大规模光伏项目：现状、技术与未来展望

# 大规模光伏项目：现状、技术与未来展望 ## 1. 大规模光伏项目概述 大规模光伏发电（包括商业和公用事业类型的安装）是实现能源独立和清洁环境的未来方向。这些项目通常位于世界的沙漠地区，占据大片土地，配备太阳能转换设备，如固定安装的光伏模块、跟踪器等。它们规模大、发电能力无限，是太阳能发电的最佳和最有效方式。 与集中太阳能热发电（CSP）技术相比，光伏（PV）技术具有更大的灵活性。CSP 技术为了具有成本效益，需要非常大的安装规模（超过 50 MWp 及更大），并且需要大量的水进行冷却，而沙漠地区通常缺乏水资源。此外，CSP 技术已接近或达到效率峰值，很难进一步提高性能或降低成本。近年来，美国一些取消的 CSP 项目转而采用 PV 安装，证实了 PV 电力的更大灵活性。 ## 2. 光伏电站的控制系统与储能 ### 2.1 简化的功率控制系统 一个 2 - MWp 系统（每个集装箱内逆变器总功率为 1.0 MW）的简化功率控制系统中，所有监测器/传感器的信号和功率输入都被馈入控制系统，可编程逻辑控制器（PLC）会根据这些信息向不同的控制系统发出优化运行的决策。这些信息可以通过互联网远程访问和查看。此外，自动化控制中心可以被绕过，场外操作员可以向系统发出可选的远程命令。 ### 2.2 具备电池存储能力的逆变器集群 图 5 - 36 展示了一个具备电池存储能力的逆变器集群。需要转换器来控制交流电到直流电的功率调节以及电池组的 24/7 充放电循环。当电池价格足够下降时，电池将为急需的光伏能源存储提供解决方案。 ## 3. 基于卫星技术的光伏电站远程控制 ### 3.1 远程控制原理 市场上有多种不同的监测器和控制器，它们允许通过卫星实时监测太阳辐射，并通过安装在电站的简单数据记录器获取电站生产数据，从而实现对光伏电站的远程控制。 这些控制器配备调制解调器，可将每小时的能源生产数据发送到中央控制站和/或网站。本地通过脉冲能量计数器（S0 标准）感应所产生的能量。基本上，这些控制器能够在无需连接逆变器或其他传感器的情况下检索电站的工作状态，并将其展示在网页上。 ### 3.2 数据分析与诊断 远程控制器还能够从逆变器获取数据，为光伏电站提供性能分析和诊断。对于中型和大型光伏电站，控制器还会额外使用辐照度和气象传感器，并与更复杂的数据记录器连接。部分控制器还配备图形显示屏，可直接在现场检查光伏电站数据。 控制器会评估每小时可生产的能量，并将其与计数器测量的实际产生能量进行比较。这是通过利用光伏电站的精确光电模型来实现的，其中电站参数由安装人员提供。可生产的能量来自太阳辐照度以及其他参数，如光伏模块温度、环境温度、风速和风向等。计算机随后会以能源生产和盈利能力的形式展示电站的效率水平，以及电站诊断信息（如逆变器效率、故障状况等）。操作员可以随时获取电站诊断信息，并在故障发生时立即收到警报。 ### 3.3 远程控制器的优势 |优势|描述| | ---- | ---- | |经济实惠且易于操作|该服务也适用于小型电站，即使是单个终端用户也能随时验证投资价值。基本型号价格便宜且易于安装，无需与电站接口、连接互联网或进行路由器配置。通过 GPRS 链接将其连接到计数器，即可自动将数据传输到中央控制或网站。| |单一网络标准适用于不同光伏电站|一些数据记录器确保了与大多数逆变器型号的兼容性，允许通过各个运营商共享的唯一网络门户管理不同规模和功能的光伏电站。| |可靠且无需维护|对整个光伏电站效率的监测无需安装需要定期校准和维护的传感器。卫星数据准确，且质量持续得到保证。| |光伏电站维护管理|公司或操作员的维护管理还可包括对电站故障警报的管理，从而建议具体的维护干预措施。| |安全且多样化的数据访问|电站诊断数据展示在用户友好的界面上，操作员或终端用户可通过经销商公司网站上的个人密码直接访问。| |远程模块集成|通过集成远程控制模块，系统可跟踪整个光伏电站的生命周期，从可行性检查到设计、成本估算、测试、工作状态监测和维护。这种方法旨在通过全球质量和高附加值服务实现终端用户的最高满意度。| ### 3.4 远程控制流程 ```mermaid graph LR A[卫星监测太阳辐射] --> B[数据记录器获取电站数据] B --> C[控制器接收数据] C --> D[数据传输到中央控制站/网站] D --> E[操作员远程访问数据] E --> F[分析电站性能和诊断] F --> G[发出维护建议或警报] ``` ## 4. 显示与数据通信 ### 4.1