1、水光互補(bǔ)一體化發(fā)電系統(tǒng)軟件系統(tǒng)一、系統(tǒng)概述水光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)就是建設(shè)水電站+光伏電站”。目前我國(guó)有水電站48000多座，可 以利用水電站的廠房屋頂、周邊的河灘、水面、空地、山坡等建設(shè)光伏電站，從而提高水 電站的總體發(fā)電效益。本文簡(jiǎn)要介紹了水光互補(bǔ)一體化發(fā)電系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)，包括：光伏功 率智能化預(yù)測(cè)系統(tǒng)、環(huán)境氣候測(cè)量系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等。同時(shí)對(duì)軟件系統(tǒng)做了簡(jiǎn)要的技 術(shù)指標(biāo)、系統(tǒng)特點(diǎn)等介紹。二、系統(tǒng)功能光伏功率智能化預(yù)測(cè)系統(tǒng)光伏發(fā)電受太陽輻射強(qiáng)度、電池組件溫度、天氣云層和一些隨機(jī)的因素的影響比較明顯, 具有波動(dòng)性和間瞅性，其發(fā)電量和輸出功率隨機(jī)性較大，接入電網(wǎng)后對(duì)電網(wǎng)的安全和管理 可能帶來一系列的

2、l間題。因此需要對(duì)光伏電站的輸出功率進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè)，以便電網(wǎng)調(diào)度部 門統(tǒng)籌安排常規(guī)電源和光伏發(fā)電的協(xié)調(diào)配合及時(shí)調(diào)整調(diào)度計(jì)劃。光伏發(fā)電智能化功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)是光伏發(fā)電智能一體化解決方案的配套產(chǎn)品，為光伏電站 提供功率預(yù)測(cè)和數(shù)據(jù)上報(bào)業(yè)務(wù)，系統(tǒng)可自動(dòng)采集光伏電站實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)、自動(dòng)氣象站監(jiān)測(cè)數(shù) 據(jù)和天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)、自動(dòng)進(jìn)行光伏電站未來15min-4小時(shí)超短期功率預(yù)測(cè)及未來幾天的短期 功率預(yù)測(cè)，并自動(dòng)上報(bào)預(yù)測(cè)結(jié)果。光伏發(fā)電智能化功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)可有效降低光伏接入對(duì)電網(wǎng)的不利影響，提高電網(wǎng)運(yùn)行的 安全性和穩(wěn)定性，減少電力系統(tǒng)的運(yùn)行成本，充分利用太陽能資源，提升經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。光伏功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)在建立數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的基

3、礎(chǔ)上根據(jù)光伏電站設(shè)備、地理位置、地形、 地貌等具體情況建立光伏電站的發(fā)電預(yù)測(cè)模型，計(jì)算預(yù)計(jì)以后幾個(gè)小時(shí)至幾天的發(fā)電情況，使 電網(wǎng)運(yùn)行方式安排和調(diào)度能夠提前計(jì)劃,保證電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。 光伏功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)的功能(1)用戶管理：用戶角色新建、刪除、編輯及權(quán)限分配,系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、流程管理、系統(tǒng)日志管理；(2 )基礎(chǔ)信息：可創(chuàng)建多個(gè)光伏電站信息，編輯、維護(hù)電站的經(jīng)緯度、裝機(jī)類型、裝機(jī)容 量等,逆變器設(shè)備庫(kù)、電池組件設(shè)備庫(kù)、配置每個(gè)發(fā)電單元的逆變器型號(hào)和電池組件型號(hào)及 數(shù)量等;可添加、刪除、維護(hù)氣象站信息；數(shù)據(jù)采集：自動(dòng)導(dǎo)入光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)、逆變器運(yùn)行數(shù)據(jù)、氣象站數(shù)據(jù)以及數(shù)值天 氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)等；數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)：

4、設(shè)置數(shù)據(jù)檢驗(yàn)規(guī)則數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)前可進(jìn)行完整性和合理性檢驗(yàn), 并標(biāo)i只缺測(cè)和異常數(shù)據(jù),自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)充、修正;對(duì)入庫(kù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行查看和編輯維護(hù)(添加、修 改、刪除、導(dǎo)出)；功率預(yù)測(cè)：超短期預(yù)測(cè)和短期預(yù)測(cè)，支持自動(dòng)和手動(dòng)兩種預(yù)測(cè)執(zhí)行方式，并支持預(yù)測(cè) 曲線的人工修改;支持停機(jī)設(shè)置，支持設(shè)備故障、檢修等出力受限情況下功率預(yù)測(cè)功能;歷史查 詢、導(dǎo)出、打印預(yù)測(cè)結(jié)果。光伏功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)的性能系統(tǒng)性能滿足光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)功能規(guī)范要求：光伏功率預(yù)測(cè)單次計(jì)算時(shí)間小于5min;(3)光伏短期功率預(yù)測(cè)月均方根誤差小于20% ;月合格率大于80% ;超短期預(yù)測(cè)第4h預(yù)測(cè)值月均方根誤差小于20% ;短期光伏功率預(yù)測(cè)月計(jì)劃申報(bào)

5、暢通率為1 00% ;氣象要素監(jiān)測(cè)月計(jì)劃申報(bào)暢通率大于99% ;系統(tǒng)硬件可靠性大于99% ;系統(tǒng)月可用率大于99%。 環(huán)境氣候測(cè)量系統(tǒng)氣象環(huán)境數(shù)據(jù)是決定太陽能發(fā)電的重要指標(biāo)，對(duì)太陽能發(fā)電質(zhì)量起著決定性作用；同 時(shí)也是對(duì)太陽能發(fā)電站的設(shè)計(jì)提供有效的數(shù)據(jù)保證，本自動(dòng)站可觀測(cè)的氣象要素有：環(huán)境 溫度、環(huán)境濕度、露點(diǎn)溫度、風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓、太陽總輻射等多項(xiàng)指標(biāo)。具有性 能穩(wěn)定， 檢測(cè)精度高，無人值守等特點(diǎn)，可滿足專業(yè)氣象觀測(cè)的業(yè)務(wù)要求。光伏自動(dòng)氣象站應(yīng)用領(lǐng)域：用于太陽能發(fā)電站的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)研究太陽能發(fā)電質(zhì)量，效 率，故障診斷數(shù)據(jù)管理，提供數(shù)據(jù)保障。光伏自動(dòng)氣象站產(chǎn)品特點(diǎn)：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向

6、、氣壓、太陽輻射等多種氣象參數(shù)，氣象觀測(cè)要素 的配置方式可以根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況進(jìn)行靈和配置。微電腦氣象數(shù)據(jù)采集儀具有氣象數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、定時(shí)存儲(chǔ)、參數(shù)設(shè)定、參數(shù) 和氣象歷史數(shù)據(jù)掉電保護(hù)等功能。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式分為內(nèi)存和外存兩部分標(biāo)準(zhǔn)配置為內(nèi)存存儲(chǔ)容量可達(dá)32K,同時(shí)也可以 選配外置U盤存儲(chǔ)器進(jìn)行數(shù)據(jù)備份操作，存儲(chǔ)容量高達(dá)2G,可以存儲(chǔ)50年以上氣象數(shù)據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)RS232/485/USB通訊功能，支持標(biāo)準(zhǔn)MODBUS通訊協(xié)議，可以通過有線連接、局域 網(wǎng)連接、光纖連接、Modem連接、GPRS移動(dòng)通訊、數(shù)傳電臺(tái)、3G與4G通訊、衛(wèi)星通訊 等多種通訊方式與氣象站接收服務(wù)器組成氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。光伏自動(dòng)氣象

7、站管理軟件可在WINDOWS2000以上環(huán)境即可運(yùn)行，并支持最新WIN8 操作系統(tǒng)，實(shí)時(shí)顯示各路數(shù)據(jù)，每隔10秒更新一次，每組數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)(存儲(chǔ)時(shí)間可以設(shè)定)，與 打印機(jī)相連自動(dòng)打印存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，生成標(biāo)準(zhǔn)氣象圖文報(bào)表及統(tǒng)計(jì)分析曲線存儲(chǔ)量達(dá)數(shù)年以上數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)格式為EXCEL標(biāo)準(zhǔn)格式可供其它軟件調(diào)用，并可以將數(shù)據(jù)上傳至網(wǎng)員進(jìn)行實(shí)時(shí)更新便 于查詢。電源供電系統(tǒng)有市電220V、直流5V、12V和太陽能供電系統(tǒng)多種方式進(jìn)行選擇。氣 象數(shù)據(jù)采集器配備有綠色書能電源管理模塊系統(tǒng)如使用太陽能系統(tǒng)方式供電，可保證連續(xù)明 雨天情況下十天無斷電穩(wěn)態(tài)工作。（7）采用不銹鋼輕金屬支架和野外防護(hù)各吉，外形美觀、耐腐蝕、抗干擾

8、可長(zhǎng)期運(yùn)行于各種 惡劣的室外環(huán)境，安裝支架高度為3米。（8）完善的防雷擊、抗干擾等保護(hù)措施。在電子線路方面采用了防雷、噪聲抑止等多種 抗干流措施，在硬件和軟件設(shè)計(jì)方面采用了降額設(shè)計(jì)、電磁兼容設(shè)計(jì)、野值易lll除等多種可 靠性設(shè)計(jì)技術(shù)，可靠運(yùn)行于各種惡劣的野外環(huán)境低功耗、高穩(wěn)定性、高精度、可無人值守。光伏自動(dòng)氣象站技術(shù)指標(biāo)技術(shù)參數(shù)單位測(cè)量范圍解析度準(zhǔn)確度環(huán)境溫度C-501500.10.1相對(duì)濕度%RH010012%RH風(fēng)速m/s0750.1(0.3+0.03V) m/s風(fēng)向03602.55降水量mm0999.90.10.2mm大氣壓力hpa45011000.10.3hpa總輻射w/m202500

9、1W5%w/m2直接輻射w/m2025001W2%w/m2散射輻射w/m2025001W5%w/m2背板溫度C-501500.10.2C電源系統(tǒng)：交流220V對(duì)現(xiàn)場(chǎng)氣象站供電;用戶根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選擇供電方式:直流12V，直 流5V ,太陽能供電等；通訊系統(tǒng)：RS485有線通訊距高01000m ;無線微波電臺(tái)通訊距離01000m ;移動(dòng)無 線GPRS通訊距離不限;氣象短信通訊距離不限；觀測(cè)支架：3米固定支架適合光伏自動(dòng)氣象站現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)；防雷系統(tǒng)避雷針：用于保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)氣象站，用戶根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選擇避雷方式：電源防雷器, 信號(hào)防雷器。三、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控對(duì)象光伏電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)太陽能光伏電站里的

10、電池陣列、匯流箱、逆變器、交直流 配電柜、太陽跟蹤控制系統(tǒng)等設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，通過各種樣式的圖表及數(shù)據(jù)快速 掌握電站的運(yùn)行情況，其友好的用戶界面、強(qiáng)大的分析功能、完善的故障報(bào)警確保了太陽 能光伏發(fā)電系統(tǒng)的完全可靠和穩(wěn)定運(yùn)行。并網(wǎng)型光伏電站中涉及到的監(jiān)控設(shè)備種類較多，包括光伏系統(tǒng)相關(guān)的光伏陣列、光伏跟 蹤系統(tǒng)、匯流裝置、逆變器、環(huán)境監(jiān)測(cè)儀；安防裝置（攝像頭、避雷器、門禁等）、保護(hù)裝 置（高壓開關(guān)、直流接地等）、計(jì)量裝置（電量/電壓/電能質(zhì)量相關(guān)計(jì)量?jī)x器）等。（1）逆變器具有逆變、并網(wǎng)、光伏MPPT （最大功率跟蹤系統(tǒng)）、監(jiān)測(cè)控制、網(wǎng)絡(luò)通信等功能工作 特性決定電站性能，非常重要，是光伏并網(wǎng)發(fā)

11、電系統(tǒng)核心部件，具有很高技術(shù)含量。接入目的：將光伏組件的直流電變成交流電，監(jiān)測(cè)和控制；采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：累加參數(shù)：當(dāng)前總功率、發(fā)電量（日、月、季度、年、總）、二氧化碳減排量（日、月、 季度、年、總）、告警次數(shù)；運(yùn)行參數(shù)：直流電壓、直流電流、直流功率、交流電壓、交流電流、逆變器機(jī)內(nèi)溫度、 時(shí)鐘、頻率；運(yùn)行狀態(tài)：運(yùn)行、關(guān)閉、待機(jī)；告警數(shù)據(jù)：逆變器廠商所提供的設(shè)備原生告警各異,系統(tǒng)保證不遺漏任何一家廠商設(shè)備 的任何一個(gè)原生告警?？刂频膬?nèi)容：開啟、停止、參數(shù)設(shè)置/調(diào)整通訊方式：RS485、以太網(wǎng)（2）光伏跟蹤系統(tǒng)（固定式光伏電站無此設(shè)備）光伏自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)是通過控制光伏支架跟隨太陽位置運(yùn)動(dòng)，使太陽光直射光

12、伏陣列，從而 增加光伏陣列的太陽輻照強(qiáng)度，提高整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)電量。接入目的：監(jiān)測(cè)和控制采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：狀態(tài)位置、高度角、方位角等；運(yùn)行狀態(tài)：運(yùn)行、關(guān)閉、待機(jī)；告警數(shù)據(jù)：設(shè)備可提供的所有原生告警數(shù)據(jù)；控制內(nèi)容：開啟、定位、停止通訊方式：RS485、RJ45（3）光伏陣列溫度測(cè)量?jī)x接入目的：監(jiān)測(cè)采集的基石出數(shù)據(jù)：溫度控制內(nèi)容：無通訊方式：RS485視頻接入目的：監(jiān)測(cè)和控制采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：視頻圖像控制內(nèi)容：云臺(tái)放大、縮小、轉(zhuǎn)向 通訊方式：以太網(wǎng)（5）環(huán)境監(jiān)測(cè)儀接入目的：監(jiān)測(cè)和控制采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：風(fēng)速、風(fēng)向、日照輻射、環(huán)境溫度運(yùn)行狀態(tài)：運(yùn)行、關(guān)閉、待機(jī)；告警數(shù)據(jù):設(shè)備可提供的所的原生告警數(shù)據(jù)；控制內(nèi)容：

13、開啟、停止通訊方式：RS485圖監(jiān)控系統(tǒng)的軟件功能光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)太陽能光伏電站里的電池陣列、匯流各吉、逆變器、交直流配電柜、 太陽跟蹤控制系統(tǒng)等設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，通過各種樣式的圖表及數(shù)據(jù)快速掌握電站的 運(yùn)行情況。遵循1EC61850/1EC61970等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),統(tǒng)一支持監(jiān)控系統(tǒng)的各種應(yīng)用,包括但不限于 SCADA、圖模庫(kù)一體化、拓?fù)浞治?、操作票管理、程序化控制、保護(hù)信息管理等高級(jí)應(yīng)用 功能。光伏電站軟件界面（1）自動(dòng)功率控制自動(dòng)功率控制包括自動(dòng)發(fā)電機(jī)控制（AGC）和自動(dòng)電壓控制（AVC）。系統(tǒng)與光伏逆變 控制系統(tǒng)、無功補(bǔ)償裝置（SVC/SVG）、升壓站綜自系統(tǒng)通信，將采集的光伏逆變器控制系 統(tǒng)和無功補(bǔ)償裝置實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)上傳調(diào)度主站，同時(shí)實(shí)時(shí)跟蹤調(diào)度計(jì)劃曲線，并通過逆變器 的啟停組合優(yōu)化策略控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)功率控制，克服光伏