楊 斌

（青海黃河光伏維檢有限公司，青海 共和 813000）

1 分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)主要在設(shè)計(jì)期間應(yīng)用了信息化運(yùn)維、光伏工程以及新能源電子產(chǎn)業(yè)等電子技術(shù)，在應(yīng)用太陽能光伏發(fā)電原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合利用傳感技術(shù)、信息通信技術(shù)、仿真規(guī)劃技術(shù)以及能源管控技術(shù)等。硬件平臺(tái)與軟件平臺(tái)均屬于分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，其中環(huán)境感知模塊、集中控制模塊、分布式光伏隔離系統(tǒng)以及通信模塊等均屬于硬件平臺(tái)的重要組成部分，而光伏智能運(yùn)行系統(tǒng)以及仿真軟件屬于軟件平臺(tái)的重要組成部分。

1.1 集中控制模塊

集中控制模塊包括并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)、離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)以光伏單軸供電系統(tǒng)等部分。為了保證整個(gè)光伏系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，繼電器與接觸器應(yīng)通過PLC技術(shù)進(jìn)行控制。

1.1.1 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)

分布并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)具備多種組成部分，如雙向電能表、太陽能電池組件、隔離變壓器、并網(wǎng)逆變器等，其在發(fā)電期間可以直接轉(zhuǎn)換太陽能，使其產(chǎn)生直流電，并利用并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?，滿足電網(wǎng)的運(yùn)行要求，直接進(jìn)入公共電網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)中。分散式小型并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)時(shí)間較短，且占地面積小，無需投入較大的建設(shè)成本，在并網(wǎng)光伏發(fā)電中占據(jù)十分關(guān)鍵的位置。

1.1.2 離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)

光伏控制器、蓄電池以及太陽能電池組件等均屬離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成部分，為了便于交流供電，期間還應(yīng)配置交流逆變器。太陽能光伏發(fā)電的核心組成部分為光伏電池板，其在發(fā)電期間可以直接利用太陽能，將產(chǎn)生的電能存儲(chǔ)至蓄電池中，期間主要采用光伏控制器設(shè)備。在通電運(yùn)行期間需要直流負(fù)載，利用蓄電池實(shí)現(xiàn)電能的運(yùn)載，在轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姇r(shí)可以采用交流逆變器，為交流運(yùn)行系統(tǒng)運(yùn)輸負(fù)載供電。光伏電池產(chǎn)生的電能使用方便，即發(fā)即用，也可以在蓄電池儲(chǔ)存。光伏控制器屬于離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心組成部分，光伏輸入端、輸出端以及蓄電池輸入端均屬于其組成模式。其可以利用離網(wǎng)逆變發(fā)電系統(tǒng)保證發(fā)電過程具備合適的功率源，避免短路、夜間防反充、蓄電池過度放電等問題的發(fā)生，充分發(fā)揮保護(hù)功能。

1.2 通信模塊

光伏監(jiān)控模塊、采集器、2個(gè)LoRa通信模塊、光照度模塊以及溫濕度模塊等均屬于通信單元的組成部分。其中，部分模塊在通信時(shí)需要使用交換機(jī)，如PLC、光伏監(jiān)控模塊等。2個(gè)LoRa通信模塊可以發(fā)送并接受采集環(huán)境中的感知數(shù)據(jù)，再利用擴(kuò)頻技術(shù)針對(duì)超遠(yuǎn)距離建立電能的傳輸方案，之后在力控組態(tài)軟件中接入485通信方式，以遠(yuǎn)程采集數(shù)據(jù)。光伏監(jiān)控模塊采集器可以利用485通信模式有效采集并網(wǎng)逆變器信息，為分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)提供安全的傳輸電流，保證發(fā)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2 分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

2.1 輸入設(shè)計(jì)

指令性質(zhì)輸入信號(hào)與保護(hù)、位置輸入信號(hào)等在分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中均屬于輸入信號(hào)，其中按鈕提供指令性信號(hào)，在操作力控操作界面時(shí)運(yùn)行。而單軸系統(tǒng)的傳感器與開關(guān)則主要完成位置信號(hào)傳輸以及傳輸保護(hù)等功能。

2.2 輸出設(shè)計(jì)

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出運(yùn)行主要依靠接觸器與繼電器等設(shè)備完成，在配置繼電器與接觸器時(shí)應(yīng)嚴(yán)格參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)定義確定數(shù)據(jù)參數(shù)。

3 分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

光伏發(fā)電系統(tǒng)最為關(guān)鍵的組成部分則是軟件設(shè)計(jì)，其主要實(shí)現(xiàn)離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)控制、市電輸入系統(tǒng)、并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)、單軸光伏發(fā)電系統(tǒng)、接觸器與繼電器獨(dú)立控制功能。如上控制系統(tǒng)之間相互關(guān)聯(lián)且獨(dú)立，主要利用FX5U可編程控制器實(shí)現(xiàn)之間的邏輯運(yùn)行。在供電系統(tǒng)的軟件模式中，三菱FX5U可編程控制器占據(jù)十分重要的位置，可以保證結(jié)構(gòu)化程序的直接執(zhí)行，寫入ST語言和FBD/LD。當(dāng)處于單軸光伏控制系統(tǒng)中，光源擺桿在第一次按下按鈕后會(huì)處于非垂直運(yùn)行狀態(tài)，之后向東運(yùn)行，之后自動(dòng)返回保持垂直狀態(tài)。當(dāng)按鈕停止運(yùn)行后，光源處于垂直模式，在停止運(yùn)行后打開模擬光源2。啟動(dòng)按鈕后，光源處于垂直運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)模擬光源1與模擬光源2的編輯器被打開，在創(chuàng)建程序的基礎(chǔ)上組合梯形圖語言與FBD語言，期間只需連接可創(chuàng)建程序，保證事先準(zhǔn)備部件的自由配置，從而可以清晰顯示運(yùn)行程序的執(zhí)行順序[1]。

4 分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的組態(tài)監(jiān)控

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)組態(tài)軟件主要功能為共享分布式區(qū)域內(nèi)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，其他應(yīng)用程序與功能模塊可以利用區(qū)域數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)保證功能的擴(kuò)展。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、設(shè)備通信服務(wù)程序、網(wǎng)絡(luò)通信程序、HMI畫面、接口以及Web應(yīng)用服務(wù)等均屬于軟件的主要功能模塊。為了保證監(jiān)控系統(tǒng)的多功能性，運(yùn)行期間應(yīng)聯(lián)合應(yīng)用PLC技術(shù)與力控組態(tài)軟件系統(tǒng)，在保證遠(yuǎn)程控制的基礎(chǔ)上，獲得實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，分析實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，確?，F(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行模式的進(jìn)一步優(yōu)化。在監(jiān)控組態(tài)軟件與PLC程序優(yōu)化期間，相關(guān)工作人員應(yīng)做好變量數(shù)據(jù)的設(shè)置工作，保證PLC的I/O分配一一對(duì)應(yīng)，且在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、I/U設(shè)備以及HMI監(jiān)控界面時(shí)應(yīng)用力控組態(tài)軟件，保證運(yùn)行調(diào)試與動(dòng)態(tài)連接的合理性。

4.1 I/O設(shè)備配置

設(shè)備配置的關(guān)鍵在于做好I/O設(shè)備類型、名稱、通信地址數(shù)據(jù)的有效配置，并將數(shù)據(jù)采集儀表、控制器以及離網(wǎng)逆變器等監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)配置，確定具體數(shù)據(jù)信息。

4.2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)置

在設(shè)置數(shù)據(jù)庫(kù)DB中的點(diǎn)參數(shù)信息時(shí)，工作人員應(yīng)保證數(shù)據(jù)的交互性，并確保其與數(shù)據(jù)庫(kù)中的變量數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)。數(shù)據(jù)庫(kù)變量為人機(jī)界面與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的主要連接橋梁，可以保證遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的有效訪問，并讀取本地的數(shù)據(jù)信息，形成實(shí)時(shí)構(gòu)成分布式結(jié)構(gòu)，發(fā)揮力控監(jiān)控組態(tài)軟件的作用，同時(shí)進(jìn)行并發(fā)處理，在完成內(nèi)部緩存處理、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與實(shí)時(shí)事務(wù)處理的基礎(chǔ)上，發(fā)揮分布式網(wǎng)絡(luò)功能。系統(tǒng)運(yùn)行可以完成數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)服務(wù)請(qǐng)求、存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)以及報(bào)警處理等工作，網(wǎng)絡(luò)程序分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，應(yīng)用程序直接使用本節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)。單向電能表、交流組合表以及直流組合表等均屬于系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備，需嚴(yán)格控制，做好環(huán)境光照度、溫度、濕度等指標(biāo)；做好離網(wǎng)逆變器以及控制器的數(shù)據(jù)設(shè)置工作；需要使用74個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)變量，包括39個(gè)數(shù)字I/O變量與35個(gè)模擬I/O變量。

4.3 設(shè)計(jì)系統(tǒng)框圖監(jiān)控界面

為了清晰展示系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行功能的監(jiān)控界面，了解光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行模式，相關(guān)工作人員在完成系統(tǒng)框架圖的設(shè)計(jì)工作時(shí)應(yīng)明確界面的主要組成部分，包括光伏控制器、蓄電池、離網(wǎng)光伏發(fā)電逆變器、并網(wǎng)光伏發(fā)電逆變器、交流負(fù)載以及單軸系統(tǒng)等。

4.4 建立動(dòng)態(tài)連接

動(dòng)態(tài)連接的關(guān)鍵在于獲得現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，保證實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與HMI監(jiān)控界面圖素的對(duì)應(yīng)，并實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，包括運(yùn)行系統(tǒng)的光照度、溫度、濕度；儀表采集的電壓值、電流值以及功率值；離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)或并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行模式等。同時(shí)，這些數(shù)據(jù)信息可以通過通信服務(wù)傳輸至計(jì)算機(jī)，在力控界面顯示，也可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面與運(yùn)行設(shè)備的的雙向顯示[2]。

5 光伏發(fā)電建設(shè)的建議

在當(dāng)前的社會(huì)中，分布式光伏發(fā)電技術(shù)具備較大的優(yōu)勢(shì)，且發(fā)展速度較快，電網(wǎng)開始廣泛引入分布式發(fā)電系統(tǒng)，這也要求應(yīng)不斷改進(jìn)配電網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新。對(duì)此，當(dāng)前最為關(guān)鍵的研究問題則是在PLC技術(shù)基礎(chǔ)上改進(jìn)設(shè)計(jì)分布式光伏發(fā)電控制系統(tǒng)，以更好的適應(yīng)當(dāng)前的電網(wǎng)運(yùn)行情況。除了應(yīng)明確具體的設(shè)計(jì)要求外，還應(yīng)針對(duì)性的提出全面的運(yùn)行對(duì)策，在遵循國(guó)家政策與法律法規(guī)的基礎(chǔ)上完善強(qiáng)化設(shè)計(jì)技術(shù)，為發(fā)電網(wǎng)的建設(shè)工作提供更多支持。

6 結(jié) 論

目前，我國(guó)光伏發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)水平得到了明顯提升，從而保證了國(guó)家光伏發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)用性。在分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)過程中，相關(guān)工作人員應(yīng)完善設(shè)計(jì)流程，改善設(shè)計(jì)方法，并嚴(yán)格按照相關(guān)準(zhǔn)則運(yùn)行，充分發(fā)揮光伏發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)際功能，促進(jìn)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定快速發(fā)展。