典型设计案例分享

3.3.3.1　风电场气象要素实时监测系统

我国福建省东北部某海岛，海拔4～52m，常年盛行东北风，风能资源丰富，正在大力开发风电。此岛属沿海风积平原，主要为台田和沿海防风林带，地形平缓，零星分布一些残丘。某风电场的测风塔（标记为1号塔）位处海岛上，该塔距离风电场直线距离约3km。

福建省东南部某海岛，海拔5～87.9m，常年盛行东南风，沿海风电场建设初具规模。风电场主要位于防风林带中，部分为旱地、残丘，地貌属滨海风积砂平原，出露部分岬角残丘，地形变化较大。在小尖山礁孤岛上建设了一座测风塔（标记为2号塔），该塔距离风电场直线距离约5km。

以上两座测风塔的气象监测数据实时发送到气象监测中心站。1号测风塔塔高40m，安装4层测风装置，分别位于10m、20m、30m、40m高度；2层测温湿度装置，分别位于10m、40m高度；1层测大气压装置，位于10m高度。1号测风塔传感器分布示意图如图3-10所示。

2号测风塔塔高80m，安装4层测风装置，分别位于10m、30m、50m、70m高度；2层测温湿度装置，分别位于10m、70m高度；1层测大气压装置，位于10m高度。2号测风塔传感器分布示意图如图3-11所示。

图3-10　1号测风塔传感器分布示意图

图3-11　2号测风塔传感器分布示意图

无论是1号测风塔，还是2号测风塔，均处于四面环水的孤岛上，综合考虑现场环境、通信费用、可靠性等因素，设计通信组网方式如图3-12所示。测风塔监测设备的数据通过VHF通道进行远程无线传输，在风电场架设安装VHF转DMIS网的通信中转设备，测风塔上的实测数据经由电力数据DMIS专网接入中心站系统。

该组网方式的优点是：中心站无需增添硬件设备，只需将中心计算机接入网络即可接收各个站点的实时数据。通过此组网通信方式，系统具有健壮的通道载体DMIS专网，保障了通道的透明性和可靠性，极大地简化了设备的维护和检测，数据畅通率非常高，为中心站的风电功率预测系统提供了实时气象数据。(www.xing528.com)

图3-12　测风塔通信组网设计示意图

3.3.3.2　光伏电站气象要素实时监测系统

南京某屋顶光伏电站，系统总容量规划为131.995kW，该电站气象要素实时监测系统由数据采集器、气象传感器、通信终端设备、太阳能电池板、蓄电池、设备机箱、安装塔架等组成。系统配置了各类气象传感器，可以监测的气象要素有总辐射、直接辐射、散射辐射、紫外辐射、反射辐射、气温、相对湿度、风速、风向、气压等，并配有全天空成像设备，实现对云的监测，光伏电站气象监测系统现场图如图3-13所示。

图3-13　南京某屋顶光伏电站气象监测系统现场图

目前，基于地基云图的光伏发电超短期功率预测方法是根据云图推测云层运动情况，对未来几小时内的云矢量进行预测，通过云辐射强迫分析得到地面辐照度的预测值，以辐照度预测值作为光电转换效率模型的输入，得到光伏功率预测值。云图是光伏发电超短期功率预测的一个重要输入数据源，在南京某屋顶光伏电站建有地基云图监测站，它可以对光伏电站所处位置的天空云况进行自动连续观测，提供实时云量并显示白天的天空状态，捕获的图像为标准的JPEG文件，并可通过RS232或互联网实时远程监测。

图3-14　光伏电站气象要素实时监测系统通信组网设计示意图

综合考虑现场环境、通信费用、可靠性等因素，屋顶光伏电站气象要素实时监测系统通信组网设计方式如图3-14所示。气象数据通过GPRS通道进行远程无线传输到中心站，该传输方式方便、经济、维护量小；由于云图数据量偏大，不适宜用GPRS通道，考虑到地基云图监测设备到中心站机房距离较远，不适合采用RS232方式传输，所以选择通过互联网方式接入到中心站。