太阳能光伏发电系统的核心技术

一、智能一体化装置的实现

        在光伏子阵为实现箱变保护测控、通信管理、环网等功能，通常需配置箱变保护测控装置、通信管理装置、环网交换机来实现，同时需要考虑这些设备的安装与长期运行，而且在大型地面光伏电站，光伏子阵数量大，成本问题更加突出。

        本文提出一种智能一体化装置，集箱变保护测控、通信管理、环网功能于一体，安装于箱变内部即可，可以很大程度节约用户成本。

        下图是智能一体化装置的软硬件架构框图，采用双ARM核+DSP的三核CPU，其中ARM核1实现通信管理与分布式AGC/AVC相关功能；ARM核2实现外设管理与环网功能；DSP完成箱变的保护测控、事件、测量等功能。ARM核均采用Linux操作系统，保护与通信等应用功能在不同的核实现，互不干扰。

智能一体化装置软硬件架构框图

二、 具有风暴抑制功能的环网技术

        智能一体化装置的环网功能采用了快速生成树协议（RSTP），使用FPGA硬件实现，具有风暴抑制功能。采用FPGA硬件计算网络报文特征值，自学习形成特征值表，自动丢弃特征值表中有重复元素的网络报文。

        本文采用两种CRC算法的组合来计算特征值。长度为k+1的以太网报文可以映射到如下一组多项式序列：

        式中，n为特征值的阶数。将报文序列M(x)左移n位，模二除C(x)，得到商数P(x)和余数Q(x)，Q(x)即为该网络报文的特征值。

        相同的网络报文必然有相同的特征值，不同的网络报文也有可能计算出相同的特征值，依据统计和概率理论，对于n=32的特征值序列，两个随机的网络报文出现特征值相同的概率为1/232，若使用两种不同的32位CRC算法组合产生的特征值，则其出现的概率为1/264，这个出错概率对于电力系统的应用完全可以忽略。

三、分布式AGC/AVC的实现

        AGC/AVC功率控制是大型光伏电站必须具有的功能，对保障光伏电站并网后电网的安全稳定运行起到积极作用，对电网调度调节指令的响应时间是大型光伏电站的重要指标。

        以往AGC/AVC服务器的调节目标都是逆变器，以逆变器为模型进行计算，但随着光伏电站规模的增大和组串式逆变器的广泛使用，逆变器的数量激增，AGC/AVC服务器的调节目标与计算模型增多，实现快速调节的难度加大。

若使用上文介绍的光伏综合自动化系统，引入分区AGC/AVC服务器概念，则这一问题便能得到解决，其实现步骤如下：

        1）调度主站发送光伏电站有功/无功输出目标值给站控层远动机。

        2）远动机经监控数据网将目标值转发给主AGC/AVC服务器。

        3）主AGC/AVC服务器以各发电分区及无功补偿设备为模型，经过一定策略计算出各发电分区和无功补偿设备输出目标值，经网络层的AGC/AVC数据网和监控数据网分别发送给间隔层的分区AGC/AVC服务器和无功补偿设备。

        4）分区AGC/AVC服务器以本发电分区内的逆变器为模型，经过一定策略计算出各逆变器的输出目标值，经子阵环网发送给逆变器所在光伏子阵的智能一体化装置，由智能一体化装置发送指令调节逆变器的有功与无功输出。

        5）无功补偿设备收到目标值指令后自行调节。

        6）主AGC/AVC服务器根据全站的有功与无功输出情况，再次进行计算，并发送调节指令，形成实时闭环控制。