摘要：出于保護(hù)環(huán)境的考慮以及全球面臨的能源短缺現(xiàn)狀，太陽(yáng)能發(fā)電項(xiàng)目在世界范圍內(nèi)得到了快速發(fā)展。除大型地面發(fā)電站之外，戶用小型光伏發(fā)電項(xiàng)目的建設(shè)得到了政府的多項(xiàng)政策支持，但由于戶用系統(tǒng)分散、光照資源不均等問(wèn)題，需要在數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上，采用軟件監(jiān)測(cè)分析和優(yōu)化系統(tǒng)控制策略，實(shí)現(xiàn)能源管理。

關(guān)鍵詞：新能源；戶用光伏；力控；能源管理

隨著光伏行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，太陽(yáng)能單千瓦發(fā)電成本逐步降低，在經(jīng)濟(jì)性上已經(jīng)能夠與核能發(fā)電、水力發(fā)電展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)。其中分布式光伏發(fā)電可就近消納，減少因遠(yuǎn)距離輸電造成的電能損耗，系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有模塊化設(shè)計(jì)的特性，擴(kuò)展性強(qiáng)，容量可靈活選擇，是光伏扶貧項(xiàng)目的首要選擇。而在地面集中式光伏電站資源逐漸稀缺的情況下，有效利用企業(yè)閑置的廠房、商業(yè)建筑表層等資源建屋頂電站，集約利用農(nóng)業(yè)設(shè)施等實(shí)行農(nóng)光或漁光互補(bǔ)，也可進(jìn)一步拓展光伏發(fā)電市場(chǎng)。

1 戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)

小型戶用光伏電站主要由光伏電池陣列、匯流箱、逆變柜、交流配電柜等組成，以50平方米可用屋頂面積來(lái)測(cè)算，裝機(jī)容量5千瓦，安裝費(fèi)用約3萬(wàn)元至4萬(wàn)元。由太陽(yáng)能二級(jí)能源地區(qū)一年平均日照1200小時(shí)計(jì)算，年發(fā)電量可達(dá)5000多千瓦時(shí)。目前對(duì)分布式光伏電價(jià)，國(guó)家補(bǔ)貼每千瓦時(shí)0.42元，普通家庭安裝1套系統(tǒng)收回成本時(shí)間為7年至8年，之后15年則是純收益，對(duì)用電量大的高能耗企業(yè)和商業(yè)寫字樓，也更加利于節(jié)省供配電與用電成本。但由于缺乏統(tǒng)一的行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與管理措施，戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量逐年下降。

在“6·30”地面電站補(bǔ)貼下調(diào)之后，分布式光伏成為未來(lái)行業(yè)發(fā)展的主流方向，從政策制定的靈活性、上網(wǎng)電價(jià)水平，乃至電力消納等配套設(shè)施的建設(shè)上都具有優(yōu)勢(shì)，如何提供全站設(shè)備的本地和遠(yuǎn)程運(yùn)行監(jiān)控和管理、視頻監(jiān)控、以及按照規(guī)定的協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，是電站業(yè)主和電網(wǎng)公司所共同關(guān)心的問(wèn)題?，F(xiàn)有光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)主要從逆變器出發(fā)，對(duì)電站運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括：當(dāng)前總功率、發(fā)電量、二氧化碳減排量、直流電壓、直流電流、直流功率、交流電壓、交流電流、逆變器機(jī)內(nèi)溫度等，同時(shí)獲取電站中的其它設(shè)備的信息及控制開(kāi)關(guān)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)發(fā)電用電管理。

2 力控能源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)具有通信模塊布置范圍廣闊，設(shè)備線路交錯(cuò)復(fù)雜等特點(diǎn)，而所有光伏逆變器/通信模塊可通過(guò)光纖、以太網(wǎng)、RS485總線等等任意形式連接至主控室的信息采集系統(tǒng)，經(jīng)轉(zhuǎn)換后鏈接三維力控信息采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)光伏系統(tǒng)的監(jiān)控，下圖所示為系統(tǒng)架構(gòu)圖。

系統(tǒng)主界面顯示各戶用光伏發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，如開(kāi)機(jī)、停機(jī)、并網(wǎng)、離網(wǎng)等情況，并顯示逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)，如瞬時(shí)發(fā)電功率、累計(jì)發(fā)電量、輸入輸出的電壓、電流、功率等，將下位機(jī)的數(shù)據(jù)調(diào)入上位機(jī)，必要時(shí)還可以用曲線或圖表的形式直觀地顯示出當(dāng)前狀態(tài)與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。通過(guò)逆變器數(shù)據(jù)的分析對(duì)比可以了解整個(gè)光伏電站的運(yùn)行情況，及時(shí)顯示線路與控制器、逆變器運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生的故障，在報(bào)警時(shí)，能顯示出故障的類型及發(fā)生時(shí)間，以便運(yùn)行人員及時(shí)處理及消除故障，保證光伏逆變器/通信模塊的安全和持續(xù)運(yùn)行。

以三峽電力職業(yè)學(xué)院工業(yè)中心屋頂電站為例，學(xué)校引進(jìn)南京康尼公司KNT風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)裝置，使用工控一體機(jī)對(duì)風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、逆變系統(tǒng)分別進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，同時(shí)與西門子s7-200PLC及電池管理系統(tǒng)BMS通訊，采集運(yùn)行狀態(tài)，由匯編語(yǔ)言代替梯形圖搭建監(jiān)開(kāi)關(guān)控制程序，實(shí)現(xiàn)充放電自動(dòng)控制與離并網(wǎng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換，提高系統(tǒng)使用效率與安全性。系統(tǒng)具有運(yùn)行數(shù)據(jù)的定時(shí)打印和人工即時(shí)打印以及故障自動(dòng)記錄的功能，可隨時(shí)查看歷史記錄情況。

2 結(jié)論

在基于力控的光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺(tái)上，搭建能源管理系統(tǒng)組態(tài)界面，可實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)直觀顯示、發(fā)電量統(tǒng)計(jì)與報(bào)表核算等功能，滿足用戶中心數(shù)據(jù)庫(kù)的要求。在進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和控制時(shí)，保證了光伏數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和可靠性。

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作者簡(jiǎn)介：熊京晶（1990.07-），女，漢族，湖北宜昌，助教，本科學(xué)士，主要從事新能源應(yīng)用技術(shù)教學(xué)與光伏發(fā)電研究endprint