魏 新

（鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450000）

隨著當(dāng)今光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，各種新型技術(shù)也開(kāi)始在其中得到了廣泛應(yīng)用。其中，分布式控制技術(shù)就是一項(xiàng)非常先進(jìn)且有效的控制技術(shù)，將該技術(shù)應(yīng)用到光伏發(fā)電系統(tǒng)中，可實(shí)現(xiàn)電力儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)換便捷性的顯著提升。因此，在對(duì)光伏發(fā)電技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用和研究的過(guò)程中，技術(shù)人員一定要加強(qiáng)分布式控制技術(shù)的應(yīng)用研究，以充分發(fā)揮出其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，滿足光伏發(fā)電技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用與發(fā)展需求。

1.分布式控制系統(tǒng)

1.1 分布式控制系統(tǒng)的概念

分布式控制系統(tǒng)屬于一個(gè)將光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電作為能量來(lái)源，將電力儲(chǔ)存和并網(wǎng)技術(shù)作為控制手段，將用戶并電網(wǎng)作為基礎(chǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)的電能儲(chǔ)存與管理控制優(yōu)化技術(shù)。通過(guò)該技術(shù)的應(yīng)用，可以讓用戶側(cè)的電能得到良好的管理與控制[1]。

1.2 分布式控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

在分布式控制系統(tǒng)中，主要的組成結(jié)構(gòu)有三個(gè)，第一是能源，第二是變換控制和管理，第三是用戶側(cè)負(fù)載控制的管理和優(yōu)化[2]。其中，能源就是能夠?yàn)橄到y(tǒng)提供電能的各種能源，這里指的是太陽(yáng)能和風(fēng)能。變換控制和管理部分在整個(gè)系統(tǒng)中所發(fā)揮出的作用非常大，比如電源的自動(dòng)切換、能量流向的控制等，同時(shí)也可以管理和控制電能的儲(chǔ)存。由此可見(jiàn)，這一部分在該系統(tǒng)中屬于一個(gè)核心部分。用戶側(cè)負(fù)載控制的管理和優(yōu)化部分要將第二部分作為基礎(chǔ)才能實(shí)現(xiàn)，只有通過(guò)第二部分所實(shí)現(xiàn)的優(yōu)化控制，才可以將電能應(yīng)用方面的最優(yōu)策略提供給用戶。通過(guò)這三個(gè)部分的共同作用，才可以讓新能源的控制和管理系統(tǒng)得以形成，并實(shí)現(xiàn)一體化的電能管理和優(yōu)化[3]。下圖是分布式控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)示意圖：

圖1 分布式控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)示意圖

1.3 分布式控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

在分布式控制系統(tǒng)中，最為關(guān)鍵的技術(shù)包括五種，第一是電能的高效變換技術(shù)；第二是電池的智能管理技術(shù)；第三是蓄電池的快速充電和放電技術(shù)；第四是蓄電池的準(zhǔn)確測(cè)量技術(shù)；第五是智能化的用電管理和實(shí)時(shí)調(diào)度技術(shù)[4]。具體應(yīng)用中，當(dāng)光伏發(fā)電正常的情況下，變換器將會(huì)對(duì)太陽(yáng)能直流電進(jìn)行變換，使其轉(zhuǎn)變?yōu)榉想娋W(wǎng)參數(shù)的市電來(lái)進(jìn)行電能供應(yīng)，如果用戶并不能用完所有的電能，變換器會(huì)將其轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡缓鬄樾铍姵爻潆?。在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者是用電高峰期的情況下，蓄電池中所儲(chǔ)存的電能將會(huì)在直流升壓并變換為交流電之后為用戶進(jìn)行電能供應(yīng)。下圖為光伏發(fā)電直接供電和蓄電池供電流程示意圖：

圖2 光伏發(fā)電直接供電（上）和蓄電池供電（下）流程示意圖

2.光伏發(fā)電技術(shù)中的分布式控制系統(tǒng)應(yīng)用思路

2.1 分布式控制的基本方案和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

在光伏發(fā)電技術(shù)中，分布式控制系統(tǒng)的應(yīng)用模式比較多樣化，其最基本的方案是通過(guò)傳感器來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，再通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和判定，然后根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行后續(xù)命令的發(fā)布。在此過(guò)程中，所有的通信都是有線通信，整體方案便是通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)判別。其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要包括分布式監(jiān)控設(shè)備、計(jì)算機(jī)控制中心、通信系統(tǒng)和附屬系統(tǒng)[5]。其中，分布式監(jiān)控設(shè)備可借助于傳感器來(lái)對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)中的監(jiān)測(cè)目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，包括光伏電池板的發(fā)電數(shù)據(jù)等。計(jì)算機(jī)控制中心可對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析處理，并將重要數(shù)據(jù)保存起來(lái)。通信系統(tǒng)主要可對(duì)信息進(jìn)行傳輸。附屬系統(tǒng)主要包括報(bào)警器和控制器等的這些設(shè)備，是分布式控制系統(tǒng)中的執(zhí)行部分。

2.2 分布式控制系統(tǒng)的工作流程

在分布式控制系統(tǒng)的具體應(yīng)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(fā)布；第四是處理[6]。在光伏發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)行異?；蛘呤切枰M(jìn)行數(shù)據(jù)修改等的情況下，都需要借助于數(shù)據(jù)辨識(shí)以及相應(yīng)的執(zhí)行構(gòu)件來(lái)進(jìn)行處理。通過(guò)這樣的方式，才可以有效解決光伏發(fā)電系統(tǒng)中存在的問(wèn)題，保障光伏系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。比如，某區(qū)域的光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，因?yàn)槊恳惶斓脑缟?、中午和晚上的各個(gè)時(shí)間段都需要適當(dāng)變換電池板角度，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)光能的更多獲取，保障光電轉(zhuǎn)化率。在實(shí)踐過(guò)程中，可以對(duì)各個(gè)時(shí)間段內(nèi)的電池板傾斜角度進(jìn)行科學(xué)計(jì)算，并將其錄入到分布式控制系統(tǒng)中，以此來(lái)作為系統(tǒng)的默認(rèn)程序，然后將其傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，在經(jīng)過(guò)核對(duì)無(wú)誤之后，便可借助于有線通信的方式將指令傳送到相應(yīng)的執(zhí)行系統(tǒng)中，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池板傾角的自動(dòng)調(diào)節(jié)。

3.光伏發(fā)電技術(shù)中的分布式控制系統(tǒng)應(yīng)用分析

3.1 分布控制和實(shí)時(shí)處理

光伏發(fā)電技術(shù)對(duì)于分布式控制的主要需求包括兩個(gè)方面，第一是分布，第二是實(shí)時(shí)處理。具體應(yīng)用中，可以將光伏發(fā)電系統(tǒng)看做一個(gè)整體目標(biāo)，對(duì)其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行合理拆分，明確光伏發(fā)電系統(tǒng)中所有需要控制的環(huán)節(jié)，然后對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行分布控制。比如在對(duì)系統(tǒng)的構(gòu)成部分進(jìn)行分布控制的過(guò)程中，其控制要點(diǎn)主要包括逆變器控制、控制器控制以及其他組件控制，同時(shí)也需要對(duì)其儲(chǔ)能以及變壓等進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)設(shè)備工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)獲取，所以在這些設(shè)備中都需要進(jìn)行智能監(jiān)控器的設(shè)置。通過(guò)串聯(lián)的方式，用一個(gè)智能監(jiān)控器進(jìn)行所有組件信息的實(shí)時(shí)檢測(cè)，借助于CAN總線以及通信線路對(duì)所有監(jiān)控器進(jìn)行連接，然后通過(guò)自主運(yùn)行形式的計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行控制[7]。將分布控制作為支撐來(lái)進(jìn)行設(shè)備數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理，對(duì)于采集到的異?；蛘呤悄J(rèn)程序運(yùn)行等，都可以借助于計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行相應(yīng)指令的發(fā)布，這樣便實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)行。

3.2 分布式控制系統(tǒng)在機(jī)器訓(xùn)練中的應(yīng)用

在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，機(jī)器訓(xùn)練結(jié)果將會(huì)對(duì)分布及時(shí)控制效果產(chǎn)生直觀性的影響作用[8]。比如在進(jìn)行故障處理過(guò)程中，如果光伏發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)了異常，其背部的溫度和電流等參數(shù)都將有所變化，而分布式控制系統(tǒng)對(duì)這種變化的實(shí)時(shí)捕捉就是機(jī)器訓(xùn)練以及故障分析的基礎(chǔ)。

3.3 分布式控制系統(tǒng)核心技術(shù)的應(yīng)用

在分布式控制系統(tǒng)中，核心技術(shù)主要包括智能技術(shù)、傳感器技術(shù)以及有線通信技術(shù)等。其中，智能技術(shù)主要包括計(jì)算機(jī)以及機(jī)器訓(xùn)練等的技術(shù)，傳感器等的這些技術(shù)需要借助于集成設(shè)備以及第三方服務(wù)來(lái)進(jìn)行獲取。在分布式控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用中，通信系統(tǒng)合理選擇是系統(tǒng)效用的展示要點(diǎn)。就光伏發(fā)電系統(tǒng)而言，有線通信和無(wú)線通信技術(shù)都可以應(yīng)用，但是通過(guò)相關(guān)的試驗(yàn)與研究發(fā)現(xiàn)，相比較無(wú)線通信技術(shù)而言，有線通信技術(shù)對(duì)于電磁干擾有著更好的抵抗能力，可以讓信號(hào)得到更好的傳輸。另外，借助于CAN總線技術(shù)，也可以有效保障各個(gè)智能監(jiān)控器信息傳輸?shù)挠行?，避免信?hào)之間產(chǎn)生相互影響的情況，以此來(lái)有效保障各種運(yùn)行參數(shù)以及控制指令的傳輸效果，確保整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著當(dāng)今新能源技術(shù)的不斷發(fā)展，光伏發(fā)電技術(shù)在我國(guó)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。隨著光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，傳統(tǒng)的火力發(fā)電技術(shù)開(kāi)始逐漸被取代，這樣不僅有效滿足了當(dāng)今社會(huì)的實(shí)際用電需求，也實(shí)現(xiàn)了資源的有效節(jié)約和環(huán)境的良好保護(hù)。而在光伏發(fā)電技術(shù)的具體應(yīng)用過(guò)程中，分布式控制技術(shù)可以發(fā)揮出充分的作用與優(yōu)勢(shì)。通過(guò)分布式控制系統(tǒng)的合理應(yīng)用，可以對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)中的各個(gè)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行分布控制與實(shí)時(shí)處理。在此過(guò)程中，分布式控制系統(tǒng)可以根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況和運(yùn)行需求來(lái)進(jìn)行各項(xiàng)設(shè)備參數(shù)的實(shí)時(shí)調(diào)整，同時(shí)也可以對(duì)系統(tǒng)中的設(shè)備運(yùn)行異常情況做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和告警，讓運(yùn)維管理人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的運(yùn)行異常，并及時(shí)對(duì)其進(jìn)行處理，最大限度地避免光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)備故障，保障系統(tǒng)的良好穩(wěn)定運(yùn)行。