何鴻佚　袁鋒　李晉　楊力　蘇虹銘

摘要：風(fēng)電、光電是一種清潔、環(huán)保的能源，由于其自身的能源特性，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電、光伏等設(shè)施大多建在沙漠或山地，造成了設(shè)備監(jiān)測與資料收集的難度。本文對輸電線路風(fēng)光互補(bǔ)可視化在線監(jiān)測裝置的組成、工作原理、軟件硬件設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)傳送等方面進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。

關(guān)鍵詞：綠色能源;風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電;在線監(jiān)測

0.引言

離網(wǎng)光伏發(fā)電是一種非常常見的電力系統(tǒng)。主要用于偏遠(yuǎn)山區(qū)、海島、牧區(qū)等地區(qū)供電，解決人們的照明、電器等生活需求。大多數(shù)光伏發(fā)電系統(tǒng)位于偏遠(yuǎn)地區(qū)，無人監(jiān)管，難以定期維護(hù)和監(jiān)測。利用遙測技術(shù)可以獲得風(fēng)能和光伏混合發(fā)電系統(tǒng)的原始運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電的實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制，為輸電線路的運(yùn)行管理和運(yùn)行管理提供重要的參考資料，為電網(wǎng)的改進(jìn)優(yōu)化和科研提供支持，可節(jié)省大量人力和維護(hù)成本。在沒有人為干擾的情況下，在線監(jiān)測數(shù)據(jù)是最原始、最準(zhǔn)確、最方便的。

1.風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電的應(yīng)用概述

1.1輸電線路風(fēng)光互補(bǔ)可視化在線監(jiān)測裝置的研究意義

風(fēng)光互補(bǔ)是一種新型的電力資源，深受人們的歡迎。在我國某些邊遠(yuǎn)地區(qū)，風(fēng)光互補(bǔ)技術(shù)的普及為當(dāng)?shù)鼐用駧砹藰O大的好處。通過這些示范項(xiàng)目的建成，說明了電力系統(tǒng)運(yùn)行的順利，以及電腦的連接控制技術(shù)日趨成熟。雖然這種技術(shù)基于風(fēng)力發(fā)電，將交流直流的電能轉(zhuǎn)化為電能，技術(shù)上一直在創(chuàng)新，但對于現(xiàn)在的中國來說，這種技術(shù)還不夠完善。本文的目的是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，對風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)的工藝參數(shù)進(jìn)行風(fēng)速、風(fēng)機(jī)電壓、電流、轉(zhuǎn)速、光伏電壓、電流、蓄電池的充電、電流及相關(guān)環(huán)境參數(shù)的采集、記錄和分析。

1.2風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電的應(yīng)用

傳統(tǒng)發(fā)電在全國范圍內(nèi)分布較廣，但在發(fā)展過程中，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電的推廣并不充分，致使風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電無法在全國范圍內(nèi)推廣。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主要分布在青藏高原和內(nèi)蒙古等偏遠(yuǎn)地區(qū)，采用的是一種獨(dú)立的發(fā)電方式。因此，安裝風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電的比例并不高。

在某些城市，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)僅用于城市的街燈等。盡管前期投入巨大，但是比起一般的工程要好得多。不需要挖掘公路，不需要埋設(shè)管線。因此這一體系已逐步得到了各國政府的關(guān)注，其發(fā)展空間還很大。在街燈之外，它也有很多用途。

2.輸電線路風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)組成

光伏發(fā)電系統(tǒng)具有較高的供電可靠性和較低的運(yùn)行和維修費(fèi)用，但其成本較高。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電場是一種將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，由控制器對蓄電池進(jìn)行充電，再由逆變器提供電力。它具有高發(fā)電量、低投資、低運(yùn)行和維修費(fèi)用等特點(diǎn)，但其不足之處在于，小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電的可靠性不高。該系統(tǒng)包括太陽能組件、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏發(fā)電/風(fēng)力發(fā)電控制器、蓄電池組、逆變器。在圖1中顯示了該系統(tǒng)的方框圖。

這些部件的功能如下：

（1）將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的光伏面板。

（2）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組：包括風(fēng)力機(jī)、發(fā)電機(jī)和控制組件，將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電力。

（3）控制器：它的主要功能是控制蓄電池的充放電，并對系統(tǒng)的輸入、輸出功率進(jìn)行調(diào)整和分配。

（4）蓄電池組：一種由多個(gè)并聯(lián)的電池組構(gòu)成的儲存電力的設(shè)備。

（5）變換器：把 DC轉(zhuǎn)換成220 V，50 Hz的交流電流.

3.輸電線路風(fēng)光互補(bǔ)可視化在線監(jiān)測裝置

本文以力控監(jiān)測組態(tài) ForceControl6.1為基礎(chǔ)，開發(fā)了輸電線路風(fēng)光互補(bǔ)可視化在線監(jiān)測裝置。該裝置的主要功能有：工程管理器，人機(jī)界面 VIEW，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫，輸入輸出驅(qū)動(dòng)，控制策略生成器，以及各類網(wǎng)絡(luò)服務(wù)部件。該系統(tǒng)具有很好的人機(jī)交互界面，易于工程實(shí)施，通過“組態(tài)”，可以很方便地實(shí)現(xiàn)各個(gè)軟件模塊的控制，從而簡化了整個(gè)自動(dòng)化項(xiàng)目的集成過程，從而達(dá)到了計(jì)算機(jī)對現(xiàn)場設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測，降低了人力資源的消耗，使工作效率得到了極大的提升。

3.1監(jiān)測設(shè)備的設(shè)計(jì)需求

（1）對通訊參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)設(shè)定，并與監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行通訊。

（2）對光源跟蹤界面、風(fēng)力電源界面、逆變器和負(fù)荷系統(tǒng)界面進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并對其工作狀況進(jìn)行了分析。

（3）通過光源追蹤界面上的按鍵，可以對所述光源追蹤的對應(yīng)操作進(jìn)行人工或自動(dòng)控制。

（4）通過風(fēng)能電源界面上的按鍵，能夠?qū)︼L(fēng)能電源設(shè)備進(jìn)行控制，從而能夠進(jìn)行對應(yīng)的操作，既可以進(jìn)行手動(dòng)控制，也可以進(jìn)行自動(dòng)控制。

（5）調(diào)整逆變器與負(fù)荷系統(tǒng)的界面處的死區(qū)、頻率、輸出幅度等參數(shù)，從而使其運(yùn)行狀況發(fā)生變化。

（6）完成用戶管理界面的設(shè)計(jì)。

4.監(jiān)測系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)

4.1光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)

光伏發(fā)電監(jiān)測界面通過電腦監(jiān)視器實(shí)現(xiàn)設(shè)備的通訊狀態(tài)、光伏發(fā)電電壓、蓄電池的充放電電壓、電流、電壓、電流、電壓、電流等參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，并通過 PC實(shí)現(xiàn)對光伏組件的自動(dòng)和人工控制。

4.2風(fēng)力發(fā)電設(shè)備監(jiān)測界面的設(shè)計(jì)

風(fēng)力發(fā)電監(jiān)測界面通過電腦監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)設(shè)備通訊狀態(tài)、光伏發(fā)電電壓電流、蓄電池充放

電電壓和電流的顯示和監(jiān)控，并利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的自動(dòng)和人工控制。

4.3調(diào)速與負(fù)載監(jiān)測界面的設(shè)計(jì)

逆變器和負(fù)載監(jiān)測界面是通過電腦監(jiān)視器進(jìn)行設(shè)備通訊、逆變器逆變器的電流、電壓等信息的顯示，并通過 PC機(jī)設(shè)置逆變器的死區(qū)時(shí)間、調(diào)制比、基波頻率和 SPWM波頻率。

5.結(jié)束語

綜上所述，利用力控軟件進(jìn)行可視化在線監(jiān)測，可以對風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，對目前新能源發(fā)電的廣泛應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]王汀元.風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的建模與仿真研究[J].中小企業(yè)管理與科技（中旬刊），2021（12）：179-181.

[2]劉仲民，齊國愿，高敬更，王治國.混合儲能系統(tǒng)平抑風(fēng)光發(fā)電功率波動(dòng)策略[J].電力電子技術(shù)，2021，55（11）：64-67.