太陽能光伏發電無線監控系統探討

向 韜，孫杰臣

（揚州大學廣陵學院，江蘇 揚州 225000）

太陽能光伏發電是當前新能源產業中非常重要的一個，它是利用太陽能電池實現光電轉換，再將電能通過直流電轉換成符合使用規定的交流電。光伏發電符合低碳經濟的發展要求，是我們新能源產業中的關鍵產業之一。另外，光伏發電的優勢也十分明顯，它無污染、安全、可靠、資源比較豐富、安裝十分方便，因此，太陽能光伏發電在世界范圍內被廣泛使用。

太陽能光伏發電受場地限制的情況比較少，空曠的場地和沙漠、房屋頂等都可以安裝設備，而從分布形式來看，主要有集中分布和多點離散分布等。太陽能光伏發電的重點和難點是在對設備的監控上，需要對所涉及的設備進行跟蹤監控，獲取設備運行的數據信息，進而保障設備的健康運行。因此，相關部門要加強對光伏電站的監控，以保證光伏發電無線監控系統的運行安全。

1 太陽能光伏發電系統的組成

太陽能光伏發電系統主要包括以下幾部分：①太陽電池板陣列。這是太陽能光伏發電的關鍵部分，太陽電池是將光能轉換成電能的關鍵，然后通過電池串并聯可以有效擴大電流電壓，進而為電能的輸出提供基礎。②逆變器。這是在太陽能電池板陣列中將直流電轉換成交流電的主要設備。③跟蹤裝置。該裝置主要調節電池板和太陽的位置，確保電池板能夠充分利用太陽能。④蓄能裝置。這是太陽能光伏發電的關鍵環節，當沒有陽光時，蓄能裝置是十分重要的，儲能裝置可以在缺乏光源的時候為設備運行提供能源。⑤監控系統。這也是太陽能光伏發電的重要設備，它對整個發電系統的運行狀況進行實時監管，以保障發電系統的健康運行。這些設備的和系統的設置會根據實際情況進行相應的調整，并不是所有的太陽能光伏發電都需要這些設備，如果不需要跟蹤裝置也可以不設置。

2 太陽能光伏發電無線監控系統

太陽能光伏發電系統的運行需要一定的監控，無線監控系統是當前主流的監控系統之一。運用無線監控系統可以實現對發電系統運行數據的采集和運行狀態的監管，及時調整太陽能光伏發電系統的運行參數，以保障太陽能發電系統的運行安全。現階段，在太陽能光伏發電系統的監管方面還存在一些問題，需要進一步優化相關內容。

2.1 傳感器與執行機構層

傳感器與執行機構層是無線監控系統的首要層次，環境數據傳感器、站點數據傳感器與逆變器等系統的連接，能夠及時將這些信息傳遞給管理人員，管理人員通過分析這些信息來判斷太陽能光伏發電系統的運行狀況。

傳感器與執行機構層是系統第一層。該層的環境數據傳感器、逆變器、站點數據傳感器和執行機構通過各從站與現場總線相連接。太陽能光伏發電站的正常運行需要多設備系統的支持，需要多組發電單元，發電單元的組成是太陽電池板和跟蹤裝置共同構成的。同時，還要掌握電池組的相關信息，比如溫度、輸出電壓、輸出電流等，這些信息的收集是通過各站點數據傳感器完成的。逆變器也是太陽電池板發電的重要裝置之一，它實現了直流電向交流電的轉換。在選擇逆變器時，要結合電站功率的大小，在設置上可以采用單臺或多臺的形式。逆變器也是數據輸出的重要設備之一，通過逆變器可以傳輸單日發電量、總發電量、功率因數等信息，以便工作人員全面監控太陽能光伏發電設備。

2.2 PLC現場監控層

PLC現場監控層也是太陽能光伏發電無線監控系統的重要組成部分，通過接入模塊、PLC控制器、操作屏和GPRS無線傳輸模塊，可以實現對太陽跟蹤裝置的全面控制，進而保障太陽跟蹤裝置的順利運行。對于太陽跟蹤方法，有不同方法可供選擇，而光感跟蹤和時間跟蹤是2種主要的方法。將光感跟蹤與時間跟蹤相結合，能夠更好地掌握天氣變化情況，進而確定跟蹤方式，保障對光源的采集。PLC現場監控系統的順利運行與控制方法有密切的關系，在實際工作中，不僅要設置主處理器單元，還要設置備用處理器單元，防止主處理器單元失效的情況發生，進而更好地保障太陽能光伏發電系統的健康運行。

2.3 遠程網絡監控層

遠程網絡監控層也是十分重要的，利用互聯網技術可以實現對太陽能光伏發電系統的優化控制，及時排查故障信息，同時，通過互聯網可以實現對運行數據的采集，修改相關參數，利用信號警報流程實現對系統的實時監視。另外，通過互聯網還可以實現對太陽能光伏發電整個運行過程的監管，這是互聯網與客戶端結合所產生的控制效果。遠程網絡監控階段的另一大特點是，組態控制服務器采用冗余設計，通過該設計可以實現2臺服務器同時工作，這樣既能實現相互監控，又能保障客戶端的正常運行，一旦某個設備發生故障，另一個設備也能起到很好的替代作用，及時對數據進行采集和歸檔，有效恢復故障期的數據。

3 結束語

太陽能光伏發電是我國能源產業發展的重要方向，同時，它也符合低碳環保的經濟發展理念。近年來，我國在太陽能光伏發電項目上也進行了一定的研發和投入，取得了一定的成績。無線監控系統是對太陽能光伏發電運行狀況的控制系統之一，通過該系統可以及時掌握太陽能光伏發電的運行狀況，及時排查太陽能光伏發電系統中的故障和潛在問題，以保障設備的健康運行，從而推動我國太陽能光伏發電產業的進一步發展。

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