太陽能光伏發(fā)電無線監(jiān)控系統(tǒng)探討

向 韜，孫杰臣

（揚州大學(xué)廣陵學(xué)院，江蘇 揚州 225000）

太陽能光伏發(fā)電是當(dāng)前新能源產(chǎn)業(yè)中非常重要的一個，它是利用太陽能電池實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，再將電能通過直流電轉(zhuǎn)換成符合使用規(guī)定的交流電。光伏發(fā)電符合低碳經(jīng)濟的發(fā)展要求，是我們新能源產(chǎn)業(yè)中的關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)之一。另外，光伏發(fā)電的優(yōu)勢也十分明顯，它無污染、安全、可靠、資源比較豐富、安裝十分方便，因此，太陽能光伏發(fā)電在世界范圍內(nèi)被廣泛使用。

太陽能光伏發(fā)電受場地限制的情況比較少，空曠的場地和沙漠、房屋頂?shù)榷伎梢园惭b設(shè)備，而從分布形式來看，主要有集中分布和多點離散分布等。太陽能光伏發(fā)電的重點和難點是在對設(shè)備的監(jiān)控上，需要對所涉及的設(shè)備進行跟蹤監(jiān)控，獲取設(shè)備運行的數(shù)據(jù)信息，進而保障設(shè)備的健康運行。因此，相關(guān)部門要加強對光伏電站的監(jiān)控，以保證光伏發(fā)電無線監(jiān)控系統(tǒng)的運行安全。

1 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)主要包括以下幾部分：①太陽電池板陣列。這是太陽能光伏發(fā)電的關(guān)鍵部分，太陽電池是將光能轉(zhuǎn)換成電能的關(guān)鍵，然后通過電池串并聯(lián)可以有效擴大電流電壓，進而為電能的輸出提供基礎(chǔ)。②逆變器。這是在太陽能電池板陣列中將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的主要設(shè)備。③跟蹤裝置。該裝置主要調(diào)節(jié)電池板和太陽的位置，確保電池板能夠充分利用太陽能。④蓄能裝置。這是太陽能光伏發(fā)電的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，當(dāng)沒有陽光時，蓄能裝置是十分重要的，儲能裝置可以在缺乏光源的時候為設(shè)備運行提供能源。⑤監(jiān)控系統(tǒng)。這也是太陽能光伏發(fā)電的重要設(shè)備，它對整個發(fā)電系統(tǒng)的運行狀況進行實時監(jiān)管，以保障發(fā)電系統(tǒng)的健康運行。這些設(shè)備的和系統(tǒng)的設(shè)置會根據(jù)實際情況進行相應(yīng)的調(diào)整，并不是所有的太陽能光伏發(fā)電都需要這些設(shè)備，如果不需要跟蹤裝置也可以不設(shè)置。

2 太陽能光伏發(fā)電無線監(jiān)控系統(tǒng)

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行需要一定的監(jiān)控，無線監(jiān)控系統(tǒng)是當(dāng)前主流的監(jiān)控系統(tǒng)之一。運用無線監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)對發(fā)電系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)的采集和運行狀態(tài)的監(jiān)管，及時調(diào)整太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行參數(shù)，以保障太陽能發(fā)電系統(tǒng)的運行安全?，F(xiàn)階段，在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)管方面還存在一些問題，需要進一步優(yōu)化相關(guān)內(nèi)容。

2.1 傳感器與執(zhí)行機構(gòu)層

傳感器與執(zhí)行機構(gòu)層是無線監(jiān)控系統(tǒng)的首要層次，環(huán)境數(shù)據(jù)傳感器、站點數(shù)據(jù)傳感器與逆變器等系統(tǒng)的連接，能夠及時將這些信息傳遞給管理人員，管理人員通過分析這些信息來判斷太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行狀況。

傳感器與執(zhí)行機構(gòu)層是系統(tǒng)第一層。該層的環(huán)境數(shù)據(jù)傳感器、逆變器、站點數(shù)據(jù)傳感器和執(zhí)行機構(gòu)通過各從站與現(xiàn)場總線相連接。太陽能光伏發(fā)電站的正常運行需要多設(shè)備系統(tǒng)的支持，需要多組發(fā)電單元，發(fā)電單元的組成是太陽電池板和跟蹤裝置共同構(gòu)成的。同時，還要掌握電池組的相關(guān)信息，比如溫度、輸出電壓、輸出電流等，這些信息的收集是通過各站點數(shù)據(jù)傳感器完成的。逆變器也是太陽電池板發(fā)電的重要裝置之一，它實現(xiàn)了直流電向交流電的轉(zhuǎn)換。在選擇逆變器時，要結(jié)合電站功率的大小，在設(shè)置上可以采用單臺或多臺的形式。逆變器也是數(shù)據(jù)輸出的重要設(shè)備之一，通過逆變器可以傳輸單日發(fā)電量、總發(fā)電量、功率因數(shù)等信息，以便工作人員全面監(jiān)控太陽能光伏發(fā)電設(shè)備。

2.2 PLC現(xiàn)場監(jiān)控層

PLC現(xiàn)場監(jiān)控層也是太陽能光伏發(fā)電無線監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，通過接入模塊、PLC控制器、操作屏和GPRS無線傳輸模塊，可以實現(xiàn)對太陽跟蹤裝置的全面控制，進而保障太陽跟蹤裝置的順利運行。對于太陽跟蹤方法，有不同方法可供選擇，而光感跟蹤和時間跟蹤是2種主要的方法。將光感跟蹤與時間跟蹤相結(jié)合，能夠更好地掌握天氣變化情況，進而確定跟蹤方式，保障對光源的采集。PLC現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)的順利運行與控制方法有密切的關(guān)系，在實際工作中，不僅要設(shè)置主處理器單元，還要設(shè)置備用處理器單元，防止主處理器單元失效的情況發(fā)生，進而更好地保障太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的健康運行。

2.3 遠程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控層

遠程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控層也是十分重要的，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實現(xiàn)對太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化控制，及時排查故障信息，同時，通過互聯(lián)網(wǎng)可以實現(xiàn)對運行數(shù)據(jù)的采集，修改相關(guān)參數(shù)，利用信號警報流程實現(xiàn)對系統(tǒng)的實時監(jiān)視。另外，通過互聯(lián)網(wǎng)還可以實現(xiàn)對太陽能光伏發(fā)電整個運行過程的監(jiān)管，這是互聯(lián)網(wǎng)與客戶端結(jié)合所產(chǎn)生的控制效果。遠程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控階段的另一大特點是，組態(tài)控制服務(wù)器采用冗余設(shè)計，通過該設(shè)計可以實現(xiàn)2臺服務(wù)器同時工作，這樣既能實現(xiàn)相互監(jiān)控，又能保障客戶端的正常運行，一旦某個設(shè)備發(fā)生故障，另一個設(shè)備也能起到很好的替代作用，及時對數(shù)據(jù)進行采集和歸檔，有效恢復(fù)故障期的數(shù)據(jù)。

3 結(jié)束語

太陽能光伏發(fā)電是我國能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向，同時，它也符合低碳環(huán)保的經(jīng)濟發(fā)展理念。近年來，我國在太陽能光伏發(fā)電項目上也進行了一定的研發(fā)和投入，取得了一定的成績。無線監(jiān)控系統(tǒng)是對太陽能光伏發(fā)電運行狀況的控制系統(tǒng)之一，通過該系統(tǒng)可以及時掌握太陽能光伏發(fā)電的運行狀況，及時排查太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中的故障和潛在問題，以保障設(shè)備的健康運行，從而推動我國太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展。

［1］吳銘.太陽能光伏發(fā)電無線遠程監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計［J］.文摘版：工程技術(shù)，2015（53）：169.

［2］孫彥祥，馬葉革.太陽能光伏發(fā)電中跟蹤控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計［J］.工業(yè)設(shè)計，2015（4）：100.

［3］周立峰，肖章，宋百姓.太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)在建筑供配電中的應(yīng)用研究［J］.城市建設(shè)理論研究（電子版），2015（20）.