基于可靠性分析的光伏发电系统监控网络拓扑结构设计-论文.pdf

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1、第32卷第9期可再生能源Vol_32No．92014年9月RenewableEnergyResourcesSept．2014基于可靠性分析的光伏发电系统监控网络拓扑结构设计李乔木，-，傅质馨，-，袁越．一，刘振，赵敏1,2(1．河海大学能源与电气学院，江苏南京211100；2．河海大学可再生能源发电技术教育部工程研究中心，江苏南京210098)摘要：根据光伏发电系统对监控网络灵活性、可靠性的要求，构建了基于无线传感器网络技术的监控网络拓扑结构，建立了基于传感器节点寿命的监控网络可靠性模型，分析了网状和树

2、状两种拓扑结构对网络可靠性的影响。在监控网络的固定维护周期内，求解在满足一定可靠性水平情况下，监控传感器节点的分层分簇优化部署方案。该设计方案为光伏发电系统监控网络的构建提供思路。关键词：分布式光伏发电系统；监控网络；无线传感器网络技术；可靠性；拓扑结构；部署方案中图分类号：TP393；TM615文献标志码：A文章编号：1671—5292(2014)09—1255—080引言控网络的构建提供了新的思路姗。将WSN技术我国约76％的国土面积光照充沛。全年辐应用于分布式光伏发电监控系统，对分布式光伏射总量为

3、917～2333kWh／m，利用前景十分广电源进行双向、动态的实时监控，可获得光照强阔[】1-[31。然而，光伏发电系统容易受光照强度等外度、环境温度等信息，从而对光伏发电进行出力预界因素影响，其出力具有较大的波动性和随机性，测，减小光伏发电的不确定性对电网的冲击，这对随着分布式光伏发电系统在配电网中渗透率的不提高电网接纳和控制分布式光伏发电系统的能断提高，将给电网带来不可忽视的影响垌。通过力，实现两者的互相支持具有重要意义。建立可靠的监控系统准确地预测光伏发电出力，目前，针对基于WSN技术的光伏发电系

4、统可为分布式光伏发电系统与电网的协同调度提供监控网络方面的研究，主要集中在远程监控方面。指导，以更好地应对未来大规模分布式光伏发电文献『8]提出了利用WSN对光伏发电系统实现远并网的发展。程监控的方法，其研究工作主要为无线传感网络光伏发电监控系统是连接调度中心与光伏电ZigBee、GPRS及其组网技术。文献[11]提出了光伏站之间的桥梁，应具备良好的稳定性和时效性，并电站监控系统应具备的3个基本功能，描述了整为调度中心提供实时可靠的信息。传统的光伏发个监控系统的结构和工作原理，并给出了网关节电系统监控网

5、络智能化程度较低，难以满足监控点和监控节点的硬件结构和软件流程。文献[121网络智能化和无人、少人看守的要求，制约着分布介绍了基于485总线与互联网的有线远程监控系式光伏发电系统的发展。基于分布式光伏发电系统，并详细阐述了基于ZigBee网络的无线远程监统规模的日益增大及其分布运行的特点，对监控控系统，包括GPRS等嵌入式软件的开发。上述研网络灵活性、可靠性和智能化程度提出了更高的究主要针对光伏系统的远程监控，没有对单个的要求。无线传感器网络(WirelessSensorNetwork，分布式光伏发电系

6、统监控提出具体的结构设计方WSN)具有较强的信息处理能力、存储能力和通案．特别是在保证监控可靠性前提下的结构设计信能力．可以实时感知监控区域内的环境状态，随方案研究较少。然而，若要对分布式光伏发电系时随地为用户提供精确信息，为光伏发电系统监统进行准确的出力预测，必须获取大量实时、可靠收稿日期：2014—02—18。基金项目：国家自然科学基金青年项目(51307044)；江苏省自然科学基金资助项目(BK2012409)。作者简介：李乔木(1990一)，女，硕士研究生，研究方向为分布式光伏发电监控技术。E—

7、mail：qiaomuli@163．corn通讯作者：傅质馨(1983一)，女，博士后，讲师，研究方向为可再生能源发电及无线传感器网络技术。E—mail：zhixinfu@hhu．edu．CYI·1255·可再生能源的光照强度等信息．而信息的有效采集和可靠传(以下简称光强节点)、k个汇聚节点(Sink节点)输，必须依赖于基于WSN技术的监控网络的合和1个监控中心组成。光强节点位于监控网络的理构建。因此，合理设计分布式光伏发电系统监最底层，一般部署在光伏面板上，负责光伏系统物控网络的拓扑结构．保证监控网络

8、性能的可靠性理信息的采集、初步处理和传输。Ⅳ个光强节点又是一个值得深入研究的问题。本文从光伏发电系划分为m个簇．由簇首节点负责汇聚簇内节点传统监控网络可靠性的角度出发，对基于WSN技来的光照强度等信息，并将其传输给Sink节点。术的监控网络拓扑结构设计方案进行研究，探索监控网络的第二层即汇聚节点层，由Sink节点组一种保证分布式光伏监控可靠性的WSN拓扑结成，1个Sink节点与若干个簇首节点进行通信，构设计方案。并将簇首节点的信息传输给监控