光伏电站监控系统的研究与开发

摘要

近年来我国的光伏发电产业在一些地区发展迅速。由于各个光伏电站往往进入“各自为战”的状态,每个小型光伏电站都配备了各自的技术运行和管理人员,电站间缺乏有效协调及调度与监控,众多小型光伏电站集群控制是目前亟待解决的问题。因此,2011年12月,“风电场、光伏电站集群控制系统研究与开发”项目正式列入国家863项目。
　　论文分析了光伏发电控制三层系统结构,包括主控层、厂站层、现地层,以大型光伏电站为背景,设计了以MODEM拨号方式进行远程监控的光伏电站控制系统,解决了光伏电站的远程监控问题。研究内容如下;
　　第一,针对最大功率点问题,研究了短路电流跟踪法、空载电压跟踪法、导纳增量法,提出了利用变步长扰动观测法对光伏发电最大功率点跟踪方法。对光伏电池阵列工作状态以及扰动观测法进行了改进并进行了仿真。
　　第二,光伏电站逆变器部分,对现今经常使用的两级逆变器结构进行分析,采用SG3926及FIA94设计了逆变器。
　　第三,使用IG-NT电站监控模块对电站参数进行采集,与上位机进行通讯和数据传输、对光伏并网逆变器进行控制,间接实现最大功率点跟踪。以IG-NT为从机设计多光伏电站监控网络。
　　第四,利用W77E58实现MODEM拨号方式的光伏电站远程监控。主控部分使用了IGS-NT系列电站监控模块,对光伏电池组进行相关参数的监控,同时对断路器、逆变器进行控制,通过主控制柜、断路器柜、远程控制柜对光伏电站的相关参数进行监控。
　　最后,在对光伏发电系统进行每个部分的设计之后,提出了一套有效的光伏电站集群管理系统,设计了一套光伏电站有功功率分配系统,切实解决了光伏电站有功功率分配不均导致的各种问题。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景

1.1.1 全球能源与环境问题

1.1.2 全球可再生能源利用现状与发展趋势

1.1.3 我国太阳能发展的现状

1.1.4 光伏发电的新趋势及限制

1.2 课题研究意义、研究思路与研究方法

1.2.1 课题研究意义

1.2.2 研究思路

1.2.3 研究方法

1.3 论文安排

第二章 光伏电站监控目标

2.1 并网太阳能光伏发电系统

2.1.1 光伏电池阵列

2.1.2 控制器

2.1.3 逆变器

2.1.4 保护设施

2.2 光伏电池最大功率点跟踪设计

2.2.1 光伏电池的输出特性

2.2.2 最大功率点跟踪的基本原理

2.3 光伏逆变器设计

2.3.1 并网逆变器技术要求

2.3.2 逆变器的基本原理

2.3.3 DC/DC变换器控制电路设计

2.3.4 DC/AC逆变器电路

2.3.5 DSP保护方式及孤岛效应

第三章 光伏电站监控系统

3.1 光伏电站监控系统结构

3.1.1 数据采集系统结构

3.1.2 光伏发电监测系统网络结构

3.2 并网光伏电站监控系统设计

3.2.1 监测系统硬件设计

3.2.2 监测系统软件使用

3.3 工作原理

3.3.1 主回路

3.3.2 断路器控制回路

3.3.3 报警回路

3.3.4 二次报警控制回路

3.3.5 并联控制回路

3.3.6 电量测量回路

3.4 使用与调整

第四章 基于MODEM拨号方式的光伏电站远程监控系统

4.1 光伏电站远程监控系统组成及其各部分功能

4.1.1 光伏电站通信控制系统

4.1.2 总站通信控制系统

4.1.3 远程站通信控制系统

4.2 光伏电站远程监控系统的实现

4.2.1 W77E58对电站监控系统的实现

4.2.2 总站控制机对光伏电站控制的实现

4.2.3 远程控制机对光伏电站远程监控的实现

4.3 将MODEM与PC链接

4.4 本章小结

总结与展望

参考文献

附录1 控制屏原理图

附录2 母联示意图

附录3 进线柜常熟四常开四常闭断路器

致谢

攻读学位期间发表的论文