試論分布式控制在光伏發(fā)電技術(shù)中的應(yīng)用

韓剛

摘要：在當(dāng)今的新能源發(fā)電技術(shù)中，光伏發(fā)電技術(shù)屬于一種新型技術(shù)，該技術(shù)不僅可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)光伏發(fā)電的技術(shù)問題，同時也更加節(jié)能環(huán)保。而在該技術(shù)的具體應(yīng)用中，分布式控制是一項重要內(nèi)容?；诖耍疚膶夥l(fā)電技術(shù)與分布式控制進(jìn)行概述，并分析了分布式控制在光伏發(fā)電技術(shù)中的應(yīng)用思路和具體應(yīng)用，以此來為光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：分布式控制;光伏發(fā)電技術(shù);應(yīng)用

引言

電能的開發(fā)與運(yùn)用帶來了一定的環(huán)境問題，加劇了環(huán)境污染。在此形勢下，新能源發(fā)電技術(shù)得以研發(fā)，尤其是太陽能、風(fēng)能獲取了較好發(fā)展，此類清潔能源的運(yùn)用有效縮減了煤炭發(fā)電所致的噪音與環(huán)境污染，能對不可再生資源予以保護(hù)，推動社會長遠(yuǎn)且穩(wěn)定發(fā)展。就分布式控制系統(tǒng)來看，其將清潔能源為基礎(chǔ)，在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的運(yùn)用能改善傳統(tǒng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的缺陷，確保電力存儲、轉(zhuǎn)化快捷、高效。

一、光伏發(fā)電技術(shù)與分布式控制概述

（一）光伏發(fā)電技術(shù)概述

光伏發(fā)電技術(shù)是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)，通過簡單的過程將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電系統(tǒng)。目前使用的有不同形式的光伏發(fā)電系統(tǒng)，包括獨立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)、并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)和分布式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)。獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)是獨立運(yùn)行的發(fā)電系統(tǒng)，不與電網(wǎng)連接，一般建設(shè)在遠(yuǎn)離電力系統(tǒng)的邊緣地區(qū)或者野外移動式電源使用，它將白天產(chǎn)生的電能儲存在蓄電池里，晚上釋放使用，但在實際使用過程當(dāng)中，由于獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)供電的不穩(wěn)定性，會建立一個普通電站輔助，因此會增加獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的成本。

（二）分布式控制定義

分布式控制還被就叫做集散控制系統(tǒng)，即對工作過程實施統(tǒng)一管理與分散控制的計算機(jī)系統(tǒng)。光伏發(fā)電技術(shù)工作過程存在模式化性質(zhì)與相應(yīng)危險性，經(jīng)由分布式控制能確保工作質(zhì)量，讓控制活動具備較強(qiáng)科學(xué)性與精準(zhǔn)性，與系統(tǒng)常規(guī)作業(yè)、解決問題的實際需要相契合。

（三）分布式控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

在分布式控制系統(tǒng)中，主要的組成結(jié)構(gòu)有三個：第一是能源，第二是變換控制和管理，第三是用戶側(cè)負(fù)載控制的管理和優(yōu)化。其中，能源就是能夠為系統(tǒng)提供電能的各種能源，這里指的是太陽能和風(fēng)能。變換控制和管理部分在整個系統(tǒng)中所發(fā)揮出的作用非常大，比如電源的自動切換、能量流向的控制等，同時也可以管理和控制電能的儲存。由此可見，這一部分在該系統(tǒng)中屬于一個核心部分。用戶側(cè)負(fù)載控制的管理和優(yōu)化部分要將第二部分作為基礎(chǔ)才能實現(xiàn)，只有通過第二部分所實現(xiàn)的優(yōu)化控制，才可以將電能應(yīng)用方面的最優(yōu)策略提供給用戶。通過這三個部分的共同作用，才可以讓新能源的控制和管理系統(tǒng)得以形成，并實現(xiàn)一體化的電能管理和優(yōu)化。

二、分布式控制在光伏發(fā)電技術(shù)中的應(yīng)用思路

（一）基本方案與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

分布式控制適用于光伏發(fā)電技術(shù)的模式較為多元，此次研究擬設(shè)整套工程方案，對遞進(jìn)式工作系統(tǒng)予以利用，從而保證控制效果?；痉桨讣唇?jīng)由傳感器采集數(shù)據(jù)，借助計算機(jī)對數(shù)據(jù)分析與判定，發(fā)布后續(xù)命令，都選擇有線通信模式，方案的要點即計算機(jī)對數(shù)據(jù)的判別。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方面，囊括分布式監(jiān)控設(shè)備（都存在自動化工作性能，基于傳感器對光伏發(fā)電系統(tǒng)相應(yīng)目標(biāo)實時監(jiān)測，囊括電池板等）、計算機(jī)控制中心（主要進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與分析，且對重要數(shù)據(jù)予以保存）、通信系統(tǒng)（具體負(fù)責(zé)信息傳輸）、附屬系統(tǒng)（囊括報警器等，是系統(tǒng)的執(zhí)行部分）。

（二）工作流程

在分布式控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用中，其主要的工作流程包括以下幾步：第一是信息采集;第二是有線傳輸;第三是命令發(fā)布;第四是處理。在光伏發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)行異?；蛘呤切枰M(jìn)行數(shù)據(jù)修改等的情況下，都需要借助于數(shù)據(jù)辨識以及相應(yīng)的執(zhí)行構(gòu)件來進(jìn)行處理。通過這樣的方式，才可以有效解決光伏發(fā)電系統(tǒng)中存在的問題，保障光伏系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

三、分布式控制在光伏發(fā)電技術(shù)中的具體應(yīng)用

（一）適應(yīng)光伏發(fā)電的電力電子變換器

目前常用的并網(wǎng)光伏逆變器大多采用DC-DC-AC的雙級結(jié)構(gòu)。這是因為光伏陣列提供的直流電壓普遍低于要求的交流輸出電壓，而在DC-AC變換電路中，瞬時輸出電壓總低于輸入電壓，只能實現(xiàn)降壓變換。為此，一般在橋式逆變電路前增加一級可升壓變換的DC-DC變換器，將輸入直流電壓升高。并且，由于光伏陣列的直流電壓典型值比交流電壓峰值低很多，DC-DC變換器應(yīng)當(dāng)具有高的電壓增益。為此，目前逆變器研究的一大趨勢，就是直接將多功率級的系統(tǒng)架構(gòu)整合為單級系統(tǒng)，即所謂單級逆變器。除此之外，儲能原件是光伏系統(tǒng)重要的組成部分。針對各種儲能元件的特點，找到合適的電力電子變換器結(jié)構(gòu)，也是光伏發(fā)電中重要的研究熱點。

（二）分布式控制系統(tǒng)核心技術(shù)的應(yīng)用

在分布式控制系統(tǒng)中，核心技術(shù)主要包括智能技術(shù)、傳感器技術(shù)以及有線通信技術(shù)等。其中，智能技術(shù)主要包括計算機(jī)以及機(jī)器訓(xùn)練等的技術(shù)，傳感器等的這些技術(shù)需要借助于集成設(shè)備以及第三方服務(wù)來進(jìn)行獲取。在分布式控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用中，通信系統(tǒng)合理選擇是系統(tǒng)效用的展示要點。就光伏發(fā)電系統(tǒng)而言，有線通信和無線通信技術(shù)都可以應(yīng)用，但是通過相關(guān)的試驗與研究發(fā)現(xiàn)，相比較無線通信技術(shù)而言，有線通信技術(shù)對于電磁干擾有著更好的抵抗能力，可以讓信號得到更好的傳輸。另外，借助于CAN總線技術(shù)，也可以有效保障各個智能監(jiān)控器信息傳輸?shù)挠行?，避免信號之間產(chǎn)生相互影響的情況，以此來有效保障各種運(yùn)行參數(shù)以及控制指令的傳輸效果，確保整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（三）網(wǎng)絡(luò)化均衡控制

網(wǎng)絡(luò)化均衡控制就是分布式控制中的一種，均衡控制是受電池組均衡器啟發(fā)的一種同比率控制，它可以使得分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中不同容量的光伏發(fā)電單元按著同樣的輸出比率輸出。網(wǎng)絡(luò)化均衡控制通過本地通訊網(wǎng)絡(luò)，基于利益均衡的原則，驅(qū)使分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中的光伏發(fā)電單元按著電網(wǎng)的功率需求，控制其功率輸出收斂到一個統(tǒng)一的輸出比率上，通過這種方法，可以維持電網(wǎng)電壓的平衡和穩(wěn)定。因為如果分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中的局部區(qū)域或者個別光伏發(fā)電單元出力太多，會影響整個發(fā)電網(wǎng)絡(luò)的電壓平衡性和穩(wěn)定性，電網(wǎng)電壓會出現(xiàn)波動。網(wǎng)絡(luò)化均衡控制可以均衡分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中每一個發(fā)電單元的功率輸出，有效地避免了電網(wǎng)電壓的波動。

結(jié)束語

總之，隨著當(dāng)今新能源技術(shù)的不斷發(fā)展，光伏發(fā)電技術(shù)在我國已經(jīng)實現(xiàn)了越來越廣泛的應(yīng)用。隨著光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，傳統(tǒng)的火力發(fā)電技術(shù)已經(jīng)開始逐漸被取代。而在光伏發(fā)電技術(shù)的具體應(yīng)用過程中，分布式控制技術(shù)可以發(fā)揮出充分的作用與優(yōu)勢。通過分布式控制系統(tǒng)的合理應(yīng)用，可以對光伏發(fā)電系統(tǒng)中的各個機(jī)械設(shè)備進(jìn)行分布控制與實時處理，讓運(yùn)維管理人員及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的運(yùn)行異常，及時對其進(jìn)行處理，最大限度地避免光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)備故障，保障系統(tǒng)的良好穩(wěn)定運(yùn)行，促進(jìn)其良好發(fā)展。

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