分布式光伏电站区域智能调控系统的分析

王振宇　梅娟

摘要：随着国家电网规模的不断扩大，光伏变电站的数量逐渐增加，而且由于各站之间的距离相对较长，各变电站的调度和维护比较困难。在此基础上，相关人员提出了一种区域智能控制系统，不仅减轻了主站的负担，而且提高了控制的速度和精度。本文就分布式光伏电站区域智能调控系统开展探究与分析。

关键词：分布式;光伏电站;智能调控

随着国家审批权的放开和各项政策的出台，分布式发电技术迎来了新一轮的发展，特别是光伏发电，具有分布广泛、无污染、可再生能源等优点，有着更广阔的市场空间[1]。为了提高电网接受分布式光伏发电的能力，减少分布式光伏发电对电网运行的负面影响，调度系统的调节指令可以自动接收，有必要研究分布式光伏发电的光伏电站调节系统。

一、影响分布式光伏电站作业效率因素

光伏电站的发电量主要取决于当地的太阳能能源和光伏发电的效率，同时也受到许多因素的影响，如运行方式、电池的表面清洁度、线损等[2]。影响光伏发电效率的最重要因素是光伏阵列的效率，即1000w/m2太阳能辐射强度下，实际的直流与光伏阵列的额定功率之比。太阳能光伏阵列的能量转换损失包括： 组件匹配损失、太阳能辐射损失、温度效应、最大功率点精度和直流线损失，以及由于树木、云层等阴影造成的屏蔽损失。

二、分布式光伏电站区域智能调控系统

（一）区域智能调控系统

为了解决上述提到的问题，本文提出了一种分布式光伏发电系统的区域智能控制设备，它支持远程控制和就地控制。远程控制的遥控系统是根据控制中心的指令调节，就地控制是控制设备接收手动预置的指令，而不经过控制中心。通过这种方式，区域智能控制器主要建立了连接光伏总站监视和本地设备的桥梁，起到了“前后连接”的作用。如图1为分布式光伏电站的网络结构图。

（二）远程智能监控系统

计算机组具有数据的接收和发送、硬件初始化和电路校正等功能，并用相应的软件实现分布式光伏电站的远程校正，通过驱动分布式光伏电站远程智能监控系统的硬件，然后对载波进行监控[3]。载波是由CISC单片机中的振荡器生成的，它可以通过系统监控判断分布式光伏电站的远程智能控制系统是否正常运行。 当载波不存在时，硬件将被重新初始化。如果硬件初始化持续超过5次，计算机组将输出错误日志并发出警报，维修人员将进行干预。在过滤监测成功之后，建立远程监控系统。远程监控系统与分布式光伏发电厂的电路正确连接，并在连接成功后远程发送和接收监控数据，根据数据对分布式光伏电站的安全隐患进行修正。

三、分布式光伏电站智能功率调节

（1）在主控台收到调度中心发出的调度指令Pref，或当本地预置调度指令Pref后，根据当前电站的输出功率算出整个电站等待分配的有功调节指令PDref。

（2）根据功率分配算法，光伏总站控制设备计算每个区域智能控制器分配的有功调节指令。功率分配算法采用可调容量比例分配算法，根据实时计算的各智能控制器的可调容量，按照在最大可调容量区域分配更多有功功率的原则，分配功率调节指令。

（3）每个智能控制器根据智能最优功率控制策略，将其控制指令Pjref分配给负责区域的组串逆变器，共同完成功率控制任务。区域智能控制器采用智能最佳控制策略来调节逆变器的功率，通过考虑环境和发电设备的最佳运行条件，实现逆变器的有序功率控制，以实现连续的运行调节。智能控制器接收监控主控台发出的功率控制指令，根据电流输出、通信状态、运行状态下的启动和关机、最佳工作区无载荷或满负荷时转换效率、调节精度、1分钟有功变化率、10分钟有功变化率等因素进行分析。根据适当的调节能力，合理分配各逆变器的调节能力，智能选择少量的逆变器接受调节，并考虑逆变器调节速度所受影响，制定出优化调节策略，根据优化调节策略将逆变器调节功率调整到目标值。

四、系统有效性分析

（一）测试有功控制能力

在测试过程中，所有的逆变器或部分逆变器运行正常，或部分逆变器关闭或通信异常，分布式光伏电站的功率变化速度没有受到限制。根据预置有功计划曲线，分布式光伏发电厂的有效输出功率分别设置为40%0.4MW、60%0.4MW、80%0.4MW、70%0.4MW、50%0.4MW和35%0.4MW，并达到更高的控制精度。在接收到计划指令后，监控主台需要计算和分发每个智能控制器的调节指令，在智能控制器调节完成后，需要一定的时间向每个逆变器发出指令并将数据发送到监控主台。因此，每5分钟的实际有功功率未发生实时变化，但每次调节响应时间不超过2分钟，符合设计要求。

（二）测试无功控制能力

所有组串逆变器在测试时均处于1p.u.全功率输出，不限制无功功率变化的速度。通过预置无功功率计划曲线，分布式光伏發电站无功功率输出指令每5分钟设置一次，分别为： 0kvar、20kvar、40kvar、80kvar、100kvar、60kvar、30kvar、0kvar、-30kvar、-50kvar、-70kvar、-100kvar。光伏发电机的实际输出能很好地跟踪调节指令，并能达到高调节精度，调节时间不超过2分钟。

五、结束语

综上所述，本文介绍了一种基于组串逆变器控制设备的分布式光伏电站智能调控系统，将组串逆变器的控制任务分配给每个智能控制器，整个分布式光伏电站的功率调节由多个智能控制单元完成，不仅减轻了监控负担，而且调节了各个区域的最佳功率，提高了调节速度和调节精度，具有重要的应用价值。

参考文献：

[1]韩学栋，王海华，李剑锋.小型分布式光伏发电系统设计[J].电力建设，2014，35（1）：104-108.

[2]王子电.PLC分布式光伏发电控制系统设计研究[J].电气传动自动化，2020，42（1）：12-14.

[3]杨斌.基于PLC分布式光伏发电控制系统的设计[J].通信电源技术，2020，37（2）：76-77.

（作者单位：无锡市产品质量监督检验院）