光伏发电系统性能优化及远程智能控制关键技术与应用

光伏发电系统性能优化及远程智能控制关键技术与应用

颜世涛

国电电力宁夏新能源开发有限公司 宁夏银川 750001

摘要：光伏发电行业目前发展迅速，保证了大量的企业生产，从而满足社会各方面用户的高用电量需求，快速推动城乡发电产业进程。文章重点论述了一种基于PLC分布式光伏发电的智能化控制系统，简述了它的软硬件设计过程及相关技术要点。

关键词：分布式光伏发电控制系统；PLC；并网发电；软硬件设计

1 PLC分布式光伏发电控制系统的设计概述

1.1分布式光伏发电控制系统

分布式光伏发电控制系统成功契合了新能源电子产业技术内容，它其中的光伏工程技术、信息化运维集成技术都是目前电力领域中的尖端技术，且系统本身基于太阳能光伏发电应用系统而建立，能够满足发电原理优化、性能特性整合，处处体现分布式电源发电技术、传感技术、信息通信技术、仿真规划模拟技术、能源管控技术优势。从技术层面讲，分布式光伏发电系统中所包含的软件平台与硬件平台各自拥有较多模块，像硬件平台中的供能模块、控制模块、智能离网微逆变模块、环境感知模块、通信模块、数据采集模块等等。而软件平台中则主要包含了光伏分布式智能运维系统以及分布式光伏仿真软件。就以集中控制模块为例，目前的分布式光伏发电控制系统中主要采用到了光伏单轴供电系统、离网光伏发电系统以及并网光伏发电系统等等。模块中的所有分支系统都通过PLC实现对继电器、接触器的有效控制，保证光伏系统能够安全稳定、可靠有效运行与被控制。

另外，系统中还包括了离网光伏发电系统、并网光伏发电系统、通信模块等等，它们都能与PLC系统构建联系，尤其是通信模块中的1个采集器和2个LoRa通信模块与光照度模块都能够通过交换机与PLC、光伏监控模块相关联，建立多主体的电信号独享通路展开通信过程，基于发送和接受采集感知单元数据实现系统模块技术应用优化，构建基于数据发送端、数据接收采集端的单元数据体系。它能够接收来自于超远距离的无线传输方案内容数据，同时也能接收RS-485通信模块数据内容，并可尝试接入到力控组态软件中，如此即可实现对数据的远程采集、传播与收集存储。该系统中，基于RS-485通信方式的数据内容稳定、可靠且快速，可保证逆变器数据合理传输到分布式光伏运维软件中，实现系统技术应用优化。

1.2分布式光伏发电控制系统中的PLC技术应用概述

首先就拥有非常稳定的输出功率，它能够大幅度减少设备在使用过程中出现各种问题的可能性。不过考虑到分布式光伏发电系统在使用过程中功率输出效率较快，因此逆变器在该过程中所承受的压力巨大，特别是伴随电量的增大，可能会导致各种问题出现，例如设备相互干扰问题，这会严重影响到分布式光伏发电控制系统的有效使用。而此时就要利用PLC对光伏分布式发电系统中的过电流进行针对性保护，保证系统始终处于稳定运行状态中。具体来说，这里主要还是基于PLC系统技术，对分布式光伏发电控制系统进行二次设计，保证系统本身满足配电网发展需求。

1.3 PLC分布式光伏发电系统的基本构造

基于信息化运维等集成技术设计相关思路，在性能特性表现方面整合了分布式能源发电技术、传感技术、信息通信技术等等先进技术内容，在能源管控与仿真规划集成方面也有较大优势。从分布式光伏发电系统的基本结构构造上来看，它的集中控制模块主要采用了FX5U-64MR、光伏单轴供电系统、并网光伏发电系统等等，再通过PLC实现总控，对接触器、继电器进行有效控制进而实现光伏系统稳定、可靠、有效控制操作。另外它还配备了离网光伏发电系统，这是一种通过太阳能辐射光能转换电能的装置，它能通过光伏控制器将产生的光能直接转换为电能，再通过光伏控制器将产生的电能直接转换到电能装置中。这里主要利用交流逆变器转换交流电能，再为交流负载供电，所以光伏电池板所发电可即发即用，保证蓄电池等储能装置实现对电能的合理存储。离网光伏发电系统的核心就是光伏控制器，光伏控制器可通过逆变发电系统避免储电池过充电保护情况发生。

2 PLC分布式光伏发电控制系统的软件设计应用与技术要点

PLC分布式光伏发电控制系统中的软件系统设计是重中之重，它可帮助系统实现单轴光伏发电系统有效控制，同时也能为光伏发电项目系统提供离线控制，保证并网发电控制系统控制到位。一般来说，并网发电控制系统控制中就涵盖了市电输入系统、继电器输入系统、接触器独立控制系统等等，不同系统之间是存在功能制约的，且它们相互之间的逻辑关系明确，主要利用到PLC可编程控制器来实现系统关联与功能应用优化。纵观整个软件系统设计，首先要求它能够执行结构化程序，快速写入所需要的FBD/LD以及ST语言内容。比如说采用单轴光伏系统控制可满足非垂直状态下的输配电限位调整，在调整后快速返回垂直位置停止系统电位运行。另外在软件设计中也围绕FBD/LD语言组建了全新的图形化语言编辑器，在设计过程中自由配置部件内容，快速连接即可创建程序内容，清晰现实执行程序。另外在I/O软件设备配置方面选择通信地址与COM口进行合理设置，同样利用到PLC数据设备仪表内容，保证做到离网逆变器有效调控，为后期设置实时数据库创造有利条件，保证分布式光伏发电控制系统实时展开数据交互过程，同时其内部参数也能满足对应设计条件。

3 PLC分布式光伏发电控制系统的硬件设计应用与技术要点

3.1硬件输入设计

分布式光伏发电系统的输入信号一般存在两类。第一类是指具有指令性质的输入信号，再一类是指基于保护和位置的输入信号。前者指令性质的输入信号主要通过按钮键盘完成操作过程，同时它也提供另外一种人力控制操作界面。从整体设计布局看来，它主要基于全局保护和位置输入信号两点来建立单轴系统，其中还专门设计了两个专属的阳光传感器模块和5个接近式开关模块，通过它们来实现对分布式光伏发电控制系统的有效操作。

3.2硬件输出设计

除两种输入设计以外，还有硬件输出设计，它主要基于分布式光伏发电系统输出电力，由5个接触器和10个继电器共同完成。因此在分布式光伏发电控制系统中会专门配备PLCI/O分配表，它与继电器、接触器等等配合操作，专门设计了从X0～X6、Y0～Y6的多个I/O地址，这些地址分别代表了系统中的不同分支模块内容，其中就包括了急停按钮、光纤传感器、接触器KA1～KA6线圈，主要利用它们控制系统输配电状态，同时也能控制控制器光伏的控制器输入、输出过程。保证系统运行绝对安全。

结语：

除上述内容外，还要对分布式光伏发电控制系统的温湿度、光照度以及实时运行状态等等进行分析，基于PLC系统技术对离网光伏发电系统、并网光伏发电系统的工作情况进行实时动态分析与技术管控，利用远程通信功能保证系统中所有功能都能客观显示在HMI控制界面上，实现HMI人机界面与设备之间的双向功能操作与机能显示控制。从整体来讲，基于PLC的分布式光伏发电系统在经过前期调试测控，再进行有针对性的软件设计与硬件设计后，可保证系统应用功能到位，也满足了远程控制要求，基本达到了设备系统预期设计目标。

参考文献：

[1]任超,唐亮,张雅希.基于PLC分布式光伏发电控制系统的设计[J].南方农机,2019(17):148.

[2]段春艳,冯泽君,许继源,等.光伏电站运维机器人系统的设计与制作[J].电子

世界,2019(1):125-127.