研究分布式光伏發電站的設計與智能監控系統的應用

摘 要：隨著科學技術的快速發展，我國在分布式光伏發電站的研究上取得了一定的突破。現如今，是一個追求環保的時代，人們對電的需求量不斷增大。分布式光伏發電與其它的發電方式不同，分布式光伏發電的輸出功率小，污染小，環保效益突出。文章對分布式光伏發電站的設計進行研究，并探討其智能監控系統的運用。

關鍵詞：分布式光伏發電站；設計；智能監控系統

1 概述

所謂的分布式光伏發電，是指采用光伏組件，將太陽能直接轉換為電能的分布式電源系統?，F如今，分布式光伏發電已經得到廣泛使用，使用分布式光伏發電，需要依靠公共電網，公共電網是確保用戶正常用電的基礎。光伏發電站由于占地面積小、投資小等優點，得到人們的廣泛認可。

2 分布式光伏發電站的設計研究

2.1 系統的主要設備

光伏發電所采用的原理為半導體的光電效應，即采用光生伏特效應原理，把太陽輻射能量進行轉換，將其直接轉換成電能的發電系統，主要由光伏電池板、匯流箱、并網逆變器、配電柜及其他設備組成。分布式光伏發電系統由太陽能電池板、排箱以及并網逆變器等系統組合而成。光伏組件是安裝在室外的一種發電設備，太陽能電池板作為分布式光伏發電系統的核心系統，作為光伏發電站的核心設備，其具有良好的耐候性，在惡劣的環境下依然能夠長時間穩定的運行，并且轉換效率極高[1]。光伏發電站所需用的太陽能電池板，具有以下幾個特點，首先是安裝簡易方便，功能質量保障，并且具有良好的抗風、抗雨、抗冰雹的能力，在使用過程中，不會因為天氣原因影響到設備的正常使用。其次，組件衰減少，使用年限在10年之內，其輸出的功率衰減要低于10%，在使用20年之內，輸出功率衰減20%。直流匯流箱也是分布式光伏發電系統的主要系統之一，在分布式光伏發電系統中，匯流箱所連接的直流輸入可多至24路，更重要的是匯流箱對光伏組件能夠起到實時監測與保護的作用，匯流箱的存在，使電纜連接得到進一步優化，系統停電時間也因此得到大大縮短，對維修人員而言方便很多。分布式發電站所采用的直流匯流排箱具有以下幾個特點，首先，在保險絲的選擇上，為光伏專用高壓直流保險絲，對正負極能夠在同一時間起到保護作用；其次，能夠同時接入多路太陽能電池組串，每個正負極接線端子接一路光伏專用熔斷絲；再者，正確選用防雷器，所選用的防雷器必須為光伏專用防雷器，其它防雷器并不符合要求，防雷器進行工作時，電壓高達直流1000V；最后，滿足最大太陽電池組串開路電壓的需要，可以接入高達1000V以上的太陽電池組串開路電壓[2]。而在光伏發電系統中并網逆變器需要達到的功能要求是，所選用的逆變器要具有短路、電網過欠壓、過載等保護功能，并且能夠發出警告提示，達到保護整個電路的效果；其次，逆變器的制作使用到太陽電池組件最大功率跟蹤技術、逆變技術，轉換效率高；再者，逆變器400V/50Hz，具有節能、高效等特點，并且使用時安全可靠，根據需要可進行有功、無功功率的調節，具有防孤島保護功能。

2.2 智能監控系統分析

2.2.1 硬件分析

分布式光伏發電站智能監控系統由硬件與軟件兩個部分組成，硬件系統主要由訊網絡、中控室監控系統、現場智能檢測設備等組合而成。一般情況下，進行硬件設備安裝時，通常將監控系統安裝部位設在中央控制室內，其中包括了監控電腦及用于報表、打印機等。通訊網絡由通訊管理以及太網工業交換機、通訊電纜等組合而成。現場智能數據采集的作用是進行監控逆變器工作企管科、運作信息、電表、開關柜以及匯流箱等信息的采集工作，可將采集到的信息進行實時傳輸，將其傳輸給后臺上位機，而且，還可以對電網調度發出的控制指令進行接收和執行，從而實現遠程操作[3]。中控室監控電腦、光線以太網兩者連接之后，可以對整個光伏發電站、配電進行實時監測、管理，方便快捷，大大降低了工作人員的壓力。

2.2.2 軟件分析

分布式光伏發電站智能監控系統軟件系統相對硬件系統要復雜得多，軟件系統主要具有設備運行監控功能、數據傳輸功能、自動化配置功能、報警管理功能以及設備控制功能等，為分布式光伏發電站核主要組成部分。設備運行監測功能是系統自動采集逆變器、匯流箱、環境檢測儀、開關柜、電表以及無功補償器等多個設備的數據信息，對采集到的信息進行處理，從而掌握各個設備的運行情況，達到監視、監測以及控制的目的。數據傳輸功能是上傳采集到的信息數據，并對數據進行緩存等處理，當網絡恢復正常情況，或者是中斷時，將自動進行數據補傳，能夠有效保證數據的完整性，避免數據丟失[4]。自動化配置功能可根據當前監測點的信息，進行基本參數的自動化配置，使布署和維護更加方便。設備控制功能顧名思義就是現場只能控制設備發出控制指令，系統進行接收，然后將命令下達到各個設備，現場設備接收指令并執行，把運行狀況上傳至監測中心。數據加密功能在分布式光伏發電站軟件系統中發揮著數據加密工作，其主要是對數據進行保密，該系統能夠對傳輸的數據進行加密，同時也可進行解密，更重要的是，可以根據傳輸數據進行密碼識別。報警管理功能是分布式光伏發電站軟件設計的一大亮點，報警管理功能具有實時報警與歷史報警功能，實時報警功能將當前故障信息的情況進行反應，并對故障信息進行分級歸類等處理，處理完畢之后以光或者是聲音等方式進行提醒。而歷史報警信息功能，其與實時報警功能在時間上存在差異，歷史報警信息功能是系統對歷史報警信息開展整理分析，目的是為了使產品的質量能夠得到提升，從而為運行數據提供強大的支持力[5]。除此之外，還有發電預測診斷功能、微網健康功能以及視頻健康功能等，分布式光伏發電站軟件系統功能眾多，每一個功能都具有其特點，發揮著不可或缺的作用。發電預測和診斷功能是系統對發電站上空云層的情況進行檢測，根據太陽輻照度、環境溫度、濕度等氣象條件，提供短期、超短期發電功率預測曲線，為電網調度機構制定調度計劃的同時也為電站合理安排加檢修計劃、提高經濟效益、縮短回收期提供必要的參考。微網健康功能是監控系統對微網系統光伏逆變器、獨立逆變器、上位機等各種設備的工作情況進行監測，并進行光伏逆變器功率控制，同時也可以對光伏模擬器、只能電表以及光伏并網逆變器等進行遙測。

3 結束語

分布式光伏發電站在設計、智能監控系統等方面，都體現出了智能化特點，分布式光伏系統技術先進、可靠性高、污染小、環保效益突出等特點，能夠在一定程度上緩解局地的用電緊張狀況，完全符合現代人們的需求?，F如今，我國對分布式光伏發電站項目給予了高度重視，并推出了相關的政策，促進我國分布式光伏發電站項目健康有序的建設。

參考文獻

[1]鄺堅文，黃永基.分布式光伏發電站的設計及智能監控系統的應用[J].機電工程技術，2014，04：148-151.

[2]王青.基于MODBUS協議的2KW分布式光伏發電站監控系統設計[J].軟件導刊，2015，03：77-79.

[3]田會峰，韓斌.基于多協議的分布式光伏電站智能控制系統設計[J].測控技術，2013，02：70-73.

[4]黃曉明.分布式光伏并網中電能質量的監測及改善研究[D].華北電力大學，2014.

[5]陳剛，孫靜，談靖.格爾木光伏發電站計算機監控系統設計[J].西北水電，2013，03：80-83.