分布式光伏電站區域智能調控系統的分析

王振宇　梅娟

摘要：隨著國家電網規模的不斷擴大，光伏變電站的數量逐漸增加，而且由于各站之間的距離相對較長，各變電站的調度和維護比較困難。在此基礎上，相關人員提出了一種區域智能控制系統，不僅減輕了主站的負擔，而且提高了控制的速度和精度。本文就分布式光伏電站區域智能調控系統開展探究與分析。

關鍵詞：分布式;光伏電站;智能調控

隨著國家審批權的放開和各項政策的出臺，分布式發電技術迎來了新一輪的發展，特別是光伏發電，具有分布廣泛、無污染、可再生能源等優點，有著更廣闊的市場空間[1]。為了提高電網接受分布式光伏發電的能力，減少分布式光伏發電對電網運行的負面影響，調度系統的調節指令可以自動接收，有必要研究分布式光伏發電的光伏電站調節系統。

一、影響分布式光伏電站作業效率因素

光伏電站的發電量主要取決于當地的太陽能能源和光伏發電的效率，同時也受到許多因素的影響，如運行方式、電池的表面清潔度、線損等[2]。影響光伏發電效率的最重要因素是光伏陣列的效率，即1000w/m2太陽能輻射強度下，實際的直流與光伏陣列的額定功率之比。太陽能光伏陣列的能量轉換損失包括： 組件匹配損失、太陽能輻射損失、溫度效應、最大功率點精度和直流線損失，以及由于樹木、云層等陰影造成的屏蔽損失。

二、分布式光伏電站區域智能調控系統

（一）區域智能調控系統

為了解決上述提到的問題，本文提出了一種分布式光伏發電系統的區域智能控制設備，它支持遠程控制和就地控制。遠程控制的遙控系統是根據控制中心的指令調節，就地控制是控制設備接收手動預置的指令，而不經過控制中心。通過這種方式，區域智能控制器主要建立了連接光伏總站監視和本地設備的橋梁，起到了“前后連接”的作用。如圖1為分布式光伏電站的網絡結構圖。

（二）遠程智能監控系統

計算機組具有數據的接收和發送、硬件初始化和電路校正等功能，并用相應的軟件實現分布式光伏電站的遠程校正，通過驅動分布式光伏電站遠程智能監控系統的硬件，然后對載波進行監控[3]。載波是由CISC單片機中的振蕩器生成的，它可以通過系統監控判斷分布式光伏電站的遠程智能控制系統是否正常運行。 當載波不存在時，硬件將被重新初始化。如果硬件初始化持續超過5次，計算機組將輸出錯誤日志并發出警報，維修人員將進行干預。在過濾監測成功之后，建立遠程監控系統。遠程監控系統與分布式光伏發電廠的電路正確連接，并在連接成功后遠程發送和接收監控數據，根據數據對分布式光伏電站的安全隱患進行修正。

三、分布式光伏電站智能功率調節

（1）在主控臺收到調度中心發出的調度指令Pref，或當本地預置調度指令Pref后，根據當前電站的輸出功率算出整個電站等待分配的有功調節指令PDref。

（2）根據功率分配算法，光伏總站控制設備計算每個區域智能控制器分配的有功調節指令。功率分配算法采用可調容量比例分配算法，根據實時計算的各智能控制器的可調容量，按照在最大可調容量區域分配更多有功功率的原則，分配功率調節指令。

（3）每個智能控制器根據智能最優功率控制策略，將其控制指令Pjref分配給負責區域的組串逆變器，共同完成功率控制任務。區域智能控制器采用智能最佳控制策略來調節逆變器的功率，通過考慮環境和發電設備的最佳運行條件，實現逆變器的有序功率控制，以實現連續的運行調節。智能控制器接收監控主控臺發出的功率控制指令，根據電流輸出、通信狀態、運行狀態下的啟動和關機、最佳工作區無載荷或滿負荷時轉換效率、調節精度、1分鐘有功變化率、10分鐘有功變化率等因素進行分析。根據適當的調節能力，合理分配各逆變器的調節能力，智能選擇少量的逆變器接受調節，并考慮逆變器調節速度所受影響，制定出優化調節策略，根據優化調節策略將逆變器調節功率調整到目標值。

四、系統有效性分析

（一）測試有功控制能力

在測試過程中，所有的逆變器或部分逆變器運行正常，或部分逆變器關閉或通信異常，分布式光伏電站的功率變化速度沒有受到限制。根據預置有功計劃曲線，分布式光伏發電廠的有效輸出功率分別設置為40%0.4MW、60%0.4MW、80%0.4MW、70%0.4MW、50%0.4MW和35%0.4MW，并達到更高的控制精度。在接收到計劃指令后，監控主臺需要計算和分發每個智能控制器的調節指令，在智能控制器調節完成后，需要一定的時間向每個逆變器發出指令并將數據發送到監控主臺。因此，每5分鐘的實際有功功率未發生實時變化，但每次調節響應時間不超過2分鐘，符合設計要求。

（二）測試無功控制能力

所有組串逆變器在測試時均處于1p.u.全功率輸出，不限制無功功率變化的速度。通過預置無功功率計劃曲線，分布式光伏發電站無功功率輸出指令每5分鐘設置一次，分別為： 0kvar、20kvar、40kvar、80kvar、100kvar、60kvar、30kvar、0kvar、-30kvar、-50kvar、-70kvar、-100kvar。光伏發電機的實際輸出能很好地跟蹤調節指令，并能達到高調節精度，調節時間不超過2分鐘。

五、結束語

綜上所述，本文介紹了一種基于組串逆變器控制設備的分布式光伏電站智能調控系統，將組串逆變器的控制任務分配給每個智能控制器，整個分布式光伏電站的功率調節由多個智能控制單元完成，不僅減輕了監控負擔，而且調節了各個區域的最佳功率，提高了調節速度和調節精度，具有重要的應用價值。

參考文獻：

[1]韓學棟，王海華，李劍鋒.小型分布式光伏發電系統設計[J].電力建設，2014，35（1）：104-108.

[2]王子電.PLC分布式光伏發電控制系統設計研究[J].電氣傳動自動化，2020，42（1）：12-14.

[3]楊斌.基于PLC分布式光伏發電控制系統的設計[J].通信電源技術，2020，37（2）：76-77.

（作者單位：無錫市產品質量監督檢驗院）