光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)與控制--修改.docx

光伏發(fā)電系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)與控制摘要：光伏發(fā)電系統(tǒng)是采利用光生伏特效應(yīng)將太陽(yáng)能直流電轉(zhuǎn)換成交流電的發(fā)電系統(tǒng)，可分為獨(dú)立式光伏發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。本文主要對(duì)分布式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制進(jìn)行了設(shè)計(jì)和研究。分布式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)是通過(guò)太陽(yáng)能電池陣列產(chǎn)生的直流電通過(guò)光伏并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換為與大電網(wǎng)相同相位與頻率的220V或380v正弦交流電，然后并入大電網(wǎng)。光伏發(fā)電系統(tǒng)組成的微網(wǎng)和大電網(wǎng)是雙向交換，通過(guò)大電網(wǎng)來(lái)調(diào)節(jié)分布式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)不足和多余的電力，使系統(tǒng)可靠的輸出穩(wěn)定、波形良好的正弦交流電。關(guān)鍵字：光伏發(fā)電；自動(dòng)監(jiān)測(cè)；逆變器；大電網(wǎng)；Abstract: Photovoltaic power generation system is born v effect by using light to convert solar direct current (dc) to alternating current (ac) power generation system, can be divided into independent photovoltaic power systems and grid photovoltaic power generation systems.This article mainly discusses the automatic monitoring and control of distributed grid photovoltaic power generation system has carried on the design and research.Distributed grid photovoltaic power generation system is generated by the solar cell array is converted to direct current (dc) through the photovoltaic (pv) grid inverter and big power grid of the same phase and frequency sinusoidal ac 220 v or 380 v, and then into the power grid.Micro networks of photovoltaic power generation systems and power grid is a two-way exchange, will adjust through large grid distributed grid photovoltaic power generation systems and redundant power, make the system reliable stable output and good waveform sinusoidal alternating current.Keywords: photovoltaic (pv) power generation;Automatic monitoring;Inverter;Large power grid; 隨著人們對(duì)能源需求的提高，傳統(tǒng)的火力等發(fā)電模式已經(jīng)不再受人青睞。一方面是由于環(huán)境逐漸惡劣，全球變暖的壓力增大；另一方面則是低碳理念的提出和人們對(duì)可再生能源的關(guān)注。光伏發(fā)電的高速發(fā)展和太陽(yáng)能電池板的成本下降使光伏發(fā)電大規(guī)模投入人們生產(chǎn)生活成為可能。光伏發(fā)電的原理是光生伏特效應(yīng)，利用太陽(yáng)能電池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電勢(shì)能，通過(guò)逆變器將產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為220V或380V的正弦交流電。 光伏發(fā)電系統(tǒng)可分為單獨(dú)光伏發(fā)電和并網(wǎng)光伏發(fā)電，單從投資建設(shè)來(lái)計(jì)算，并網(wǎng)光伏發(fā)電成本比單獨(dú)光伏發(fā)電成本少1/4。并網(wǎng)光伏發(fā)電是構(gòu)建光伏發(fā)電系統(tǒng)的微網(wǎng)，然后接入到大電網(wǎng)中去，光伏發(fā)電微網(wǎng)和大電網(wǎng)雙向傳輸，一方面提高了光伏發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定，提高了電能輸出質(zhì)量，另一方面，這種系統(tǒng)架構(gòu)不但降低成本，而且是和光伏發(fā)電大規(guī)模的投入和建設(shè)，是光伏發(fā)電系統(tǒng)走進(jìn)平民百姓生活的重要途徑。然而隨著并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)接入大電網(wǎng)的數(shù)量增多，對(duì)大電網(wǎng)的穩(wěn)定和安全、電能質(zhì)量也造成了一定的沖擊。國(guó)家政府對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的法律法規(guī)的完善和對(duì)地方光伏發(fā)電用戶(hù)的技術(shù)支持成為了目前亟待解決的問(wèn)題。1 并網(wǎng)光伏發(fā)電的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通常情況下，太陽(yáng)能電池陣列、逆變器、控制器、直流配電柜、交流配電柜、蓄電池是光伏發(fā)電系統(tǒng)的常見(jiàn)組成部分，并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)如圖1所示。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的前提條件式光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成的微網(wǎng)輸出的正弦電流的相位和頻率與大電網(wǎng)相位和頻率基本相同，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并網(wǎng)的正弦波形總諧波畸變率（THD）應(yīng)小于百分之五。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)可分為集中式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)兩種。圖1.光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖集中式光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是它構(gòu)成的微網(wǎng)和大電網(wǎng)是單向的，經(jīng)逆變器處理后的380V正弦交流電直接升壓入網(wǎng)，升壓變比為0.4/10.5KV，這種形式適用于大規(guī)模的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)則是將產(chǎn)生的電能傳輸?shù)接秒娫O(shè)備上、多余和不足的電力通過(guò)接入大電網(wǎng)來(lái)進(jìn)行宏觀調(diào)控，這種雙向傳輸模式適合小規(guī)模的或單戶(hù)居民的發(fā)電。3光伏發(fā)電的自動(dòng)監(jiān)控與控制3.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動(dòng)監(jiān)測(cè) 光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)通過(guò)遠(yuǎn)程智能終端和主站的相互通信來(lái)實(shí)現(xiàn)。光伏發(fā)電用戶(hù)和普通用戶(hù)有所區(qū)別，普通用戶(hù)只有一塊電表，通過(guò)統(tǒng)計(jì)此用戶(hù)的電能示值來(lái)計(jì)算此用戶(hù)每月的電費(fèi)。而光伏發(fā)電用戶(hù)是獨(dú)立于專(zhuān)公變和低壓居民用戶(hù)之外的用戶(hù)類(lèi)型。單從物理結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，光伏發(fā)電用戶(hù)使用兩塊電表，一塊是低壓居民用戶(hù)表，這和普通的居民用戶(hù)一致，來(lái)計(jì)算此居民使用了多少電量；而另一塊是關(guān)口計(jì)量表，來(lái)計(jì)算此用戶(hù)的發(fā)電量。光伏發(fā)電用戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)電表和集中器的通信使用zigbee通信協(xié)議，將兩塊表的數(shù)據(jù)傳送到集中器，然后集中器利用內(nèi)置的GPRS通信模塊將數(shù)據(jù)送到主站數(shù)據(jù)庫(kù)中。使用發(fā)電量、用電量和召測(cè)上來(lái)的一些用戶(hù)參數(shù)，通過(guò)存儲(chǔ)過(guò)程每天自動(dòng)的計(jì)算出此用戶(hù)的并網(wǎng)電量和上網(wǎng)電量。另外集中器會(huì)對(duì)電表送上來(lái)的數(shù)據(jù)有一定周期的保存，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)此光伏發(fā)點(diǎn)用戶(hù)的歷史統(tǒng)計(jì)和監(jiān)測(cè)。圖2.用電采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3.2逆變器原理介紹 逆變器是把直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能的裝置，一般由控制邏輯、逆變橋和濾波電路組成。光伏逆變器，又稱(chēng)并網(wǎng)逆變器。與普通的逆變裝置有所不同的是它內(nèi)置了自動(dòng)加載RLG負(fù)載的試驗(yàn)功能和智能提示功能。本次設(shè)計(jì)采用的三晶（SAJ）光伏逆變器是廣州三晶電氣公司生產(chǎn)的一種電能轉(zhuǎn)換設(shè)備，它支持RS485、以太網(wǎng)和藍(lán)牙三種通訊方式，具有孤島防護(hù)技術(shù)。該設(shè)備具有良好的拓展性，能量轉(zhuǎn)換效率高達(dá)97%以上。它支持單相的交流轉(zhuǎn)換，也支持三相的交流轉(zhuǎn)換，具有配套的光伏數(shù)據(jù)采集器和光伏監(jiān)控軟件。完全滿(mǎn)足了光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制的需求。圖3. SAJ逆變器原理示意圖如圖3所示 太陽(yáng)能電池板的直流電能由左側(cè)匯入直流濾波裝置里面。濾波裝置使用電感原理將電能中的一些“雜質(zhì)”清除，然后送入升壓裝置。直流電升壓到逆變器所需的值，與升壓模塊相連的MPPT裝置是跟上直流電能，保證直流電盡可能的被逆變器所使用。逆變模塊采用的全橋逆變，將直流電逆變交流電壓和電流。安全繼電器負(fù)責(zé)檢查逆變器的運(yùn)行情況，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)繼電器會(huì)自動(dòng)跳閘，以此來(lái)保護(hù)逆變器內(nèi)部的元件不受損壞。3.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制 本次研究采用的光伏陣列工作點(diǎn)的跟蹤控制的MPPT原理。MPPT在目前大規(guī)模光伏建設(shè)中比較廣泛， 它通過(guò)改變光伏發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)來(lái)跟蹤系統(tǒng)的最大工作點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的輸出最大化，這種自動(dòng)尋找最優(yōu)工作點(diǎn)的方法具有良好的動(dòng)態(tài)性，目前常見(jiàn)的有“上升”法、干擾觀察法、電導(dǎo)增量法等。另外對(duì)于并網(wǎng)逆變器來(lái)說(shuō)，必須具備孤島效應(yīng)監(jiān)測(cè)裝置。當(dāng)出現(xiàn)孤島效應(yīng)時(shí)并網(wǎng)逆變器必須快速準(zhǔn)確的做出判斷，并且切除并網(wǎng)逆變器。孤島效應(yīng)的檢測(cè)可分為主動(dòng)式檢測(cè)和被動(dòng)式檢測(cè)。被動(dòng)式檢測(cè)是通過(guò)采集逆變的狀態(tài)等參數(shù)來(lái)判斷光伏發(fā)電系統(tǒng)是否存在故障；而主動(dòng)式檢測(cè)是通過(guò)對(duì)逆變器注入周期性的干擾信號(hào)來(lái)判斷光伏發(fā)電系統(tǒng)是否存在故障。4 總結(jié) 近年來(lái)光伏發(fā)電技術(shù)得到了高速的發(fā)展，但是仍然存在很多技術(shù)上的不成熟。如當(dāng)一個(gè)微網(wǎng)中有多個(gè)逆變裝置同時(shí)并網(wǎng)時(shí)，對(duì)廣泛發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)通信和協(xié)同控制又提出了挑戰(zhàn)。另外相關(guān)政府部門(mén)也要規(guī)范光伏發(fā)電用戶(hù)的上網(wǎng)電能質(zhì)量，最大程度的降低最大電網(wǎng)的影響。其次國(guó)家也要對(duì)地方光伏發(fā)電技術(shù)提供技術(shù)上的支持，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，這樣才能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模光伏發(fā)電的建設(shè)，可持續(xù)發(fā)展，造福人類(lèi)。參考文獻(xiàn)：1 劉朝永.太陽(yáng)能光伏與建筑一體化技術(shù)探討 J 建筑電氣2014-11-252 趙娜，李斌，謝衛(wèi)彬. 基于STM