光伏發(fā)電系統(tǒng)的主要由光伏陣列、蓄電池、控制器和逆變器組成。

2.1電池陣列

光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心組成部分是光伏電池，當(dāng)系統(tǒng)需要較大的輸出功率時(shí)，通常采用對(duì)光伏電池進(jìn)行并聯(lián)和串聯(lián)形成光伏陣列。目前業(yè)界常用的電池主體由硅電池組成，根據(jù)硅晶體的不同排列可分為三種不同型號(hào)。

2.2逆變器

由于光伏電池輸出的是直流電，而目前我國以交流電網(wǎng)為主，因此，光伏電站需要將直流電轉(zhuǎn)化為交流電以實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。逆變器是實(shí)現(xiàn)光伏電站并網(wǎng)的重要裝置，逆變器效率直接影響光伏電站以及儲(chǔ)能蓄電池的效率，因此，逆變器的運(yùn)行狀態(tài)需要實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2.3蓄電池組

光伏電站需要配備一定容量的儲(chǔ)能系統(tǒng)，以提高光伏系統(tǒng)輸出的穩(wěn)定性。儲(chǔ)能一般采用蓄電池組，其能夠?qū)⒐夥嚵挟a(chǎn)生的多余電能進(jìn)行存儲(chǔ)，同時(shí)也可以向所接負(fù)載供應(yīng)電能。蓄電池是光伏系統(tǒng)并網(wǎng)控制的重要環(huán)節(jié)，對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)整體輸出起到削峰填谷的作用，因此，監(jiān)控系統(tǒng)須對(duì)儲(chǔ)能蓄電池組進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2.4充放電控制器

利用儲(chǔ)能放電控制器可以保護(hù)蓄電池組，避免由于過度充放電導(dǎo)致的電池壽命縮短。另外，合理的充放電控制可以大大提高光伏系統(tǒng)輸出的穩(wěn)定性。在光伏監(jiān)控系統(tǒng)中，充放電控制器的運(yùn)行參數(shù)需要實(shí)時(shí)采集并監(jiān)控。

2.5交流配電柜

光伏電站并網(wǎng)需要通過交流配電柜來完成并網(wǎng)，交流配電柜不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)備用逆變器的轉(zhuǎn)化功能，確保系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，還可以對(duì)線路傳輸?shù)碾娔苓M(jìn)行監(jiān)控。在光伏監(jiān)控系統(tǒng)中，交流配電柜的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)需要及時(shí)采集并傳輸。

云計(jì)算的定義較為寬泛，云計(jì)算是基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算模式，提供基于網(wǎng)絡(luò)的分布式存儲(chǔ)、計(jì)算和展示，網(wǎng)絡(luò)訪問具有可行、便捷、按需的特點(diǎn)。當(dāng)系統(tǒng)接收訪問，進(jìn)入計(jì)算資源共享池，即可迅速響應(yīng)，為用戶提供服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、服務(wù)、應(yīng)用軟件等資源，在用戶和服務(wù)供應(yīng)商間僅需做少量交互從而大大減少管理的工作量。這也是云計(jì)算的主要的優(yōu)點(diǎn)所在。云計(jì)算系統(tǒng)的后臺(tái)擁有特殊的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)數(shù)目龐大的服務(wù)器進(jìn)行合理組織，保證云計(jì)算穩(wěn)定運(yùn)行。本系統(tǒng)采用微軟WindowsAzurePlatform云計(jì)算平臺(tái)，提供基于微軟數(shù)據(jù)中心隨用隨付費(fèi)的靈活服務(wù)模式。該云計(jì)算平臺(tái)有一下特點(diǎn)：微軟云中的應(yīng)用開發(fā)不需企業(yè)自身進(jìn)行部署和維護(hù)，也無需關(guān)注底層的結(jié)構(gòu)。在微軟云中，可以使用Windows和Linux兩種虛擬機(jī)，同時(shí)也支持開源工具(PHP、Node．js等)。因此，用戶只需按自己的實(shí)際需求，靈活地部署虛擬機(jī)和調(diào)用存儲(chǔ)空間，大大減少程序的調(diào)試時(shí)間，加快程序的開發(fā)速度。面對(duì)客戶日益增長的需求，本系統(tǒng)還可以根據(jù)業(yè)務(wù)的變化向外擴(kuò)展，提供更多的資源。云計(jì)算的使用大大降低了硬件的購買和維護(hù)費(fèi)用，并且可以與本地的IT設(shè)施協(xié)同使用，使得用戶能夠整合式地體驗(yàn)從本地到云端的管理、虛擬化、存儲(chǔ)和開發(fā)的過程，云平臺(tái)架構(gòu)如圖2所示。

系統(tǒng)分為四層：應(yīng)用層、服務(wù)層、設(shè)備驅(qū)動(dòng)層、數(shù)據(jù)層，不同層處理不同數(shù)據(jù)，各層彼此結(jié)合形成面向用戶的系統(tǒng)功能。用戶與系統(tǒng)的交互主要在應(yīng)用層進(jìn)行，用戶的需求在應(yīng)用層都會(huì)直觀的形式展示，用戶操作指令和信息會(huì)錄入到應(yīng)用層，再將這些信息交由服務(wù)層處理。整個(gè)業(yè)務(wù)的信息數(shù)據(jù)處理、運(yùn)算和控制是在服務(wù)層進(jìn)行。與設(shè)備間的通訊由驅(qū)動(dòng)層完成，并獲取設(shè)備的數(shù)據(jù)并進(jìn)行轉(zhuǎn)換格式的操作，保證系統(tǒng)能夠正常識(shí)別。客戶端現(xiàn)場設(shè)備的信息通信是雙向的，即將信息以設(shè)備能夠辨識(shí)的格式發(fā)送給設(shè)備，保證系統(tǒng)能夠正常向下層設(shè)備傳遞信息，如圖3所示。

4.2光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)模塊

本監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)采集到的各類電站數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，系統(tǒng)模塊主要包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)通信模塊、數(shù)據(jù)庫和監(jiān)控終端四個(gè)模塊。

4.2.1數(shù)據(jù)采集模塊

數(shù)據(jù)采集模塊采集光伏電站實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，光伏電站運(yùn)行過程中涉及各類數(shù)據(jù)，包括：光伏陣列、逆變器、環(huán)境監(jiān)測儀、計(jì)量器等。另外，除了設(shè)備本身直接獲取的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)外，還有部分?jǐn)?shù)據(jù)需要通過基本數(shù)據(jù)衍生計(jì)算。數(shù)據(jù)采集模塊結(jié)構(gòu)如圖4所示。

4.2.2數(shù)據(jù)通信模塊

在現(xiàn)場監(jiān)控中，采集數(shù)據(jù)信息需要安全、穩(wěn)定的上傳至上位機(jī)以及服務(wù)器，因此，通信不僅需要完成數(shù)據(jù)傳送的基本功能，還需要保證所傳送數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性和安全性。本系統(tǒng)采用ＲS－485串行通信標(biāo)準(zhǔn)和Modbus通信協(xié)議，該協(xié)議規(guī)定了主機(jī)與從機(jī)之間通信的規(guī)則，獨(dú)立于物理層，配合ＲS－485總線標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全穩(wěn)定可靠的傳輸。

4.2.3數(shù)據(jù)庫模塊

數(shù)據(jù)庫負(fù)責(zé)前端界面對(duì)數(shù)據(jù)的調(diào)用和后臺(tái)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)需要監(jiān)測的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)多樣，數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)模型結(jié)構(gòu)關(guān)系到數(shù)據(jù)的安全性、完整性和可維護(hù)性。本系統(tǒng)采用SQLServer關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的記錄、篩選、編輯、刪除、排序和分組統(tǒng)計(jì)等功能。云端SQLAzure數(shù)據(jù)庫與SQLServer數(shù)據(jù)庫使用SQLServerExpress工具實(shí)現(xiàn)同步管理。同時(shí)，在系統(tǒng)中利用Hibernate框架將數(shù)據(jù)層和業(yè)務(wù)邏輯層分離，減少程度代碼的復(fù)雜度。

4.2.4監(jiān)控終端

現(xiàn)場監(jiān)控主要由數(shù)據(jù)采集模塊、上位機(jī)、數(shù)據(jù)傳輸通道、數(shù)據(jù)庫構(gòu)成。光伏組件上裝有各類的傳感器，電壓、電流等數(shù)據(jù)通過傳感器送到數(shù)據(jù)集中模塊，經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路濾波處理后將數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類分析，現(xiàn)場通過ＲS－485接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和存儲(chǔ)。現(xiàn)場監(jiān)控顯示各種元器件數(shù)據(jù)、發(fā)電量、報(bào)警、報(bào)表等信息。同時(shí)，也可以通過命令實(shí)現(xiàn)對(duì)模塊的控制，比如：模塊參數(shù)、分合閘信息等。現(xiàn)場監(jiān)控結(jié)構(gòu)如圖5所示。

現(xiàn)場數(shù)據(jù)監(jiān)控終端可以向工作人員提供電站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息和歷史數(shù)據(jù)信息，展示電站的運(yùn)行狀態(tài)，終端監(jiān)控功能如圖6所示。

本地?cái)?shù)據(jù)通過上位機(jī)接收存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫，利用Eclipse平臺(tái)配置和部署云環(huán)境，將本地?cái)?shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)移至云存儲(chǔ)中，實(shí)現(xiàn)云端數(shù)據(jù)庫和前臺(tái)界面的數(shù)據(jù)交互，用戶可以在瀏覽器上方便地查詢各地站點(diǎn)的信息。遠(yuǎn)程B/S服務(wù)體系結(jié)構(gòu)圖7所示。