任丘市村级光伏扶贫项目可行性报告书.docx

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任丘市村级光伏扶贫项目可行性报告书

任丘市光伏农业扶贫

项目建议书

2017年8月

第一章总论

1.1.项目概要

1）项目名称：

河北省任丘市光伏扶贫项目

2）项目所属类别：

新能源

3）项目建设地理位置：

任丘市，中心点东经115°56′—116°26′，北纬38°33′—38°57

4）建设项目发电类型：

屋顶分布式光伏电站

5）土地类型：

6）占地面积：

自家屋顶

7）电网接入方案：

35KV并网

8）预计年均发电量：

3000万度

9）项目总投资：

1.68亿元

10）项目建设单位：

河北京利新能源有限公司

1.2.项目建议书编制依据

1）《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》

2）国家能源局《关于转发光伏扶贫试点实施方案编制大纲的函》

3）国家能源局、国开行《支持分布式光伏发电金融服务的意见》

4）《中华人民共和国国家标准:

光伏发电站设计规范（GB50797-2012）》

5）国务院《国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见》

6）国家能源局《国家能源局关于进一步落实分布式光伏发电有关政策的通知》

7）国家财政部《关于分布式光伏发电实行按照电量补贴政策等有关问题的通知》

8）国家发展改革委《国家发展改革委关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健康发展的通知》

9）国家能源局、国务院扶贫办《关于印发实施光伏扶贫工程工作方案的通知》

10）其它相关法律、法规、文件。

1.3.研究范围及内容

本项目建议书研究了将适应当地环境、效益较高、耐候性强，生命周期较长的农光互补光伏发电项目作为扶贫手段的可行性，光伏发电的技术方案、效益分析以及所需政策支持。

第二章光伏扶贫背景及推广基础

2.

2.1.任丘市自然及经济条件

2.1.1.自然条件

任丘市属暖温带亚湿润大陆性季风型气候，大陆性气候显著，大陆度65.2，干燥度1.33，四季分明。

春季少雨多风，夏季高温多雨，秋季天高气爽，冬季寒冷干燥。

全年平均气温12.1℃，1月平均气温-3.9℃，极端最低气温-23.8℃（1964年2月17日）；7月平均气温26.8℃，极端最高气温42.7℃（1961年6月12日）。

日均气温0℃以上持续时间276天，气温大于等于10℃的天数为208天。

全年无霜期平均211天。

年平均降水量557.4毫米，75%集中在7—9月。

年极端降水量最大1077.8毫米（1964年），最少为232.2毫米（1965年）。

年平均风速3.3米/秒，全年盛行偏南风，冬春季多东北、西南风。

年日照时数2711.2小时，年太阳辐射总量128.4千卡/平方厘米，作物生长期太阳辐射总量为108.2千卡/平方厘米，占全年总辐射量的84.3%。

经济条件

2014年，任丘市生产总值完成600.1亿元，全社会固定资产投资143.1亿元，全部财政收入95.4亿元，公共财政预算收入24.5亿元，城镇居民人均可支配收入26003元，农村居民人均可支配收入11911元。

在2014年全国中小城市综合实力百强县市中排名第50位。

2.1.2.扶贫工作现况

在为扎实开展精准扶贫建档立卡工作，任丘市按照全省“一高一低一无”和2300元贫困线等识别标准，目前已完成全县52个贫困村、3800多户贫困户、15564人贫困人口的精准识别工作和数据录入工作。

任丘市日照资源丰富，可充分利用自然资源优势进行扶贫工作。

2.2.光伏扶贫政策背景

2017年2月5日，中共中央、国务院公开发布《关于深入推进农业供给侧结构性改革加快培育农业农村发展新动能的若干意见》，指出：

实施农村新能源行动，推进光伏发电，逐步扩大农村电力、燃气和清洁型煤供给。

国家能源局、国务院出台多项政策，2016年12月02日，《国务院关于印发“十三五”脱贫攻坚规划的通知国发〔2016〕64号》，光伏扶贫工程。

特别提到，在前期开展试点、光照条件较好的5万个建档立卡贫困村实施光伏扶贫，保障280万无劳动能力建档立卡贫困户户均年增收3000元以上。

其他光照条件好的贫困地区可因地制宜推进实施。

2017年5月底，国家能源局发文启动2017年领跑者计划及基地实施并征求业内意见。

2017年7月，国家能源局出台《关于可再生能源发展“十三五”规划实施的指导意见》，对“十三五”期间2017-2020年的光伏发展规模进行了规划，总计86.5GW，领跑者基地每年8GW；2017-2020年分年度光伏指标出炉。

2017年7月17日，国家发改委、国家能源局联合下发关于印发《推进并网型微电网建设试行办法》的通知。

根据通知，可再生能源装机容量占比在50%以上，或天然气多联供系统综合能源利用效率在70%以上。

如今，为了加快推进光伏扶贫工程，保障光伏扶贫项目的扶贫效果，国家能源局、国务院扶贫办于8月1日联合下发了《“十三五”光伏扶贫计划编制有关事项的通知》，文中对如何认定光伏扶贫的对象、扶贫电站资金谁出、可以建设何种电站模式、主推哪种模式以及建设流程都做了详细的规定。

“十三五”光伏扶贫计划编制有关事项的通知》文件中几个要点：

1、扶贫对象为：

建档立卡贫困村和建档立卡贫困户，向老弱残贫困人口倾斜；

2、以村级光伏扶贫电站为主要建设模式；不具备建设村级电站条件的地区，可建设集中式光伏扶贫电站；发生光伏限电问题的省份不安排集中式光伏扶贫电站。

3、单个村级电站容量控制在300kW左右，具备就近接入条件的可放大至500kW。

4、村级电站每户对应5-7kW，集中式电站每户对应25-30kW。

5、村级电站建设规模于2017年一次性下达，集中式扶贫电站规模分年度下达；

6、光伏扶贫建设任务于8月31日前上报国家能源局；

7、光伏扶贫计划范围为471个国家级贫困县；

8、相关电网公司做好电网设施建设和技术改造，确保全额收购光伏扶贫项目上网电量。

9、国家开发银行、中国农业银行需制定支持实施细则，落实贷款利率优惠和延长宽限期等支持光伏扶贫的政策。

2.3.投资规模及建设内容

现拟在任丘市建设光伏电站项目用于光伏扶贫，项目装机规模为20MW，总投资1.68亿元人民币。

项目分布式屋顶的形式或集中式分布式，分布式屋顶发电是充分利用自家屋顶资源，既不占耕地，又不占农田，集中式地面电站则利用荒山，适当抬高光伏发电系统支架，可在地面种植经济作物，如大棚蔬菜，木耳，香菇，金针菇等经济作物，使土地达到既有发电收益，又有花卉种植收益，提高土地利用率和经济效益，发电收益作为扶贫资金使贫困户受益。

国家能源局《关于进一步落实分布式光伏发电有关政策的通知》中规定，对于利用废弃土地、荒山荒坡、农业大棚、滩涂、鱼塘、湖泊等土地资源建设的光伏发电项目，在35千伏及以下电压等级接入电网（项目容量不超过20MW）且所发电量在并网点变压台区消纳，可执行当地光伏电站标杆电价政策，而电网企业可参照分布式电源通过“绿色通道”提供高效便捷接入服务。

故，任丘市项目电站可并入电网，并且所发电量全额上网，享受标杆电价0.85元/kWh,市级补贴0.2元，总共1.05元/度

2.4.资金来源以及收益分配

项目总投资1.68亿元人民币，采取4:

6的投资方式，其40%来自政府扶贫专款，60%来自河北晶利新能源银行贷款，按照贫困户每户3万元标准向银行筹集资金，县扶贫办可为贫困户提供贷款贴息3-5年

项目预计年发电量3000万度，售电收入可达约3045万元，售电资金分配如下：

（一）扶贫款拨付（贫困户收益）

售电收入的60%作为扶贫款发放到贫困户，每户每年可获得约3000元人民币的扶贫补助。

（二）河北晶利新能源

40%的售电收入用于公司偿还贷款，以及电站日常运维费用。

第三章项目技术方案

2.5.当地电网情况分析

全市19个乡（镇）、413个村的供电任务，供电面积1012平方公里，供电区域人口82.4万。

市域内有220千伏变电站2座，110千伏变电站7座、容量507.5兆伏安，110千伏线路7条、总长度共计100.48公里；35千伏变电站20座、容量297.35兆伏安，35千伏线路36条、总长度共计232.9公里；10千伏线路162条、总长度共计1742公里；10千伏开闭所1座；配变6767台、容量1053.28兆伏安；低压线路4183公里，低压电力客户27万户。

2.6.建设条件

2.6.1.现场踏勘情况

现场位于任丘市各贫困户，

并网位置

直接并入220V交流电网

2.6.2.当地气候特征

任丘市属暖温带亚湿润大陆性季风型气候，大陆性气候显著，大陆度65.2，干燥度1.33，四季分明。

春季少雨多风，夏季高温多雨，秋季天高气爽，冬季寒冷干燥。

全年平均气温12.1℃，1月平均气温-3.9℃，极端最低气温-23.8℃（1964年2月17日）；7月平均气温26.8℃，极端最高气温42.7℃（1961年6月12日）。

日均气温0℃以上持续时间276天，气温大于等于10℃的天数为208天。

全年无霜期平均211天。

年平均降水量557.4毫米，75%集中在7—9月。

年极端降水量最大1077.8毫米（1964年），最少为232.2毫米（1965年）。

年平均风速3.3米/秒，全年盛行偏南风，冬春季多东北、西南风。

年日照时数2711.2小时，年太阳辐射总量128.4千卡/平方厘米，作物生长期太阳辐射总量为108.2千卡/平方厘米，占全年总辐射量的84.3%。

2.6.3.区域气象条件对本项目及主要设备的影响

2.6.3.1.气温的影响：

本工程选用逆变器为全国前三江苏固德威电源有限公司生产，工作温度范围为-25～60℃，选用电池组件的工作温度范围为-40～85℃。

正常情况下，太阳电池组件的工作温度可保持在环境温度加30℃的水平。

本工程场区的多年平均气温-3.4～11.7℃，多年平均最高温度38℃，多年平均最低温度-11.8℃。

因此，按本工程场区极端气温数据校核，本项目太阳电池组件及逆变器的工作温度可控制在允许范围内，地区气象温度条件对太阳电池组件及逆变器的安全性没有影响（逆变器控制室内温度可调节）。

2.6.3.2.冰雹的影响：

根据GB/T18911-2002《地面用薄膜光伏组件设计鉴定和定型》（与ICE61646标准等效）进行核算，达到国家标准的太阳电池组件可经受直径25mm、速度23m/s的冰雹打击。

光伏电池组件生产厂家还可生产满足直径35mm、速度39.5m/s的冰雹打击条件的产品。

本项目区无冰雹日、冰雹大小的监测数据，不能对冰雹影响的程度做出直接评价。

一般而言，太阳电池组件的鉴定和定型标准保证了太阳电池组件在世界范围内的工程运用，可以认为对本项目也是适用的。

2.6.3.3.风荷载的影响：

本工程对于风荷载的设计取值主要依据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001中的附图（D.5.3<全国基本风压分布图>），本工程确定的风荷载设计值为0.4kN/m2（50年一遇计算），并按此设计光伏电池组件的安装支架及基础等。

2.6.4.太阳能资源评价

从表中可以看出，任丘市7年晴天多云总共1753天，平均每年250天晴天和多云，总辐照量最少时段在冬季的11～1月份，辐射量在3.54～3.73kWh/m2/day之间，极少值出现在12月。

最多的时段是在夏秋季节的4～7月份，极大值出现在5月份。

年均水平太阳辐射量为1613.3kWh/㎡。

组件在30度最佳倾角情况下接受的太阳年均辐射量1828kWh/㎡。

根据行业标准《太阳能资源评估方法》（QX/T89-2008）划定的等级，可知金川县属于太阳能资源较丰富地区，适合开发太阳能的利用，日照辐射量满足光伏系统设计要求，发展与推广区域性光伏电站具有光照资源很丰富的较大优势。

2.7.系统方案设计

2.7.1.光伏电站总体方案

该电站装机规模20MWp，采用“分块发电，集中并网”的总体设计方案。

20MWp的光伏电站可分为4000个5KW光伏分布式屋顶发电单元，每个单元的光伏组件通过直流汇流箱、直流配电柜接至5KW的逆变器，经升压变压器从270V升至10KV，二次升压至35KV后接入城关110KV变电站35KV交流母线。

2.7.2.项目安装区域和容量

本项目装机总功率为20MWp，

（注：

实际安装容量以实际地形勘查、地形图分析和现场施工实际情况而定，以上是理论设计容量。

）

2.7.3.主要设备选型

2.7.3.1.太阳电池组件选型

太阳电池组件采用南京日托光伏科技有限公司产品，全球独家吉瓦（GW）MWT高效组件制造商，专注于高端光伏电池及组件的研发、制造、销售和服务的创新型企业。

公司开发了具有完全自主知识产权的新一代MWT高效背接触电池和组件技术，拥有专利30余项，是目前全球光伏行业内唯一实现该技术产品专业化产业化的企业；产品性能处于行业领先水平。

MWT高效太阳能组件有如下优势：

1集成电路式的先进封装方式，不需焊接、无应力、无损伤、更美观

2荣获国家领跑者先进技术认证并达到最高4A级别标准； 

3背面铜箔电路较传统技术串联电阻降低70%，更好的散热效果

4无主栅线发电面积提升3%高光电转化效率，相同规格尺寸比常规组件输出功率高7%以上； 更低的功率温度系数-0.36%／℃，保持更高发电功率

表2组件性能参数表

太阳电池种类

MWT单晶

太阳电池组件生产厂家

南京日托

太阳电池组件型号

指标

单位

参数

额定功率（Pmax）

Wp

275

开路电压（Voc）

V

89

短路电流（Isc）

A

1.09

工作电压（Vmp）

V

70

工作电流（Imp）

A

0.9

最大功率偏差

W

60±5%

最大系统电压

V

1000

模板工作温度

℃

-20~+85

尺寸

mm

1245*635*7.5

重量

kg

14.4

填充因子

%

64.35

防护等级

IP67

组件结构：

玻璃/EVA/玻璃

有无边框：

无

背板玻璃

非钢化

单晶硅电池组件示意图：

图为南京日托单晶硅电池组件

2.7.3.2.逆变器选型

本工程所选用江苏固德威电源有限公司5KW并网逆变器，型号：

GW5000D-HF具有最大1000VDC的直流输入电压，可靠性高，保护功能齐全，并具有电网侧高功率因数正弦波电流、无谐波污染供电等技术特点。

对并网逆变器的技术性能及特点要求如下：

1）宽直流输入电压范围；

2）最高转换效率达到97%以上；

3）最大功率跟踪（MPPT）效率>99.9%；

4）具有先进的IGBT功率器件，完善的保护功能，精确的输出电能计量；

5）整机效率高；

6）人性化的LCD液晶界面，通过按键操作，液晶显示屏可显示实时各项运行数据、实时故障数据、历史故障数据、总发电量数据、历史发电量数据等；

7）液晶显示屏（LCD）可提供中文，英文两种语言的操作界面；

8）可提供包括RS485或Ethernet（以太网）远程通讯接口。

其中RS485遵循Modbus通讯协议；Ethernet（以太网）接口支持TCP/IP协议，支持动态（DHCP）或静态获取IP地址。

并网逆变器电气原理图如下图所示：

图2-8并网逆变器电气原理图

5KW并网逆变器技术参数如下：

2.7.3.3.系统电缆缚设方式及选型选型

系统中光伏发电部分，光伏阵列间电缆隐藏在支架边捆扎敷设；阵列输出部分电缆，经敷设至位于阵列附近的配电房或逆变器房内，连接光伏逆变器直流进线端。

交流部分电缆经埋地及电缆沟敷设，经断路器并入汇集站。

整个系统中光伏直流部分电缆选用光伏发电专用电缆,型号为PV系列。

交流部分电缆选用YJV系列电缆。

2.7.4.方阵设计

2.7.4.1.光伏组件布置考虑因素

1）太阳方位角

太阳电池方阵的方位角是方阵的垂直面与正南方向的夹角（向东偏设定为负角度，向西偏设定为正角度）。

一般情况下，方阵朝向正南（即方阵垂直面与正南的夹角为0°）时，太阳电池发电量最大。

在偏离正南（北半球）30°度时，方阵的发电量将减少约10%～15%；在偏离正南（北半球）60°时，方阵的发电量将减少约20%～30%。

但是，在晴朗的夏天，太阳辐射能量的最大时刻是在中午稍后，因此方阵的方位稍微向西偏一些时，在午后时刻可获得最大发电功率。

在不同的季节，太阳电池方阵的方位稍微向东或西一些都有获得发电量最大的时候。

方阵设置场所受到许多条件的制约，例如，站址的方位角，或者是为了躲避光伏组件相互之间的太阳阴影时的方位角，以及布置规划、发电效率、设计规划、建设目的等许多因素都有关系。

对于在地面上建设的大规模并网太阳能光伏发电工程，应综合考虑以上各方因素来选定方位角。

2）倾角

倾角是太阳电池方阵平面与水平地面的夹角，使方阵年发电量为最大时的倾角成为最佳倾角。

一年中的最佳倾斜角与当地的地理纬度有关，当纬度较高时，相应的倾斜角也大。

和方位角一样，在设计中也要考虑到站址的倾斜角和积雪滑落的倾斜角（斜率大于50%～60%）以及场地最大设计风速对方阵抗倾覆结构安全的影响等方面的限制条件。

对于积雪滑落的倾斜角，即使在积雪期发电量少而年总发电量也存在增加的情况。

因此，在并网发电的系统中，并不一定优先考虑积雪的滑落，还要综合考虑其它因素。

对于正南（方位角为0°度），倾斜角从水平（倾斜角为0°度）开始逐渐向最佳的倾斜角过渡时，其日射量不断增加直到最大值后，再增加倾斜角其日射量将不断减少。

特别是在倾斜角大于50°～60°以后，日射量急剧下降，直至到最后垂直放置时，发电量下降到最小。

对于方位角不为0°度的情况，斜面日射量的值普遍偏低，最大日射量的值是在与水平面接近的倾斜角度附近，本工程最佳倾角30度。

3）阴影对发电量的影响

一般情况下，发电量的计算的前提是方阵完全没有阴影。

因此，当太阳能电池不能被太阳光直接照射，只能靠散射光发电，此时的发电量比无阴影时减少约10%～20%。

针对这种情况，需要对理论计算值进行校正。

在方阵周围有建筑物及山峰等物体时，建筑物及山体周围会存在阴影，在选择敷设方阵的站址时应尽量避开阴影。

如果实在无法躲开，也应从太阳电池的接线方法上进行解决，使阴影对发电量的影响降到最小。

另外，如果方阵是前后放置，后面的方阵与前面的方阵之间距离过近，前边方阵的阴影会对后边方阵的发电量产生影响。

方阵高度为H，其南北方向的阴影长度为D，太阳高度（仰角）为α，在方位角为β时，假设阴影的倍率为R，则：

R＝D/H＝ctgα×cosβ

bvvvfs图2-8计算光伏方阵前后安装时最小间距

冬至日的阴影最长，此式按冬至日作为参照标准。

若方阵上边缘高度为h1，下边缘高度为h2，则：

方阵之间的距离d＝（h1-h2）×R。

当纬度较高时，方阵之间的距离加大，相应的设置场所的面积也会增加。

对于有防积雪措施的方阵来说，其倾斜角度大，使方阵的高度增大，为避免阴影的影响，方阵间距离也应相应增大。

通常情况下，在排布方阵阵列时，应分别选取每一个方阵的构造尺寸，将其高度调整到合适值，利用其高度差使方阵之间的距离最小以节约土地。

4）光伏方阵间距的确定

光伏组件阵列必须考虑前、后排的阴影遮挡问题，并通过计算确定方阵间的距离或太阳能电池阵列与建筑物的距离。

一般的确定原则是：

冬至日当天早晨9：

00至下午15：

00的时间段内，太阳能电池方阵不应被遮挡。

计算公式如下：

通过阴影遮挡计算确定行距。

光伏方阵行距应不小于以下公式的D值：

式中：

—遮挡物与阵列的间距，

；

—太阳方位角，

；

—纬度（在北半球为正、在南半球为负）deg；

—赤纬角（-23.45°），deg；

H—光伏方阵的上下边的高度差，

；

—时角，

。

经计算得出，该电站地处31°31'58.09"N，前后排间距为3.2m，另设置检修道路宽为4m。

5）光伏阵列基础方案

岩石基础可采用锚桩基础或者钢筋混凝土灌注桩基础（根据实际情况选择）。

6）光伏方阵支架方案

光伏组件支架设计充分考虑自重、风压、抗震等因素，采用型钢结构，材质为Q235-B钢。

所有钢构件均采用整体热镀锌防腐，整个结构美观、简洁、耐用。

型钢支架结构形式采用钢排架—支撑体系，支架采用方钢柱，方钢横梁；纵向支撑、檩条采用角钢及钢筋。

光伏板钢支架计算根据现行规范《钢结构设计规范》GB50017-2003及《建筑结构荷载规范》（2006年版）GB50009-2001，采用BentleySTAAD/CHINA2007程序进行计算。

光伏支架与基础连接须保证牢固可靠。

2.8.电网接入设计

2.8.1.光伏发电系统总体电气技术方案

2.8.1.1.太阳电池组件串并联方案

系统共有4000个5KW光伏分布式屋顶发电单元，、每个发电单元的太阳电池组件数量别为20块。

在整个项目中，共约8万块275Wp太阳电池组件。

采用二级汇流方式，各组件方阵按20块组件为一个串联方阵。

每户发电系统经汇流箱接入一台5KW逆变器，逆变器输出的交流电，经过1台交流配电柜后，直接并网220V交流供电系统，再经附近变压器将电压从220V升至10kV。

升压至10KV后分别接入10KV/35KV变压器后接入110KV变电站内35KV交流母线并网。

2.8.1.2.光伏汇流箱

本工程所选本工程所选汇流箱具有以下性能特点：

户外壁挂式安装，防水、防锈、防晒，满足室外安装使用要求；可同时接入4、8、12、16路输入，每回路设16A的光伏专用高压直流熔丝进行保护，其耐压值为1000V；配有光伏专用防雷器，正负极都具备防雷功能；直流输出母线端配有可分段的直流断路器；汇流箱内配有监测装置，可以实时监测每个输入输出回路的直流电流、电压、功率输出状态等。

2.8.2.接入电网设计

本系统由4000个5KWp的光伏单元组成，总装机20MWp，太阳能光伏并网发电系统接入220V/50Hz的低压交流电网，再经线路接入附的10KV/35KV的变压器。

二次升压至35KV后，接入110KV变电站内35KV交流母线并网。

2.8.3.防雷接地及过电压保护

为了保证本工程光伏并网发电系统安全可靠，防止因雷击、浪涌等外在因素导致系统器件的损坏等情况发生，系统的防雷接地装置必不可少。

1）接地线是避雷、防雷的关键，在进行配电室基础建设和太阳电池方阵基础建设的同时，选择土层较厚、潮湿的地点，挖1～2米深地线坑，采用40扁钢，添加降阻剂并引出地线，引出线采用35mm2铜芯电缆，接地电阻应小于4欧姆。

2）直流侧防雷措施：

因在组件中做避雷塔存在对组件遮挡，且组件本身电压水平很低，因此不建议对组件用避雷塔来防直击雷的措施。

电池支架应保证良好的接地，太阳能电池阵列连接电缆接入光伏阵列防雷汇流箱，汇流箱内含高压防雷器保护装置。

3）逆变器直流侧及汇流箱内断路器有短路、过载、过压、欠压、漏电等各种保护功能，起到保护作用；同时逆变器交流输出与外部公共电网并接，外部公共电网的防雷系统能有效地保护交流系统的安全。

2.8.4.监控系统

本光伏电站配置两套独立的计算机监控系统——光伏设备监控系统和变电站设备监控系统。

SSM能够对光伏组件组串电流进行监测和比较，SSM还包含组串熔断器保护以及过电压保护等功能，实现一级汇流箱的监控与保护。

逆变器的通讯与监测系统，每个一级汇流箱（即SSM）都会通过RS485数据线连接到数据采集器（SunnyCentralControl）上，它可以对每串电流进行分析。

不仅如此，数据采集器（SunnyCentralControl）还有三组模拟输入端口与外部传感器（包括环境温度传感器、风速传感器、组件温度传感器）连接，可获得日照和温度等环境信息。

变电站计算机监控系统采用分层分布式网络结构，分为站控层和间隔层，对变电站所有运行设备实行实时监视和控制，数据统一采集处理，资源共享。

系统采用双以太网结构