光伏发电并网系统自动监测与控制--修改.docx

光伏发电系统自动监测与控制摘要：光伏发电系统是采利用光生伏特效应将太阳能直流电转换成交流电的发电系统，可分为独立式光伏发电系统和并网光伏发电系统。本文主要对分布式并网光伏发电系统的自动监测和控制进行了设计和研究。分布式并网光伏发电系统是通过太阳能电池阵列产生的直流电通过光伏并网逆变器转换为与大电网相同相位与频率的220V或380v正弦交流电，然后并入大电网。光伏发电系统组成的微网和大电网是双向交换，通过大电网来调节分布式并网光伏发电系统不足和多余的电力，使系统可靠的输出稳定、波形良好的正弦交流电。关键字：光伏发电；自动监测；逆变器；大电网；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; 随着人们对能源需求的提高，传统的火力等发电模式已经不再受人青睐。一方面是由于环境逐渐恶劣，全球变暖的压力增大；另一方面则是低碳理念的提出和人们对可再生能源的关注。光伏发电的高速发展和太阳能电池板的成本下降使光伏发电大规模投入人们生产生活成为可能。光伏发电的原理是光生伏特效应，利用太阳能电池板将太阳能转换为电势能，通过逆变器将产生的直流电转换为220V或380V的正弦交流电。 光伏发电系统可分为单独光伏发电和并网光伏发电，单从投资建设来计算，并网光伏发电成本比单独光伏发电成本少1/4。并网光伏发电是构建光伏发电系统的微网，然后接入到大电网中去，光伏发电微网和大电网双向传输，一方面提高了光伏发电系统的稳定，提高了电能输出质量，另一方面，这种系统架构不但降低成本，而且是和光伏发电大规模的投入和建设，是光伏发电系统走进平民百姓生活的重要途径。然而随着并网发电系统接入大电网的数量增多，对大电网的稳定和安全、电能质量也造成了一定的冲击。国家政府对光伏发电系统的法律法规的完善和对地方光伏发电用户的技术支持成为了目前亟待解决的问题。1 并网光伏发电的系统结构通常情况下，太阳能电池阵列、逆变器、控制器、直流配电柜、交流配电柜、蓄电池是光伏发电系统的常见组成部分，并网光伏发电系统如图1所示。并网光伏发电系统的前提条件式光伏发电系统构成的微网输出的正弦电流的相位和频率与大电网相位和频率基本相同，根据相关标准，并网的正弦波形总谐波畸变率（THD）应小于百分之五。并网光伏发电系统可分为集中式并网发电系统和分布式并网发电系统两种。图1.光伏发电系统结构示意图集中式光伏发电并网系统的主要特点是它构成的微网和大电网是单向的，经逆变器处理后的380V正弦交流电直接升压入网，升压变比为0.4/10.5KV，这种形式适用于大规模的并网发电系统。分布式光伏发电系统则是将产生的电能传输到用电设备上、多余和不足的电力通过接入大电网来进行宏观调控，这种双向传输模式适合小规模的或单户居民的发电。3光伏发电的自动监控与控制3.1 光伏发电系统的自动监测 光伏发电系统的自动监测通过远程智能终端和主站的相互通信来实现。光伏发电用户和普通用户有所区别，普通用户只有一块电表，通过统计此用户的电能示值来计算此用户每月的电费。而光伏发电用户是独立于专公变和低压居民用户之外的用户类型。单从物理结构来说，光伏发电用户使用两块电表，一块是低压居民用户表，这和普通的居民用户一致，来计算此居民使用了多少电量；而另一块是关口计量表，来计算此用户的发电量。光伏发电用户现场电表和集中器的通信使用zigbee通信协议，将两块表的数据传送到集中器，然后集中器利用内置的GPRS通信模块将数据送到主站数据库中。使用发电量、用电量和召测上来的一些用户参数，通过存储过程每天自动的计算出此用户的并网电量和上网电量。另外集中器会对电表送上来的数据有一定周期的保存，以此来实现此光伏发点用户的历史统计和监测。图2.用电采集系统结构图3.2逆变器原理介绍 逆变器是把直流电能转换成交流电能的装置，一般由控制逻辑、逆变桥和滤波电路组成。光伏逆变器，又称并网逆变器。与普通的逆变装置有所不同的是它内置了自动加载RLG负载的试验功能和智能提示功能。本次设计采用的三晶（SAJ）光伏逆变器是广州三晶电气公司生产的一种电能转换设备，它支持RS485、以太网和蓝牙三种通讯方式，具有孤岛防护技术。该设备具有良好的拓展性，能量转换效率高达97%以上。它支持单相的交流转换，也支持三相的交流转换，具有配套的光伏数据采集器和光伏监控软件。完全满足了光伏发电系统的自动监测和控制的需求。图3. SAJ逆变器原理示意图如图3所示 太阳能电池板的直流电能由左侧汇入直流滤波装置里面。滤波装置使用电感原理将电能中的一些“杂质”清除，然后送入升压装置。直流电升压到逆变器所需的值，与升压模块相连的MPPT装置是跟上直流电能，保证直流电尽可能的被逆变器所使用。逆变模块采用的全桥逆变，将直流电逆变交流电压和电流。安全继电器负责检查逆变器的运行情况，当出现异常时继电器会自动跳闸，以此来保护逆变器内部的元件不受损坏。3.3 光伏发电系统的控制 本次研究采用的光伏阵列工作点的跟踪控制的MPPT原理。MPPT在目前大规模光伏建设中比较广泛， 它通过改变光伏发电系统的实时工作状态来跟踪系统的最大工作点，从而实现系统的输出最大化，这种自动寻找最优工作点的方法具有良好的动态性，目前常见的有“上升”法、干扰观察法、电导增量法等。另外对于并网逆变器来说，必须具备孤岛效应监测装置。当出现孤岛效应时并网逆变器必须快速准确的做出判断，并且切除并网逆变器。孤岛效应的检测可分为主动式检测和被动式检测。被动式检测是通过采集逆变的状态等参数来判断光伏发电系统是否存在故障；而主动式检测是通过对逆变器注入周期性的干扰信号来判断光伏发电系统是否存在故障。4 总结 近年来光伏发电技术得到了高速的发展，但是仍然存在很多技术上的不成熟。如当一个微网中有多个逆变装置同时并网时，对广泛发电系统的并网通信和协同控制又提出了挑战。另外相关政府部门也要规范光伏发电用户的上网电能质量，最大程度的降低最大电网的影响。其次国家也要对地方光伏发电技术提供技术上的支持，统一标准，这样才能实现大规模光伏发电的建设，可持续发展，造福人类。参考文献：1 刘朝永.太阳能光伏与建筑一体化技术探讨 J 建筑电气2014-11-252 赵娜，李斌，谢卫彬. 基于STM