太陽能光伏發(fā)電無線監(jiān)控系統(tǒng)探討

摘 要：隨著我國能源的日益緊張，太陽能光伏發(fā)電成為人們?nèi)找嬷匾暤姆较蛑?，利用太陽能光伏發(fā)電，不僅可以節(jié)約煤炭等不可再生能源，還為環(huán)境保護做出積極貢獻。太陽能光伏發(fā)電站總體上分布較為分散，如何對其監(jiān)控已經(jīng)成為當前太陽能光伏發(fā)電無線監(jiān)測系統(tǒng)研究的熱點。本文針對太陽能光伏發(fā)電無線監(jiān)控系統(tǒng)進行研究，探討了無線電監(jiān)控技術對太陽能發(fā)電的作用，以期推動我國太陽能光伏發(fā)電的發(fā)展。

關鍵詞：光伏發(fā)電；無線監(jiān)控；應用

中圖分類號：TM615 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）15-0062-02

前 言

太陽能光伏發(fā)電是我國新能源產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，利用太陽能電池實現(xiàn)光電轉換，再將直流電轉化為交流電，利用太陽能發(fā)電的最大優(yōu)勢是符合當前情況下低碳、環(huán)保的要求，本身無污染、安全、可靠、而且安裝成本和運營成本較低，已經(jīng)取得了全世界范圍的認識。太陽能光伏發(fā)電在全國已經(jīng)取得了良好的應用，無論是空曠的山區(qū)、沙漠還是屋頂都可以使用。但太陽能發(fā)電的難點在對設備的監(jiān)控，獲取整個設備運行的數(shù)據(jù)信息，進而保障設備的運行，本文就針對太陽能發(fā)電對和無線監(jiān)控系統(tǒng)進行研究。

1 太陽能光伏發(fā)電的系統(tǒng)概述

太陽能光伏發(fā)電主要包括以下幾個方面：①太陽能板，太陽能板是太陽能發(fā)電的關鍵，也是將光能轉換為太陽能的基礎設備，可以是陣列，也可以是單塊板獨立發(fā)電，還可以通過電池的并聯(lián)來實現(xiàn)電流和電壓的擴大，進而輸出高質(zhì)量的電能。②蓄能裝置，太陽能發(fā)電的關鍵環(huán)節(jié)，當沒有陽光時，全靠太陽能發(fā)電來儲存能量，這個裝置是十分要必要的，可以在缺乏光能時為設備運行提供能源。③逆變器，通過這個裝置可以實現(xiàn)太陽能直流電和交流電的轉換。④跟蹤器，可以調(diào)節(jié)太陽能電池板的朝向，確定太陽能電池板可以調(diào)節(jié)朝向太陽的角度。⑤監(jiān)控系統(tǒng)，這是太陽能光伏發(fā)電的監(jiān)管設備，可以實時監(jiān)測太陽能電池板，保障整個系統(tǒng)的正常運行，當然，并非所有的太陽能都需要這五大件，也可以根據(jù)太陽能光伏發(fā)電的需要設置，比如跟蹤設備有時候就可以忽略。

2 太陽能光伏發(fā)電應用現(xiàn)狀

2.1 建筑領域的應用

利用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)可以幫助建筑實現(xiàn)節(jié)能的需求，讓太陽能電池板放在建筑的屋頂，既節(jié)約了空間，又可以實現(xiàn)無污染、無噪音和無輻射的要求，整個發(fā)電系統(tǒng)可以很大程度上實現(xiàn)建筑的品位，為當前流行的智能建筑和信息化建筑的發(fā)展提供很好的契機，不僅如此，還可以節(jié)約能源，降低建筑內(nèi)電力系統(tǒng)的負荷平衡，降低整個電路的損耗。哈爾濱九洲電氣廠區(qū)就是使用的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，將電源用于整個產(chǎn)區(qū)的使用和再生產(chǎn)，多余的電量還可以輸送出去，基本滿足了整個廠區(qū)內(nèi)的照明、生產(chǎn)需要，為公司節(jié)約大量生產(chǎn)成本。

2.2 通信領域的應用

利用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，可以實現(xiàn)通信領域的無人化，節(jié)能化，我國已經(jīng)成功利用太陽能光伏發(fā)電技術實現(xiàn)無人值守微波中繼站，光纜維護站，廣播系統(tǒng)，小型通信機和士兵的GPS供電等，不僅如此，在電力領域、信息傳播領域，飛行器領域，太陽能光伏發(fā)電也取得了成功的應用效果。

2.3 在家用和交通燈領域的應用

太陽能光伏發(fā)電在家庭也取得了很好的應用，比如庭院燈、路燈、野營燈、登山燈、黑光燈、節(jié)能燈都有著太陽能光伏發(fā)電的影子，不僅如此，還有的家庭用上了太陽能充電寶，成功的將手機和太陽能充電寶連接起來，節(jié)約電能。在交通領域，在我國很多地區(qū)，已經(jīng)開始使用太陽能光伏發(fā)電和風能的綜合利用，交通警示燈、鐵路信號燈、高空障礙燈等都已經(jīng)成為司空見慣的事情。河南省許昌市利用太陽能光伏發(fā)電技術，實現(xiàn)了省道的照明，不但造型別致，而且節(jié)約環(huán)保，為整個地區(qū)節(jié)約了大量的資源。

2.4 光伏電站的應用

利用太陽能光伏發(fā)電技術，在全國各個地區(qū)都建立了光伏發(fā)電場區(qū)，利用荒無人煙的山區(qū)，沿山坡建立光伏發(fā)電，實現(xiàn)了電能輸送，節(jié)約很多的電力成本。在部分地區(qū)，實現(xiàn)了太陽能汽車、太陽能充電、汽車空調(diào)、汽車換氣扇等能源供應，太陽能電池板和再生系統(tǒng)還可以在海水淡化設備上進行應用，在衛(wèi)星和空間站等方面也已取得很好的應用效果。

3 太陽能光伏發(fā)電無線監(jiān)控探討

太陽能光伏發(fā)電的運行是需要監(jiān)控的，無線監(jiān)控已經(jīng)成為一種趨勢。運用無線監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)對發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)管，及時調(diào)整整個發(fā)電系統(tǒng)的運行參數(shù)，保障太陽能發(fā)電系統(tǒng)正常運行。

3.1 傳感器和執(zhí)行機構

傳感器與執(zhí)行機構是無線監(jiān)控的基礎，環(huán)境數(shù)據(jù)、站點數(shù)據(jù)和逆變器等互相連接，將數(shù)據(jù)信息及時的傳遞給管理者，管理者通過信息分析太陽能光伏的運行情況。太陽能發(fā)電需要多種設備共同支持，需要多組發(fā)電單元共同完成，發(fā)電單元是由太陽能電池板和跟蹤裝置構成的，對于電池組的信息，比如溫度、輸出電壓、電流等都需要傳感器來完成。逆變器是電流轉換的關鍵，在逆變器的選擇上，要根據(jù)現(xiàn)場的功率，設置單臺或者多臺逆變器，逆變器可以傳輸單日發(fā)電量、功率和總的發(fā)電量等相關信息，方便工作人員統(tǒng)計。

3.2 PLC現(xiàn)場監(jiān)控

PLC現(xiàn)場監(jiān)控也是太陽能光伏發(fā)電的無線監(jiān)控系統(tǒng)，通過接入模塊、PLC控制器、GPRS無線傳輸模塊，可以實現(xiàn)太能跟蹤裝置的控制，保障整個裝置的順利運行，在跟蹤方式上，有光感跟蹤和時間跟蹤，一般來說，都是將兩種方法結合起來，如果能夠確定天氣的變化，保障光源的采集，就可以選擇相對應的跟蹤方式。在實際運行中，要設置處理器和備用處理器，防止主要處理器單元失效，更好的保障太陽能光伏系統(tǒng)的運行。

3.3 遠程網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)

遠程網(wǎng)絡監(jiān)控也是非常有必要的，通過互聯(lián)網(wǎng)技術可以實現(xiàn)對網(wǎng)絡太陽能系統(tǒng)的優(yōu)化，及時排查各種故障，修改相關的參數(shù)，利用信號實現(xiàn)對現(xiàn)實數(shù)據(jù)的監(jiān)控，不僅如此，通過網(wǎng)絡還可以實現(xiàn)整個運行過程的監(jiān)管。這是互聯(lián)網(wǎng)客戶的最大優(yōu)勢。遠程監(jiān)控還可以設計組態(tài)控制服務器、通過該設計實現(xiàn)2臺服務器同時監(jiān)控，相互監(jiān)控，共同工作，從而保證系統(tǒng)的正常運行，一旦其中一個遠程監(jiān)控出現(xiàn)故障，則可以由另一個代替其工作，有效保障數(shù)據(jù)的傳遞。

通過遠程監(jiān)控系統(tǒng)，可以實現(xiàn)足不出戶就能夠控制現(xiàn)場的光伏發(fā)電現(xiàn)狀，如果哪個系統(tǒng)出現(xiàn)問題，工作人員就可以直接前去維修，傳統(tǒng)的維修必然要先找到故障點，但是遠程監(jiān)控系統(tǒng)的出現(xiàn)就可以省去這一步驟，節(jié)約了大量的時間。

4 結 論

太陽能光伏發(fā)電技術在我國已經(jīng)取得了很好的應用，得到了多個領域人士的認可，本文主要討論了太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的遠程監(jiān)控，通過對傳感器和執(zhí)行機構這一基礎設施的討論，提出了逆變器等相關設備的功能，并對PLC現(xiàn)場監(jiān)控技術和遠程網(wǎng)絡監(jiān)控技術進行了探討，希望通過本文的研究，可以引起人們對新能源光伏發(fā)電的重視，促進光伏發(fā)電遠程監(jiān)控的發(fā)展。

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收稿日期：2018-4-25

作者簡介：南衛(wèi)靜（1990-），女，漢族，河北保定人。大學本科，研究方向為電氣工程及其自動化。