引言

电力行业是重要基础产业，与国民经济的发展密切相关。新形势下，随着社会经济的飞速发展，人们物质生活水平的显著升高，城市用电量逐渐剧增，传统集中式发电主要采用燃煤火电，电力行业高速发展的同时也导致碳排放、大气污染等问题突出。随着可持续发展战略的实施以及人们对高质量生态环境的需求，传统的集中式发电模式难以满足城市发展和建设的要求，能源的清洁化、高效化利用得到广泛关注。太阳能作为一种可再生能源，具有分布范围广、储量大等优势，在可再生能源和清洁能源的开发和利用中占据重要地位，太阳能发电已成为减少能耗、改善环境质量的主要措施。光伏发电是一种利用光伏效应将太阳能转化为电能的技术，主要组成部分包括太阳能电池板、逆变器等。近年来，我国多个地区建成大型光伏发电功能，取得显著效益。光伏作为一种节能环保的新能源，能够为城市发展提供清洁能源。目前，光伏发电系统在城市诸多领域中广泛应用，需要进一步提高城市空间的利用率，满足能源的分散生产与要求，提高综合效益。本文对分布式光伏发电在城市建设中的应用进行分析。

1分布式光伏发电在城市建设中的应用重要性
分布式光伏发电在城市的规划发展和建设中具有重要的应用价值。首先，分布式发电相较传统集中式供电模式应用优势明显，能够保证能源供应的多样性，为城市的发展和建设提供一种新型、清洁以及可再生的能源供应方式，减少城市发展对传统能源的依赖，进而保证能源供应的稳定性和安全性。其次，分布式光伏发电对于减少输电损耗的作用明显，因为设置在用户附近发电，与长距离输电相比，能够减少能源损耗，提高能源的利用效率。除此之外，分布式光伏发电对电力网络的负荷具有分散作用，能够为电力系统的安全、稳定运行提供支持，缓解电网的压力。同时，在城市发展和建设的过程中，分布光伏发电的应用对于保障能源自治和安全具有重要的意义。无论是个人、家庭还是企业，均可以通过分布式光伏发电系统进行电力供给，减少对传统能源供应的依赖。最后，分布式光伏发电的应用有助于改善城市环境质量，提高环境保护工作水平。因为该发电模式的推广应用能够减少化石燃料的应用，进而减少温室气体的排放，有助于减少环境污染，应对气候变化等环境问题。另外城市发展和建设的过程中，分布式光伏发电的推广应用，还能够确保能源的自给自，特别是突发紧急情况或者发生自然灾害，分布式光伏发电能够保证基本的电力需求，满足紧急供电的要求。

2分布式光伏发电在城市建设中的应用要点分析

2.1系统继电保护

继电保护是指获取被保护对象的突变数据，并将其作为信息参数，若发现突变量超出既定区间，则要第一时间启动逻辑控制，实现跳闸脉冲。简单来说，继电保护能依托多个模拟计算器，建构保护机制，依靠微机保护设备形成高性能的保护系统，且微机保护中各部分处于独立运行状态。在完成线路整定计算阶段，需要凭借瞬时电流速断保护保证在线路出现故障时能及时切断，并配置失步解列柜、安装故障滤波仪，记录升压站的故障状况，将相关数据传输至所属地调。其中，故障滤波设备本身具备较快的启动速度，能实现数据的远距离传输，也具有一定的交流量功能；继电保护中的安全自动设备则用于快速断开与电网的连接；配置电压控制设备能在检测电压异常时跳开电站联网线路。此外，继电保护还要设置同步相量测量设备，其作用主要在于组建系统监测程序，能动态掌握电网运行状态，确认系统稳定裕度，也能进行电力系统预警，通过与安全自动控制程序有序连接，达到系统动态调控的目的。

2.2母线保护

分布式光伏发电系统本身配有母线，能进行与元件保护器件的衔接，达到清除故障的目的，通常无须专门部署母线保护设备。若存在特殊情况，造成后备保护难以有效满足系统需求，则要专门安装独立保护系统。在保护母线正常使用、切除故障的同时，要负责检验电网开关站侧的母线保护设备使用状况。项目在设计时采用变电站母线连接环节，线路长度共计15km，且各条线路均应部署保护设备，确保远动数据参数的及时获取。除此之外，还要做好厂家选择，优先与信誉度良好、综合实力较高的厂家合作，严格遵循全线速动主保护原则，适当增加光纤电流差动保护，要求其具有健全的重合闸功能。在进行保护装置故障动作分析的过程中，要优先判定故障点，并搭配故障滤波器，录入变电站侧线路电流及电压信号，保持与分布式光伏发电侧相同。

2.3电缆设施

为简化施工过程，施工人员可以将直流电缆从光伏逆变器敷设到屋顶桥架，然后引入配电室内的并网柜，与建筑的低压配电系统连接。由于光伏电站安装位置较高，且与建筑物之间距离较近，需要考虑其电气特性，以确保运行安全性及可靠性。根据电力生产的安全规定，不同的线缆适用于不同的功能。在工程中选择电缆时，可使用耐火电缆，以确保在火灾情况下仍能保持运行。电缆穿越墙体时使用阻火包或有机堵料填充孔洞，防止火势通过。在电缆表面涂抹防火涂料，增强其防火性能。在架空桥架上铺设电缆时，特别是在高温或易燃区域，使用有盖子的耐火槽盒，以提供额外的防火保护。

2.4电气二次保护线路的保护功能

通过并网点断路器完成，保护操作包括长时间延迟保护、过欠压保护等，以确保在发生短路时能迅速隔离故障。该项目是基于物联网技术的分布式电源接入配电网自动化综合监控系统的示范应用，能对区域内所有分布式电源进行远程控制及管理。该项目实施了自主使用的余电网络连接方式，并通过终端设备将发电数据传输到电网和用户控制中心。同时，还设置了剩余电量监测、预警等辅助设备，保障供电可靠性和安全性。智能监控系统采用4G通信技术来完成数据的无线传送，用户可以利用App进行实时的数据监控。

2.5电气二次保护

线路保护主要依靠并网点的断路器来实现，当线路发生短路故障时，断路器能够迅速感知到故障电流的异常，并在瞬间进行动作，切断故障电流，以保护线路设备的安全。除了短路瞬时保护外，断路器还具备长延时保护功能，用于检测切除故障电流，以避免线路设备过载或损坏。同时断路器应具备欠电压脱扣保护功能，当系统电压低于设定值时，断路器能够自动脱扣，以防止设备在电压不足的情况下工作，确保设备的正常运行。为了进一步提高保护性能，借助自复式过欠电压保护器，在电网过欠电压状态下自动复位，确保线路在电网恢复正常后能够重新投入运行。

2.6故障检测与诊断

随着光伏系统规模的扩大和应用环境的多样化，系统故障的及时发现和准确诊断变得尤为关键，以确保系统的高效稳定运行。故障检测与诊断涵盖了对光伏组件、逆变器、连接线路等关键部件的监控，目的是及时发现运行异常，诊断可能的故障原因，进而采取相应的维护或修复措施。故障检测技术主要依赖于传感器收集的电流、电压、温度等数据，通过这些数据的实时监控，可以发现光伏系统的运行异常。例如，电流和电压的异常波动可能指示着电路连接问题或组件性能衰减；而温度传感器检测到的组件过热现象，可能预示着光伏板存在遮挡或损坏。同时，利用红外热成像技术可以有效地识别光伏板或电气连接点的热点问题，这些热点往往是故障的前兆，如接触不良或元件老化。另外，对收集到的监控数据需进行深入分析，识别出数据中的异常模式，这有助于判断故障的类型和位置。例如，通过比较各个光伏板的性能数据，可以识别出性能明显低于平均水平的板块，进一步分析这些板块的电压和电流数据，可能发现是由于遮挡或损坏导致的性能下降。对于复杂的故障或不易直接观察到的问题，声波检测和电磁检测等非侵入式检测技术也被广泛应用，这些技术可以在不影响系统正常运行的情况下，对光伏系统内部结构的完整性进行检查，及时发现隐藏的裂纹或断裂等结构性问题。

2.7集散控制与实时处理

集散控制与实时处理技术的核心在于能够对分布式光伏发电单元进行集中监控与管理，实现对数据的实时采集与处理，确保光伏发电系统能够在各种环境条件下高效稳定运行。集散控制系统通过部署在各个光伏发电点的控制节点来实现对整个发电系统的监控与管理，这些控制节点收集各自监测点的数据，如光照强度、电流、电压等信息，并将这些数据实时传输回中心控制室。中心控制室的控制系统会对收集到的数据进行分析处理，根据分析结果调整光伏系统的运行参数，以优化发电效率和确保系统的稳定运行。为有效实现集散控制与实时处理，需要在光伏发电系统中部署高效的数据处理平台和算法，这些平台和算法能够处理来自各个监测点的大量数据，并根据预设的逻辑和模型快速做出决策，同时该技术的实施还需要依赖于强大的网络通信基础设施，以保证数据的快速、可靠传输，从而提高系统对环境变化的适应性，优化发电过程，提高系统的整体效率和经济性。

2.8传感器的应用

传感器在光伏发电系统中承担着数据采集的核心任务，其能够实时监测光照强度、温度、风速、湿度等环境参数，以及光伏板的电压、电流、功率等电气参数，这些数据对于评估光伏系统的运行状态、发电效率和安全状况具有重要作用。其中，环境传感器，例如光照传感器和温度传感器，能够提供关于光伏发电效率影响最大的两个环境因素的实时数据，光照传感器能够准确测量达到光伏板表面的太阳光强度，而温度传感器则监测光伏板和周边环境的温度。这些信息对于预测光伏发电量，以及根据温度变化调整运行尤为关键，光伏板的发电效率与温度和光照强度紧密相关。电气参数传感器，如电流和电压传感器，则监测光伏板的输出，确保能量的有效转换和输送，通过监测这些参数，系统能够实时评估发电效率，识别潜在的性能下降或设备故障，如由于遮阴、污染或设备老化引起的效率降低。同时，通过综合分析光伏板产生的数据，可以进行故障诊断和预测维护，从而减少停机时间，提高系统的可靠性和寿命。

2.9优化电网接入流程，完善技术标准

为提升光伏发电系统并网效率，应简化电网接入的流程，建立一个透明、高效的审批机制，减少行政手续和时间成本。例如，采用在线审批平台，允许光伏发电项目申请人通过电子方式提交接入申请，实现信息的即时共享和处理，大幅缩短项目审批周期。制定和完善光伏发电接入电网的技术标准，包括对光伏发电设备的性能、并网设备的兼容性以及电能质量等方面制定明确规范。为此，可以参考国际先进标准，结合国内电网的实际情况，制定一套既科学合理又具有操作性的技术规范，确保分布式光伏发电系统的安全高效接入。实施动态的电网接入管理机制，根据电网负荷状况和光伏发电产量的变化，灵活调整光伏发电的接入和调度。通过建立先进的电网监控和管理系统，利用大数据和人工智能技术，实时优化光伏发电的并网运行模式，提高电网的调节能力和光伏发电的利用效率。加强对电网接入过程中技术问题的诊断与服务支持，提升用户体验和促进光伏发电普及。通过设立专门的技术支持团队，为光伏发电项目提供从前期咨询、设计审查到后期维护的全程技术服务，帮助解决接入过程中可能遇到的技术难题，确保光伏系统的平稳运行。推动电网企业与光伏发电企业之间的合作，共同研发适用于分布式光伏发电的新技术、新设备，如智能逆变器、微网技术等，提升电网对分布式光伏发电的适应性和灵活性。通过这种产业链上下游的紧密合作，共同探索光伏发电与电网深度融合的新模式，推动分布式光伏发电产业的健康可持续发展。

结束语

综上所述，分布式光伏发电在城市建设中具有重要的应用价值，通过合理利用建筑物屋顶、公共设施、市政等场景，分布式光伏发电能够为城市的规划、发展和建设提供稳定的清洁能源，提高城市发展的综合效益，以减轻能源压力，为城市的可持续发展提供支持。但是结合现状分析，目前城市建设中分布式光伏发电的应用仍然不是很普遍，所以仍需要进一步推动分布式光伏发电在城市中的普及和应用，促进城市能源结构的优化升级，由传统集中式供应转化为分布式、智能化供应，为城市的可持续发展提供动力。相信在未来发展阶段，随着技术的进步和政策的支持，分布式光伏发电在城市建设的应用范围也会更加广泛，应用措施也会更加深入，为构建宜居、美好的城市环境夯实基础。

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