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集中式光伏发电控制系统设计

摘要：集中式光伏发电受天气因素影响较大，分布式光伏发电系统输出功率

（输电量）主要与天气状况及太阳辐射强度相关，我国国家气象局将天气类型划

分为３０多种，天气晴朗时阳光辐射强度高，光伏发电量多；当天空有云层时，

云层大小和厚度的不同又造成太阳辐射强度不同，太阳电池接受的照射光强有变

化，所以发电量具有较大波动性和间歇性％若将光伏发电直接并网，对电网的电

力调度会造成麻烦。因此，需要对集中式光伏发电系统发电量进行预测，为电网

的管理和维护提供调控数据。

关键词：光伏发电系统；发电量；预测；温度；光伏组件

引言

近年来，为了减少对自然环境的污染，人们致力于对潮汐能、地热能、风能、

生物能等可再生能源的开发。在国内外的大环境中，光伏电站发电技术的开发均

得到了广泛使用。如今光伏电站发电技术仍存在缺点和不足，因此对于集中式光

伏电站发电系统的研究和开发要不断向前。

1光伏电站发电技术在国内外的发展

1.1光伏电站发电技术在国外的发展

发电站利用光伏发电是将光能转化为电能的一项具有潜力的发电技术。在国

外的市场发展中占据较大优势，成为新能源企业不可或缺的新型技术。光伏发电

利用可再生的太阳能资源作为资源来源，从根本上减少了投入的资金。根据权威

部门发布数据显示，欧洲国家如德国、美国和日本等正在加紧对光伏发电技术的

研发进程。但是随着科技的快速发展，国外光伏电站发电技术已经被新型的光伏

电池技术逐渐替代。现阶段，美国制造的六-接合点III-V太阳能电池因具有较

高的电池效率引起了各国科学家越来越多的关注。

1.2光伏电站发电技术在国内的发展

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中国科技的发展实现了从跟跑、并跑到领跑三个环节的连续发展，光伏电站

发电技术的发展亦是如此。最开始借鉴国外光伏发电技术成功的经验和失败的教

训，在新能源企业不断努力和国家政府的大力支持下，我国光伏电站发电的技术

水平发展到和国外技术并驾齐驱，为国内光伏发电市场开辟了新的方向。现阶段，

我国光伏电站发电技术在研究人员自主研发和创新的努力下在全世界达到了领跑

阶段。今年在国家能源集团和碧桂园集团的通力合作下，第一个光电建筑(BIPV)

应运而生。国内第一座光电建筑-铜铟镓硒(CIGS)的成功建设解决了地面电站占

地、存储能量设备花费高的问题。光电建筑将光伏发电技术与建筑工程的完美结

合，实现了将光能高效利用的目标。

2硬件设计

集中式光伏发电控制系统核心硬件为ＰＬＣ控制器，选用的型号为三菱ＦＸ

５Ｕ－６４ＭＲ。光伏发电控制系统的输入信号主要分为指令信号和位置／保护

信号两类，指令信号有急停、复位、自动／手动等；位置／保护信号有方向旋钮、

摆杆限位信号等。该控制系统可控制摆杆沿东西、西东以及垂直方向移动；利用

旋钮可控制光伏组件向东、西、南、北四个方向旋转，以获得最多太阳光能。Ｐ

ＬＣ控制器输入信号还包括测量光伏组件倾角的倾角传感器，为模拟量电流信号；

温度传感器，用于检测光伏组件的温度；光照强度传感器，用于检测太阳光的光

照强度。控制系统根据采集的温度、光照强度数据，控制摆杆以及光伏组件自动

移动或旋转，利用倾角传感器实时测量摆杆和光伏组件的倾角。光伏发电控制系

统的输出信号主要由继电器和接触器构成，如控制灯光色变的继电器、控制蜂鸣

器开关的继电器、控制直流／交流电信号的继电器，控制光伏发电系统离网以及

并网的接触器等。

3软件设计

3.1ＰＬＣ设计

集中式光伏发电控制系统设置有手动、自动两种控制模式