 通信口“A”端接同一種顏色，“B”端接另一種顏色;

4.RS-485 總線(從上位機(jī)通信口開始到末端被連接的儀表終端通信口)長(zhǎng)不超過(guò) 1200 米。

4.1注意事項(xiàng)

電表應(yīng)安裝在牢固、耐火、不易震動(dòng)的地方，安裝后的電表應(yīng)垂直不傾斜。不要私自安裝電表，要按照接線圖正確接線，否則可能會(huì)因電壓過(guò)高而燒壞電表。接線式要注意因接觸不良和進(jìn)出線太細(xì)而引起的打火和燒壞。注意電表量程，不要超過(guò)其范圍，否則可能因電流負(fù)載過(guò)大而燒壞電表。

5. 技術(shù)參數(shù)

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DJSF1352-S 型電子式直流電能表采用液晶顯示，具有 RS485 功能可與微機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。適合充電樁直流計(jì)量、蓄電池、太陽(yáng)能電池板等直流信號(hào)設(shè)備電量測(cè)量和電能計(jì)量使用，亦可用于工礦企業(yè)，民用建筑，樓宇自動(dòng)化等現(xiàn)代供配直流電系統(tǒng)。

產(chǎn)品由測(cè)量單元、數(shù)據(jù)處理單元、通訊單元、顯示單元等組成，具有電能測(cè)量、數(shù)據(jù)處理、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、LCD 顯示功能。

主要功能如下：

具有正向，反向電能量計(jì)量功能，組合電能=正向+反向;

電壓、電流、功率測(cè)量;

上 12 個(gè)月結(jié)算功能;

具有日歷、計(jì)時(shí)和閏年自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能，具有校時(shí)功能。其中廣播下發(fā)的時(shí)鐘誤差不得大于 5 分鐘，在零點(diǎn)前后十分鐘內(nèi)不準(zhǔn)校時(shí)，每天只允許校時(shí)一次;

具有兩套費(fèi)率時(shí)段，可通過(guò)預(yù)先設(shè)置的時(shí)間實(shí)現(xiàn)兩套費(fèi)率時(shí)段的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，每套費(fèi)率時(shí)段全年至少可設(shè)兩個(gè)時(shí)區(qū)，24 小時(shí)內(nèi)至少可以設(shè) 8 個(gè)時(shí)段，時(shí)段間隔為 15 分鐘，時(shí)段可跨零點(diǎn)設(shè)置;

調(diào)制紅外通訊接口和 RS-485 通訊接口，采用 DL/T645-2007 通訊協(xié)議和 Modbus-RTU 協(xié)議，RS485 的通訊速率可在 1200bps、2400bps、4800bps、9600bps 設(shè)置，調(diào)制紅外固定為 1200bps。

6.結(jié)語(yǔ)

目前海外發(fā)達(dá)地區(qū)的戶用光伏市場(chǎng)已經(jīng)較為成熟，在此基礎(chǔ)上戶用儲(chǔ)能也正駛?cè)氚l(fā)展快車道。根據(jù)第三方研究咨詢機(jī)構(gòu) IHS Markit 的統(tǒng)計(jì)， 2016年以來(lái)的平均復(fù)合增速高達(dá) 50%以上。目前戶用儲(chǔ)能市場(chǎng)主要集中在戶用光伏發(fā)展較好的發(fā)達(dá)地區(qū)，如歐洲，澳洲，新加坡等等。因此在海外光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)中，直流計(jì)量的需求仍處于爆發(fā)式增長(zhǎng)中。
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　　審核編輯：鄢孟繁