分布式控制在光伏發電技術中的應用

魏 新

（鄭州工業應用技術學院，河南 鄭州 450000）

隨著當今光伏發電技術的應用和發展，各種新型技術也開始在其中得到了廣泛應用。其中，分布式控制技術就是一項非常先進且有效的控制技術，將該技術應用到光伏發電系統中，可實現電力儲存和轉換便捷性的顯著提升。因此，在對光伏發電技術進行應用和研究的過程中，技術人員一定要加強分布式控制技術的應用研究，以充分發揮出其技術優勢，滿足光伏發電技術的實際應用與發展需求。

1.分布式控制系統

1.1 分布式控制系統的概念

分布式控制系統屬于一個將光伏發電和風力發電作為能量來源，將電力儲存和并網技術作為控制手段，將用戶并電網作為基礎來實現的電能儲存與管理控制優化技術。通過該技術的應用，可以讓用戶側的電能得到良好的管理與控制[1]。

1.2 分布式控制系統的基本結構

在分布式控制系統中，主要的組成結構有三個，第一是能源，第二是變換控制和管理，第三是用戶側負載控制的管理和優化[2]。其中，能源就是能夠為系統提供電能的各種能源，這里指的是太陽能和風能。變換控制和管理部分在整個系統中所發揮出的作用非常大，比如電源的自動切換、能量流向的控制等，同時也可以管理和控制電能的儲存。由此可見，這一部分在該系統中屬于一個核心部分。用戶側負載控制的管理和優化部分要將第二部分作為基礎才能實現，只有通過第二部分所實現的優化控制，才可以將電能應用方面的最優策略提供給用戶。通過這三個部分的共同作用，才可以讓新能源的控制和管理系統得以形成，并實現一體化的電能管理和優化[3]。下圖是分布式控制系統的基本結構示意圖：

圖1 分布式控制系統的基本結構示意圖

1.3 分布式控制系統的關鍵技術

在分布式控制系統中，最為關鍵的技術包括五種，第一是電能的高效變換技術；第二是電池的智能管理技術；第三是蓄電池的快速充電和放電技術；第四是蓄電池的準確測量技術；第五是智能化的用電管理和實時調度技術[4]。具體應用中，當光伏發電正常的情況下，變換器將會對太陽能直流電進行變換，使其轉變為符合電網參數的市電來進行電能供應，如果用戶并不能用完所有的電能，變換器會將其轉變為直流電，然后為蓄電池充電。在電力系統出現故障或者是用電高峰期的情況下，蓄電池中所儲存的電能將會在直流升壓并變換為交流電之后為用戶進行電能供應。下圖為光伏發電直接供電和蓄電池供電流程示意圖：

圖2 光伏發電直接供電（上）和蓄電池供電（下）流程示意圖

2.光伏發電技術中的分布式控制系統應用思路

2.1 分布式控制的基本方案和拓撲結構

在光伏發電技術中，分布式控制系統的應用模式比較多樣化，其最基本的方案是通過傳感器來進行數據采集，再通過計算機來進行數據的分析和判定，然后根據實際情況進行后續命令的發布。在此過程中，所有的通信都是有線通信，整體方案便是通過計算機來進行數據判別。其拓撲結構主要包括分布式監控設備、計算機控制中心、通信系統和附屬系統[5]。其中，分布式監控設備可借助于傳感器來對光伏發電系統中的監測目標數據進行實時采集，包括光伏電池板的發電數據等。計算機控制中心可對采集到的數據進行統計和分析處理，并將重要數據保存起來。通信系統主要可對信息進行傳輸。附屬系統主要包括報警器和控制器等的這些設備，是分布式控制系統中的執行部分。

2.2 分布式控制系統的工作流程

在分布式控制系統的具體應用中，其主要的工作流程包括以下幾步：第一是信息采集；第二是有線傳輸；第三是命令發布；第四是處理[6]。在光伏發電系統出現運行異常或者是需要進行數據修改等的情況下，都需要借助于數據辨識以及相應的執行構件來進行處理。通過這樣的方式，才可以有效解決光伏發電系統中存在的問題，保障光伏系統的安全穩定運行。比如，某區域的光伏發電系統運行過程中，因為每一天的早上、中午和晚上的各個時間段都需要適當變換電池板角度，以此來實現光能的更多獲取，保障光電轉化率。在實踐過程中，可以對各個時間段內的電池板傾斜角度進行科學計算，并將其錄入到分布式控制系統中，以此來作為系統的默認程序，然后將其傳輸到計算機中，在經過核對無誤之后，便可借助于有線通信的方式將指令傳送到相應的執行系統中，以此來實現太陽能電池板傾角的自動調節。

3.光伏發電技術中的分布式控制系統應用分析

3.1 分布控制和實時處理

光伏發電技術對于分布式控制的主要需求包括兩個方面，第一是分布，第二是實時處理。具體應用中，可以將光伏發電系統看做一個整體目標，對其拓撲結構進行合理拆分，明確光伏發電系統中所有需要控制的環節，然后對各個環節進行分布控制。比如在對系統的構成部分進行分布控制的過程中，其控制要點主要包括逆變器控制、控制器控制以及其他組件控制，同時也需要對其儲能以及變壓等進行實時控制，以此來實現各個設備工作狀態的實時獲取，所以在這些設備中都需要進行智能監控器的設置。通過串聯的方式，用一個智能監控器進行所有組件信息的實時檢測，借助于CAN總線以及通信線路對所有監控器進行連接，然后通過自主運行形式的計算機對其進行控制[7]。將分布控制作為支撐來進行設備數據的實時處理，對于采集到的異常或者是默認程序運行等，都可以借助于計算機來進行相應指令的發布，這樣便實現了系統的自動化運行。

3.2 分布式控制系統在機器訓練中的應用

在光伏發電系統中，機器訓練結果將會對分布及時控制效果產生直觀性的影響作用[8]。比如在進行故障處理過程中，如果光伏發電系統出現了異常，其背部的溫度和電流等參數都將有所變化，而分布式控制系統對這種變化的實時捕捉就是機器訓練以及故障分析的基礎。

3.3 分布式控制系統核心技術的應用

在分布式控制系統中，核心技術主要包括智能技術、傳感器技術以及有線通信技術等。其中，智能技術主要包括計算機以及機器訓練等的技術，傳感器等的這些技術需要借助于集成設備以及第三方服務來進行獲取。在分布式控制系統的具體應用中，通信系統合理選擇是系統效用的展示要點。就光伏發電系統而言，有線通信和無線通信技術都可以應用，但是通過相關的試驗與研究發現，相比較無線通信技術而言，有線通信技術對于電磁干擾有著更好的抵抗能力，可以讓信號得到更好的傳輸。另外，借助于CAN總線技術，也可以有效保障各個智能監控器信息傳輸的有效性，避免信號之間產生相互影響的情況，以此來有效保障各種運行參數以及控制指令的傳輸效果，確保整個光伏發電系統的安全穩定運行。

4.結語

綜上所述，隨著當今新能源技術的不斷發展，光伏發電技術在我國已經實現了越來越廣泛的應用。隨著光伏發電技術的應用，傳統的火力發電技術開始逐漸被取代，這樣不僅有效滿足了當今社會的實際用電需求，也實現了資源的有效節約和環境的良好保護。而在光伏發電技術的具體應用過程中，分布式控制技術可以發揮出充分的作用與優勢。通過分布式控制系統的合理應用，可以對光伏發電系統中的各個機械設備進行分布控制與實時處理。在此過程中，分布式控制系統可以根據光伏發電系統的實際運行情況和運行需求來進行各項設備參數的實時調整，同時也可以對系統中的設備運行異常情況做到實時監測和告警，讓運維管理人員及時發現系統的運行異常，并及時對其進行處理，最大限度地避免光伏發電系統的設備故障，保障系統的良好穩定運行。