分布式控制在光伏发电技术中的应用

魏 新

（郑州工业应用技术学院，河南 郑州 450000）

随着当今光伏发电技术的应用和发展，各种新型技术也开始在其中得到了广泛应用。其中，分布式控制技术就是一项非常先进且有效的控制技术，将该技术应用到光伏发电系统中，可实现电力储存和转换便捷性的显著提升。因此，在对光伏发电技术进行应用和研究的过程中，技术人员一定要加强分布式控制技术的应用研究，以充分发挥出其技术优势，满足光伏发电技术的实际应用与发展需求。

1.分布式控制系统

1.1 分布式控制系统的概念

分布式控制系统属于一个将光伏发电和风力发电作为能量来源，将电力储存和并网技术作为控制手段，将用户并电网作为基础来实现的电能储存与管理控制优化技术。通过该技术的应用，可以让用户侧的电能得到良好的管理与控制[1]。

1.2 分布式控制系统的基本结构

在分布式控制系统中，主要的组成结构有三个，第一是能源，第二是变换控制和管理，第三是用户侧负载控制的管理和优化[2]。其中，能源就是能够为系统提供电能的各种能源，这里指的是太阳能和风能。变换控制和管理部分在整个系统中所发挥出的作用非常大，比如电源的自动切换、能量流向的控制等，同时也可以管理和控制电能的储存。由此可见，这一部分在该系统中属于一个核心部分。用户侧负载控制的管理和优化部分要将第二部分作为基础才能实现，只有通过第二部分所实现的优化控制，才可以将电能应用方面的最优策略提供给用户。通过这三个部分的共同作用，才可以让新能源的控制和管理系统得以形成，并实现一体化的电能管理和优化[3]。下图是分布式控制系统的基本结构示意图：

图1 分布式控制系统的基本结构示意图

1.3 分布式控制系统的关键技术

在分布式控制系统中，最为关键的技术包括五种，第一是电能的高效变换技术；第二是电池的智能管理技术；第三是蓄电池的快速充电和放电技术；第四是蓄电池的准确测量技术；第五是智能化的用电管理和实时调度技术[4]。具体应用中，当光伏发电正常的情况下，变换器将会对太阳能直流电进行变换，使其转变为符合电网参数的市电来进行电能供应，如果用户并不能用完所有的电能，变换器会将其转变为直流电，然后为蓄电池充电。在电力系统出现故障或者是用电高峰期的情况下，蓄电池中所储存的电能将会在直流升压并变换为交流电之后为用户进行电能供应。下图为光伏发电直接供电和蓄电池供电流程示意图：

图2 光伏发电直接供电（上）和蓄电池供电（下）流程示意图

2.光伏发电技术中的分布式控制系统应用思路

2.1 分布式控制的基本方案和拓扑结构

在光伏发电技术中，分布式控制系统的应用模式比较多样化，其最基本的方案是通过传感器来进行数据采集，再通过计算机来进行数据的分析和判定，然后根据实际情况进行后续命令的发布。在此过程中，所有的通信都是有线通信，整体方案便是通过计算机来进行数据判别。其拓扑结构主要包括分布式监控设备、计算机控制中心、通信系统和附属系统[5]。其中，分布式监控设备可借助于传感器来对光伏发电系统中的监测目标数据进行实时采集，包括光伏电池板的发电数据等。计算机控制中心可对采集到的数据进行统计和分析处理，并将重要数据保存起来。通信系统主要可对信息进行传输。附属系统主要包括报警器和控制器等的这些设备，是分布式控制系统中的执行部分。

2.2 分布式控制系统的工作流程

在分布式控制系统的具体应用中，其主要的工作流程包括以下几步：第一是信息采集；第二是有线传输；第三是命令发布；第四是处理[6]。在光伏发电系统出现运行异常或者是需要进行数据修改等的情况下，都需要借助于数据辨识以及相应的执行构件来进行处理。通过这样的方式，才可以有效解决光伏发电系统中存在的问题，保障光伏系统的安全稳定运行。比如，某区域的光伏发电系统运行过程中，因为每一天的早上、中午和晚上的各个时间段都需要适当变换电池板角度，以此来实现光能的更多获取，保障光电转化率。在实践过程中，可以对各个时间段内的电池板倾斜角度进行科学计算，并将其录入到分布式控制系统中，以此来作为系统的默认程序，然后将其传输到计算机中，在经过核对无误之后，便可借助于有线通信的方式将指令传送到相应的执行系统中，以此来实现太阳能电池板倾角的自动调节。

3.光伏发电技术中的分布式控制系统应用分析

3.1 分布控制和实时处理

光伏发电技术对于分布式控制的主要需求包括两个方面，第一是分布，第二是实时处理。具体应用中，可以将光伏发电系统看做一个整体目标，对其拓扑结构进行合理拆分，明确光伏发电系统中所有需要控制的环节，然后对各个环节进行分布控制。比如在对系统的构成部分进行分布控制的过程中，其控制要点主要包括逆变器控制、控制器控制以及其他组件控制，同时也需要对其储能以及变压等进行实时控制，以此来实现各个设备工作状态的实时获取，所以在这些设备中都需要进行智能监控器的设置。通过串联的方式，用一个智能监控器进行所有组件信息的实时检测，借助于CAN总线以及通信线路对所有监控器进行连接，然后通过自主运行形式的计算机对其进行控制[7]。将分布控制作为支撑来进行设备数据的实时处理，对于采集到的异常或者是默认程序运行等，都可以借助于计算机来进行相应指令的发布，这样便实现了系统的自动化运行。

3.2 分布式控制系统在机器训练中的应用

在光伏发电系统中，机器训练结果将会对分布及时控制效果产生直观性的影响作用[8]。比如在进行故障处理过程中，如果光伏发电系统出现了异常，其背部的温度和电流等参数都将有所变化，而分布式控制系统对这种变化的实时捕捉就是机器训练以及故障分析的基础。

3.3 分布式控制系统核心技术的应用

在分布式控制系统中，核心技术主要包括智能技术、传感器技术以及有线通信技术等。其中，智能技术主要包括计算机以及机器训练等的技术，传感器等的这些技术需要借助于集成设备以及第三方服务来进行获取。在分布式控制系统的具体应用中，通信系统合理选择是系统效用的展示要点。就光伏发电系统而言，有线通信和无线通信技术都可以应用，但是通过相关的试验与研究发现，相比较无线通信技术而言，有线通信技术对于电磁干扰有着更好的抵抗能力，可以让信号得到更好的传输。另外，借助于CAN总线技术，也可以有效保障各个智能监控器信息传输的有效性，避免信号之间产生相互影响的情况，以此来有效保障各种运行参数以及控制指令的传输效果，确保整个光伏发电系统的安全稳定运行。

4.结语

综上所述，随着当今新能源技术的不断发展，光伏发电技术在我国已经实现了越来越广泛的应用。随着光伏发电技术的应用，传统的火力发电技术开始逐渐被取代，这样不仅有效满足了当今社会的实际用电需求，也实现了资源的有效节约和环境的良好保护。而在光伏发电技术的具体应用过程中，分布式控制技术可以发挥出充分的作用与优势。通过分布式控制系统的合理应用，可以对光伏发电系统中的各个机械设备进行分布控制与实时处理。在此过程中，分布式控制系统可以根据光伏发电系统的实际运行情况和运行需求来进行各项设备参数的实时调整，同时也可以对系统中的设备运行异常情况做到实时监测和告警，让运维管理人员及时发现系统的运行异常，并及时对其进行处理，最大限度地避免光伏发电系统的设备故障，保障系统的良好稳定运行。