风光互补发电远程监控系统的设计

李美凤，汪晓晨，张 强

（1.徐州工业职业技术学院 机电工程技术学院， 江苏 徐州 221140；2.新乡学院物理与电子工程学院， 河南 新乡 453003）

风光互补发电远程监控系统的设计

李美凤1，汪晓晨2，张 强1

（1.徐州工业职业技术学院 机电工程技术学院， 江苏 徐州 221140；2.新乡学院物理与电子工程学院， 河南 新乡 453003）

能源是人类生存和社会发展的基本要素，风能和太阳能作为清洁的绿色能源，利用风能和太阳能发电可以大大缓解目前的能源危机。由于其能源的特点，风力发电和光伏发电设备都设立在荒漠或山区，使得设备的监控和数据采集困难。 介绍了风光互补发电系统的组成，基于组态软件开发了一种远程监控系统，实现了对风光互补发电系统的远程监控。

绿色能源；风光互补发电；远程监控

太阳能和风能作为最普遍的自然资源，是取之不尽的可再生资源。太阳能和风能受时间、地理位置、季节上有很强的互补性：白天太阳光照强、风小，晚上无光照，风力强；夏季太阳光照强度大、温度高而风小，冬季太阳光照弱、温度低而风大［1］。这种互补性使风光互补发电系统在资源利用上，具有最佳的匹配性。风光互补发电系统可以根据用户用电负荷和自然资源条件进行最佳的合理配置，既可保证系统的可靠性，又可降低发电成本，满足用户的用电需求。

一、风光互补发电系统组成

光伏发电系统是利用太阳能组件将太阳能转换成电能，然后通过控制器对蓄电池充电，最后通过逆变器对用电负荷供电。该系统的优点是供电可靠性高，运行维护成本低；缺点是系统造价高。

风电系统是利用小型风力发电机，将风能转换成电能，然后通过控制器对蓄电池充电，最后通过逆变器对交流负载供电。该系统的优点是系统发电量较高，造价较低，运行维护成本低；缺点是小型风力发电机可靠性低。

太阳能与风能的互补性强，风光互补发电系统弥补了风电和光电独立系统在资源上的缺陷，同时，风力发电和光伏发电系统在蓄电池组和逆变环节是可以通用的，所以可降低风光互补发电系统的造价，也具有较高性价比的一种新型能源发电系统，具有很好的应用前景［2］。

风光互补发电系统由太阳能组件、风力发电机、光伏发电/风力发电控制器、蓄电池组、逆变器等几部分组成。系统框图如图1所示。

各组成部分作用如下：

（1）太阳能电池板：将太阳能转化成电能。

（2）风力发电机组：由风力机、发电机和控制部件组成，将风能转化为电能。

（3）控制器：主要功能是对蓄电池进行充电控制和过放电保护，同时对系统输入输出功率起着调节与分配作用。

（4）蓄电池组：由若干个蓄电池并联组成贮存电能的装置。

（5）逆变器：将直流电转变为220V、50Hz交流电。

二、风光互补发电系统的远程监控系统

风光互补发电监控系统是基于力控监控组态ForceControl6.1软件所设计的监控平台。软件基本包括：工程管理器、人机界面VIEW、实时数据库DB、I/O驱动程序、控制策略生成器以及各种网络服务组件等。它提供了良好的用户开发界面和简单的工程实现方法，只要将预设的各种软件模块进行简单的“组态”便可以非常容易地实现和完成监控层和各种功能，缩短了自动化工程的系统集成时间，实现了的电脑对工业现场设备的实时监控，减少了人员成本的投入，大大提高了工作效率［3］［4］。

（一）监控系统设计要求

（1）正确设置通信参数，完成监控系统的通信。

（2）设计监控系统的光源跟踪界面、风力供电系统界面和逆变与负载系统界面，分别显示各自的运行状态参数。

（3）利用光源跟踪界面的按钮可以控制光源跟踪手动或自动控制的相应动作。

（4）利用风力供电系统界面的按钮可以控制风力供电装置，实现手动或自动控制的相应动作。

（5）调节逆变与负载系统界面的死区、频率、输出幅度等参数，改变逆变器的工作状态。

（6）完成用户管理界面的设计。

（二）通讯参数设置

监控系统上位机与光伏供电系统的PLC、风力供电系统的PLC、风力供电系统的变频器、6块智能数显仪表的通信采用RS485的通讯方式，通讯接口分别为COM1、COM2、COM3；监控系统上位机与光伏供电系统的充电控制器、风力供电系统的充电控制器和逆变控制器的通讯采用RS232的通讯方式，通讯接口分别为COM4、COM5、COM6。系统通信框图如图2所示。

三、监控系统界面设计

（一）光伏发电系统监控界面设计

光伏发电系统监控界面是通过上位机监控画面实现设备通信状态、光伏发电电压电流、蓄电池充放电电压和电流的显示和监控，并利用上位机实现光伏组件的自动和手动控制，如图3所示。

（二）风力供电系统监控界面设计

风力发电系统监控界面是通过上位机监控画面实现设备通信状态、风力发电电压电流、蓄电池充放电电压和电流的显示和监控，并利用上位机实现风力发电机的自动和手动控制，如图4所示。

（三）逆变与负载系统监控界面设计

逆变与负载系统监控界面是通过上位机监控画面实现设备通信状态和逆变单元逆变电流和电压的显示，并利用上位机设置逆变电路死区时间、调制比、基波频率、SPWM波频率。总设计图如图5所示。

（四）用户管理界面

为了加强用户管理的安全性，我们需要建立用户管理界面，建立用户管理等级和设立用户登录密码，如图6所示。基于力控软件的远程监控系统，实现了对风力发电、光伏发电的实时监控，对于当前正在进行的新能源发电的广泛应用具有很实际意义和应用价值，将进一步强化新能源发电与用户的互动性［5］。

［1］李 凯，徐 勇，等.离网型风光互补发电系统实验平台设计［J］，实验室研究与探索，2013，（10）.

［2］朱永强，王伟胜.风电场电气工程［M］.北京：机械工业出版

（责任编辑：袁 媛）

The Design of Remote Monitoring System for Wind and Solar Complementary Power Generation

LI Mei-feng1，WANG Xiao chen2，ZHANG Qiang1
（1.Xuzhou College of Industrial Technology，Xuzhou 221140，Jiangsu；2.Xinxiang College，Xinxiang 453003，Henan）

Energy is essential to human survival and social development.As clean and green energy sources，wind and solar power can greatly alleviate the current energy crisis.Due to the characteristics of wind and solar energy，the power generation equipment is usually positioned in the desert or mountains，which makes it difficult to monitor the equipment and acquire data.The composition of wind-solar complementary power generation system is presented.Based on configuration software，a remote monitoring system is developed，which realizes remote monitoring of the wind-solar complementary power generation system.

green energy；wind-solar complementary power generation system；remote monitoring

TK82

A

1671-802X（2015）06-0013-04

2015-11-05

李美凤（1982-），女，山西忻州人，讲师，研究方向：电子技术应用。E-mail：jiaww-muself@126.con.