王嫦春， 于忠州

(1.山東通亞智能科技有限公司，山東 濟(jì)南 710054; 2.山東英電環(huán)?？萍加邢薰?，山東 濟(jì)南 710054)

作為新能源，光伏發(fā)電具有清潔性、可再生、不受地域限制等優(yōu)點(diǎn)。在霧霾越來越嚴(yán)重的今天，不可再生能源的獲取越來越復(fù)雜的形勢(shì)下，光伏發(fā)電的這些優(yōu)點(diǎn)使其勢(shì)必會(huì)成為今后能夠被大面積使用的前提。在《可再生能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中也明確提出了要實(shí)現(xiàn) 2020、2030 年非化石能源占一次能源消費(fèi)比重 分別達(dá)到 15%、20%的能源發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)，其中光伏發(fā)電 2020年要實(shí)現(xiàn)裝機(jī)容量10500萬千瓦，年發(fā)電量達(dá) 1,245億千瓦時(shí)，可節(jié)省標(biāo)煤 3,673 萬t/a。提高可再生能源在能源消費(fèi)中的比重，有利于推動(dòng)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)。

隨著實(shí)時(shí)信息系統(tǒng)的發(fā)展，對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行集中存儲(chǔ)，為大數(shù)據(jù)分析提供基礎(chǔ)。實(shí)時(shí)監(jiān)管系統(tǒng)[1]將光伏及火電風(fēng)電各種能源集中展示，便于信息共享和利用統(tǒng)一的分析工具進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，及不同能源間的直觀比較。

1光伏數(shù)據(jù)接入

利用信息技術(shù)，將光伏控制系統(tǒng)的模擬量和開關(guān)量測(cè)點(diǎn)通過數(shù)據(jù)傳輸接口程序[2]，將數(shù)據(jù)傳送給實(shí)時(shí)監(jiān)管系統(tǒng)的接收程序，然后通過接收程序?qū)?shù)據(jù)寫入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)傳輸中，具有低延時(shí)、大數(shù)據(jù)傳輸量、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存周期長(zhǎng)的特點(diǎn)，可達(dá)到滿足實(shí)時(shí)在線分析、歷史分析的目的。具體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 數(shù)據(jù)采集流程

2 展示功能

2.1 運(yùn)行展示

光伏系統(tǒng)運(yùn)行圖進(jìn)行集中、異地展示、根據(jù)客戶職能，靈活的進(jìn)行展示方案的制定，滿足不同客戶的監(jiān)視需求。另外，在公司側(cè)[3]對(duì)一次數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的計(jì)算處理，分析得到相關(guān)的計(jì)算指標(biāo)，減少在控制區(qū)的分析功能，也保證了控制區(qū)的安全及運(yùn)行速率。

由圖2、圖3直觀展示光伏發(fā)電的實(shí)時(shí)負(fù)荷，昨日和今日的發(fā)電負(fù)荷曲線對(duì)比每天負(fù)荷波動(dòng)，光伏廠有多少臺(tái)光伏單元在運(yùn)行，停運(yùn)多少，停運(yùn)原因都可以統(tǒng)計(jì)監(jiān)管；也可以對(duì)比出每日發(fā)電量的峰、谷值及其對(duì)應(yīng)的時(shí)間。另外對(duì)一次數(shù)據(jù)收集對(duì)比分析可進(jìn)一步改進(jìn)光伏單元的投運(yùn)和管理，努力提高全站出力率。

圖2 公司光伏展示

圖3 電廠光伏展示

2.2 報(bào)表統(tǒng)計(jì)

利用分析軟件自動(dòng)統(tǒng)計(jì)光伏發(fā)電指標(biāo)報(bào)表。統(tǒng)計(jì)用戶關(guān)心指標(biāo)數(shù)據(jù)，形成報(bào)表。減少人工填報(bào)誤差，節(jié)省人力成本，且能更快更準(zhǔn)的記錄每天的發(fā)電量，生成日、月、年報(bào)表等。

表1為泗水光伏某天24小時(shí)的指標(biāo)報(bào)表，報(bào)表中一天有效光照時(shí)間集中在7點(diǎn)到18點(diǎn)，而且在10點(diǎn)至14點(diǎn)這段時(shí)間光照最強(qiáng)，其余時(shí)間由于輻照度為0、則發(fā)電量為0，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確合理。

表1 光伏日?qǐng)?bào)

2.3 設(shè)備監(jiān)視

設(shè)備安全運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行作為生產(chǎn)過程中重要的環(huán)節(jié)，運(yùn)行數(shù)據(jù)很大程度反映了運(yùn)行狀態(tài)，在實(shí)時(shí)監(jiān)管系統(tǒng)中設(shè)備監(jiān)視一覽表，可實(shí)現(xiàn)同時(shí)監(jiān)視多家光伏設(shè)備是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)，采集設(shè)備相關(guān)信號(hào)，當(dāng)設(shè)備跳閘后撥打指定用戶電話報(bào)警，值班人員能第一時(shí)間得到現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備運(yùn)行情況，使得監(jiān)視更加直接和及時(shí)。

例如圖4，通過并網(wǎng)狀態(tài)可見每個(gè)光伏陣列的并網(wǎng)情況，“1”即為并網(wǎng)，“0”即為未并。逆變器作為光伏重要組件，將直流電變成符合電網(wǎng)要求的交流電，逆變器效率更能夠真實(shí)的反映出逆變器在我國(guó)不同光照資源區(qū)的實(shí)際工作效率，對(duì)于評(píng)價(jià)逆變器發(fā)電量運(yùn)行狀況更有參考意義，也為今后逆變器采購及如何提高逆變器效率的研究工作提供數(shù)據(jù)參考。

圖4 光伏陣列一覽表

3 在線計(jì)算

光伏性能參考標(biāo)準(zhǔn)[4]，計(jì)算采用軟件方式進(jìn)行實(shí)時(shí)指標(biāo)計(jì)算，在線計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)參照火電標(biāo)準(zhǔn)[5],主要計(jì)算指標(biāo)見表2。

表2 在線光伏性能部分指標(biāo)

以上計(jì)算指標(biāo)中平均輻照度、發(fā)電有功功率實(shí)時(shí)計(jì)算指標(biāo)采用一次數(shù)據(jù)進(jìn)行，涉及電量指標(biāo)采用控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)或者利用有功功率進(jìn)行積分算出實(shí)時(shí)電量，都可以滿足性能計(jì)算指標(biāo)。

其余指標(biāo)計(jì)算為

⑴光伏電站整體發(fā)電效率：

整體發(fā)電效率PRE公式為：

(1)

PDR——為計(jì)算周期(△t)內(nèi)的實(shí)際發(fā)電量；

PT——為計(jì)算周期(△t)內(nèi)的理論發(fā)電量。

理論發(fā)電量PT公式中：

P——為光伏電站組件容量標(biāo)稱值；

IO——為STC條件下太陽輻射總量值，IO=1000 W/m2；

Ii——為計(jì)算周期間內(nèi)的總太陽輻射值。

計(jì)算周期(△t)的選取根據(jù)計(jì)算頻率的要求進(jìn)行設(shè)置。在實(shí)際應(yīng)用中，計(jì)算周期 (△t)采取每小時(shí)或者每5分鐘等。

⑵光伏電站發(fā)電效率：

光伏電站的發(fā)電效率 PRH

(2)

(3)

PDRi——光伏電站計(jì)算周期(△t)實(shí)際發(fā)電量，關(guān)口計(jì)量表或者實(shí)時(shí)發(fā)電有功功率進(jìn)行積分；

P——光伏電站STC條件下光伏電站總?cè)萘繕?biāo)稱值；

Ti——光伏電站在計(jì)算周期(△t)發(fā)電有效時(shí)間；

Ii——計(jì)算周期間隔(△t)最佳角度總輻射量，采用現(xiàn)場(chǎng)輻射總量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或者根據(jù)實(shí)時(shí)輻照度進(jìn)行積分。

表3 光伏性能一覽表

利用計(jì)算對(duì)比總結(jié)，表3中監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)電效率計(jì)算來判斷各個(gè)系統(tǒng)設(shè)備的損耗。采用逆變器效率歷史數(shù)據(jù)與客觀條件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析和預(yù)測(cè)光伏組件是否需要清潔，通過優(yōu)化設(shè)備選購及時(shí)清潔光伏組件保證光伏組件的轉(zhuǎn)換效率，以保證光伏電站的整體發(fā)電效率，最終保證光伏電站電量損失達(dá)到最低。

4 總結(jié)

隨著光伏電站行業(yè)的發(fā)展、信息化技術(shù)的發(fā)展，可以實(shí)現(xiàn)在線分析的指標(biāo)將會(huì)逐步增加和完善。研究新的分析模型實(shí)現(xiàn)光伏電站設(shè)備的在線預(yù)警，狀態(tài)分析及評(píng)估、遠(yuǎn)程診斷等生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分析應(yīng)用；根據(jù)信息化的不斷發(fā)展實(shí)現(xiàn)公司安全生產(chǎn)、電力營(yíng)銷和日常經(jīng)營(yíng)等新的分析展示方式；利用性能指標(biāo)對(duì)比實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步開展光伏發(fā)電中的問題分析、運(yùn)行優(yōu)化。