针对目前高速公路服务区用电负荷慢慢的变大，本文设计了分布式光伏发电系统。通过对分布式光伏项目装机容量、发电量、收益、总投资等方面分析可知，高速公路服务区分布式光伏发电项目收益高，经济效益好，可进一步在高速推广。

　　随着经济的加快速度进行发展，能源的消耗慢慢的变大。目前，化石能源仍然作为我们主要的能源资源，满足人民的需求，满足经济发展。化石能源作为不*再*资源，储量相对有限，据科学家研究，现有化石能源将在数十年内耗尽，并且化石能源的开采和使用对环境造成了严重的影响，燃烧化石能源会产生大量的二氧化碳等温室气体，导致全球变暖和气候平均状态随时间的变化。因此人类急需续租替代能源以满足未来能源的需要。

　　太阳能作为一种可再次生产的能源，被认为是石油的良好替代能源之一。太阳能能够最终靠太阳能电池板将太阳辐射转化为电能。太阳能具有广泛分布、**不断的特点，并且不会产生碳排放。此外，随技术的进步，太阳能电池板的效能逐步的提升，使得太阳能成为一个越来越着迷的替代能源选择。

　　高速公路作为我国目前主要运输方式之一。截至2022年底，我国高速公路通车总里程17.7万公里，位居全球*一，并且还在快速地增长中。我国高速公路有7000多个服务区，高速公路服务区是驾驶员和乘客休息，车辆加油充电的重要场所，在日常保障高速公路运营起着十分重要的作用。“高速公路+光伏”在高速有广泛的应用前景。

　　本文以天津某高速公路服务区分布式光伏方案为研究对象，分析分布式光伏在高速服务区应用优势，测算投资收益情况，展望“高速公路+光伏”未来发展方向。

　　太阳能发电系统是利用光伏组件将太阳能转化成电能的发电系统。太阳能光伏发电系统最重要的包含光伏组件方阵、并网逆变器、接入系统等。

　　光伏组件方阵利用太阳能转化成电能(直流),由并网逆变器将直流电转换为交流电，通过接入系统并网。

　　(1)原则上不再新增建设用地。高速公路建设时，征地面积一般较大，光伏组件基本都布设在高速用地范围内，充分的利用土地资源。

　　(2)施工便捷，项目施工所用的设备沿公路沿线布设，也可设置在服务区，材料运输、建设施工均能有效保障，无需新建施工便道、场地平整等，可以很好地保障光伏项目的施工进度。

　　(3)管理成本相比来说较低，一般光伏项目要专业的维护团队维护，高速公路光伏发电站运维管理可与高速公路日常养护一并统筹，仅需增加少量的光伏运维的专业方面技术人员。

　　(4)就地消纳比例高，高速公路光伏电站其所发电能供高速公路日常运营所需，就地消纳情况良好，比如服务区办公用电、厂区照明、充电桩等多种设备用电。

　　本项目位于津蓟高速，津蓟高速主线采用四车道高速公路标准，设计速度分别为100千米/小时，其中蓟州区服务区占地面积约11万m²,建有服务用房约4000m²,两座加油站，车场等设施。为尽可能大面积铺上光伏组件，考虑在服务区空地、停车场、建筑屋顶等地方敷设，经分析统计，上下行两个方向服务区内可用作光伏发电区域面积约8000m²。

　　对于现状的高速公路项目，目前常见的模式为高速公路的运营主体自行投资、建设、运维光伏项目，或者高速公路的运营主体提供路网闲置资源作为光伏项目建设场所，通过对外招商，

　　与*三方签订合同能源管理协议，由*三方负责设计、投资、建设、运维。本项目高速公路公司作为投资主体，负责项目投资本项目，故项目收益全部为高速公路公司所得。天津市目前一般工商业采用峰平谷电价，经现场调研，蓟州区服务区白天综合电价约0.8元/kWh。

　　通过对已建项目调研分析并向设备厂商询价，分析得出服务区光伏发电项目建设成本单价和项目运维期费用如表1所示：

　　本项目按照容量812kWp,按照比较好的倾角、0°方位角布置光伏组件。考虑光伏组件衰减、温度修正系数、表面污染及遮挡修正系数、适配系数、逆变器平均效率、集电线路损耗系数等因素，本工程综合修正系数K=0.85。建设成本单价组成如表2所示：

　　本项目每瓦投资4.0元，总容量为812KWp,总投资为324.8万元。

　　根据初步估算，本工程35°倾角，安装容量为812kWp。单个组件容量580Wp,发电量根据下式计算。

　　式中：HA为倾斜面太阳能总辐射量(含背板增益)(KW·h/m²,峰值小时数)对于本工程，35°倾角取值1702KW·h/m²;Ep为上网发电量(KW·h);ES为标准条件下的辐照度(常数=1kWh/m²);PAZ为组件安装容量(kWp);K为综合效率系数，取0.85。

　　目前，市场上的光伏电池常规使用的寿命一般为25年，根据太阳电池厂家提供的组件衰减参数，N型单晶硅双面双玻太阳电池组件首年衰减比例1%,逐年功率衰减0.4%,中间区间采用线万KW·h,

　　总发电量2772.06万KW·h,全年平均有效小时数为1365.55h。依照产品规格书中可查得双玻组件的背面系数为0.7,则：

　　背板辐射量=入射采光面的辐射量×背板辐照率=1702KW·h/m²×8.45%=143.82KW·h/m²,如表4所示。

　　根据表4,光伏组件背面25年平均发电量9.37万KW·h,总发电量234.24万KW·h,全年平均有效小时数为115.39h。

　　综合分析服务区全年每月白天耗电量，消纳比例高达约85%,15%电量用于上网，如表5所示。

　　项目总投资324.8万元。由表6分析可知，本项目*5年收益297.30万元，*6年收益355.67万元。本项目在*5年半左右收益超过总投资324.8万元。故项目静态投资回收期在5~6年之间，25年总收益1397.11万元，投资所需成本324.8万元，净利润1072.31万元，项目收益良好，投*回*丰厚。

　　Acrel-2000MG微电网能量管理系统，是我司根据新型电力系统下微电网监控系统与微电网能量管理系统的要求，总结国内外的研究和生产的*进经验，专门研制出的企业微电网能量管理系统。本系统满足光伏系统、风力发电、储能系统和充电站的接入，*进行数据采集分析，直接监视光伏、风能、储能系统、充电站运作时的状态及健康情况，是一个集监控系统、能量管理为一体的管理系统。该系统在安全稳定的基础上以经济优化运行为目标，促进可再次生产的能源应用，提高电网运行稳定性、补偿负荷波动；有效实现用户侧的需求管理、消除昼夜峰谷差、平滑负荷，提高电力设备正常运行效率、降低供电成本。为企业微电网能量管理提供安全、可靠、经济运行提供了全新的解决方案。

　　微电网能量管理系统应采用分层分布式结构，整个能量管理系统在物理上分为三个层：设备层、网络通信层和站控层。站级通信网络采用标准以太网及TCP/IP通信协议，物理媒介可以为光纤、网线、屏蔽双绞线等。系统支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信规约。

　　本平台采用分层分布式结构进行设计，即站控层、网络层和设备层，详细拓扑结构如下：

　　a微电网能量管理系统人机界面友好，应能够以系统一次电气图的形式直观显示各电气回路的运作时的状态，实时监测光伏、风电、储能、充电站等各回路电压、电流、功率、功率因数等电参数信息，动态监视各回路断路器、隔离开关等合、分闸状态及有关故障、告警等信号。其中，各子系统回路电参量主要有：相电压、线电压、三相电流、有功/无功功率、视在功率、功率因数、频率、有功/无功电度、频率和正向有功电能累计值；状态参数主要有：开关状态、断路器故障脱扣告警等。

　　系统应可以对储能系统来进行状态管理，可以依据储能系统的荷电状态进行及时告警，并支持定期的电池维护。

　　微电网能量管理系统的监控系统界面包括系统主界面，包含微电网光伏、风电、储能、充电站及总体负荷组成情况，包括收益信息、天气信息、节能减排信息、功率信息、电量信息、电压电流情况等。根据不同的需求，也可将充电，储能及光伏系统信息进行显示。

　　子界面最重要的包含系统主接线图、光伏信息、风电信息、储能信息、充电站信息、通讯状况及一些统计列表等。

　　本界面用来展示对光伏系统信息，最重要的包含逆变器直流侧、交流侧运作时的状态监测及报警、逆变器及电站发电量统计及分析、并网柜电力监测及发电量统计、电站发电量年有效利用小时数统计、发电收益统计、碳减排统计、辐照度/风力/环境温湿度监测、发电功率模拟及效率分析；同时对系统的总功率、电压电流及各个逆变器的运行数据来进行展示。

　　本界面主要用来展示本系统的储能装机容量、储能当前充放电量、收益、SOC变化曲线以及电量变化曲线储能系统PCS参数设置界面

　　本界面主要用来展示对PCS的参数进行设置，包括开关机、运行模式、功率设定以及电压、电流的限值。

　　本界面用来展示对BMS的参数进行设置，最重要的包含电芯电压、温度保护限值、电池组电压、电流、温度限值等。

　　本界面用来展示对PCS电网侧数据，最重要的包含相电压、电流、功率、频率、功率因数等。

　　本界面用来展示对PCS交流侧数据，最重要的包含相电压、电流、功率、频率、功率因数、温度值等。同时针对交流侧的异常信息进行告警。

　　本界面用来展示对PCS直流侧数据，最重要的包含电压、电流、功率、电量等。同时针对直流侧的异常信息进行告警。

　　本界面用来展示对PCS状态信息，最重要的包含通讯状态、运作时的状态、STS运作时的状态及STS故障告警等。

　　本界面用来展示对BMS状态信息，最重要的包含储能电池的运作时的状态、系统信息、数据信息以及告警信息等，同时展示当前储能电池的SOC信息。

　　本界面用来展示对电池簇信息，最重要的包含储能各模组的电芯电压与温度，并展示当前电芯的电压、温度值及所对应的位置。

　　本界面用来展示对风电系统信息，最重要的包含逆变控制一体机直流侧、交流侧运作时的状态监测及报警、逆变器及电站发电量统计及分析、电站发电量年有效利用小时数统计、发电收益统计、碳减排统计、风速/风力/环境温湿度监测、发电功率模拟及效率分析；同时对系统的总功率、电压电流及各个逆变器的运行数据来进行展示。

　　本界面用来展示对充电站系统信息，最重要的包含充电站用电总功率、交直流充电站的功率、电量、电量费用，变化曲线、各个充电站的运行数据等。

　　本界面主要展示系统所接入的视频画面，且通过不同的配置，实现预览、回放、管理与控制等。

　　应能查询各子系统、回路或设备*时间的运行参数，报表中显示电参量信息应包括：各相电流、三相电压、总功率因数、总有功功率、总无功功率、正向有功电能、尖峰平谷时段电量等。

　　4）功率与电能计量：系统应能显示A/B/C三相有功功率、无功功率和视在功率；应能显示三相总有功功率、总无功功率、总视在功率和总功率因素；应能提供有功负荷曲线，包括日有功负荷曲线（折线型）和年有功负荷曲线）电压暂态监测：在电能质量暂态事件如电压暂升、电压暂降、短时中断发生时，系统应能产生告警，事件能以弹窗、闪烁、声音、短信、电话等形式通知有关人员；系统应能查看相应暂态事件发生前后的波形。

　　应可以对整个微电网系统范围内的设备做远程遥控操作。系统维护人能通过管理系统的主界面完成遥控操作，并遵循遥控预置、遥控返校、遥控执行的操作顺序，可以及时执行调度系统或站内相应的操作命令。

　　具备定时抄表汇总统计功能，用户都能够自由查询自系统正常运行以来任意时间段内各配电节点的发电、用电、充放电情况，即该节点进线用电量与各分支回路消耗电量的统计分析报表。对微电网与外部系统间电能量交换进行统计分析；对系统运行的节能、收益等分析；具备对微电网供电可靠性分析，包括年停电时间、年停电次数等分析；具备对并网型微电网的并网点进行电能质量分析。

　　系统支持实时监视接入系统的各设备的通信状态，能够完整的显示总系统网络结构；可在线诊断设备通信状态，发生网络异常时能自动在界面上显示故障设备或元件及其故障部位。

　　本界面主要展示微电网系统拓扑，包括系统的组成内容、电网连接方式、断路器、表计等信息。

　　应可以在系统出现故障时，自动准确地记录故障前、后过程的各相关电气量的变动情况，通过对这些电气量的分析、比较，对分析处理事故、判断保护是不是正确动作、提高电力系统安全运行水平有着及其重要的作用。其中故障录波共可记录16条，每条录波可触发6段录波，每次录波可记录故障前8个周波、故障后4个周波波形，总录波时间共计46s。每个采样点录波至少包含12个模拟量、10个开关量波形。

　　可以自动记录事故时刻前后一段时间的所有实时扫描数据，包括开关位置、保护动作状态、遥测量等，形成事故分析的数据基础。

　　用户可自定义事故追忆的启动事件，当每个事件发生时，存储事故前10个扫描周期及事故后10个扫描周期的有关点数据。启动事件和监视的数据点可由用户随意修改。

　　内部设备的数据采集与监控，由通信管理机、工业平板电脑、串口服务器、遥信模块及相关通信辅件组成。

　　用以打印操作记录，参数修改记录、参数越限、复限，系统事故，设备故障，保护运行等记录，以召唤打印为主要方式

　　提供16口百兆工业网络交换机解决了通信实时性、网络安全性、本质安全与安全防爆技术等技术问题

　　利用gps同步卫星信号，接收1pps和串口时间信息，将本地的时钟和gps卫星上面的时间进行同步

　　电力参数测量(如单相或者三相的电流、电压、有功功率、无功功率、视在功率,频率、功率因数等)、复费率电能计量、

　　可测量直流系统中的电压、电流、功率、正向与反向电能。可带RS485通讯接口、模拟量数据转换、开关量输入/输出等功能

　　实时监测电压偏差、频率俯差、三相电压不平衡、电压波动和闪变、诺波等电能质量，记录各类电能质量事件,定位扰动源。

　　置针对光伏、风能、储能升压变不一样的要求研发的集保护，测控，通讯一体化装置，具备保护、通信管理机功能、环网交换机功能的测控装置

　　能够根据不同的采集规的进行水表、气表、电表、微机保护等设备终端的数据果集汇总:

　　我国高速公路通车总里程全球*一，有大量的服务区，另外近年来服务区大量安装充电桩，服务区用电量慢慢的变大。本文以天津某高速公路服务区分布式光伏为例，从项目的经济收益角度分析了项目投资，发电量，收益等方面，分布式光伏发电项目在高速服务区中应用是可行的，而且随着光伏组件，逆变器等设备价格的不断下降，高速公路光伏项目收益慢慢的变好。