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，當系統(tǒng)需要較大的輸出功率時，通常采用對光伏電池進行并聯(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。

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)化為交流電以實現(xiàn)并網(wǎng)。逆變器是實現(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能蓄電池的效率，因此，逆變器的運行狀態(tài)需要實時監(jiān)控。

2.3蓄電池組

光伏電站需要配備一定容量的儲能系統(tǒng)，以提高光伏系統(tǒng)輸出的穩(wěn)定性。儲能一般采用蓄電池組，其能夠?qū)⒐夥嚵挟a(chǎn)生的多余電能進行存儲，同時也可以向所接負載供應電能。蓄電池是光伏系統(tǒng)并網(wǎng)控制的重要環(huán)節(jié)，對光伏發(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)須對儲能蓄電池組進行實時監(jiān)控。

2.4充放電控制器

利用儲能放電控制器可以保護蓄電池組，避免由于過度充放電導致的電池壽命縮短。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，充放電控制器的運行參數(shù)需要實時采集并監(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現(xiàn)對備用逆變器的轉(zhuǎn)化功能，確保系統(tǒng)能夠正常運行，還可以對線路傳輸?shù)碾娔苓M行監(jiān)控。在光伏監(jiān)控系統(tǒng)中，交流配電柜的實時數(shù)據(jù)需要及時采集并傳輸。

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

系統(tǒng)分為四層：應用層、服務層、設備驅(qū)動層、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)的交互主要在應用層進行，用戶的需求在應用層都會直觀的形式展示，用戶操作指令和信息會錄入到應用層，再將這些信息交由服務層處理。整個業(yè)務的信息數(shù)據(jù)處理、運算和控制是在服務層進行。與設備間的通訊由驅(qū)動層完成，并獲取設備的數(shù)據(jù)并進行轉(zhuǎn)換格式的操作，保證系統(tǒng)能夠正常識別。客戶端現(xiàn)場設備的信息通信是雙向的，即將信息以設備能夠辨識的格式發(fā)送給設備，保證系統(tǒng)能夠正常向下層設備傳遞信息，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)對采集到的各類電站數(shù)據(jù)進行分析，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時運行數(shù)據(jù)，光伏電站運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、計量器等。另外，除了設備本身直接獲取的基礎數(shù)據(jù)外，還有部分數(shù)據(jù)需要通過基本數(shù)據(jù)衍生計算。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)定的上傳至上位機以及服務器，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)的準確性、實時性和安全性。本系統(tǒng)采用ＲS－485串行通信標準和Modbus通信協(xié)議，該協(xié)議規(guī)定了主機與從機之間通信的規(guī)則，獨立于物理層，配合ＲS－485總線標準，實現(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)庫負責前端界面對數(shù)據(jù)的調(diào)用和后臺數(shù)據(jù)的存儲，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)庫的設計和數(shù)據(jù)模型結(jié)構(gòu)關系到數(shù)據(jù)的安全性、完整性和可維護性。本系統(tǒng)采用SQLServer關系型數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對系統(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)計等功能。云端SQLAzure數(shù)據(jù)庫與SQLServer數(shù)據(jù)庫使用SQLServerExpress工具實現(xiàn)同步管理。同時，在系統(tǒng)中利用Hibernate框架將數(shù)據(jù)層和業(yè)務邏輯層分離，減少程度代碼的復雜度。

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、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)信號調(diào)理電路濾波處理后將數(shù)據(jù)進行歸類分析，現(xiàn)場通過ＲS－485接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和存儲。現(xiàn)場監(jiān)控顯示各種元器件數(shù)據(jù)、發(fā)電量、報警、報表等信息。同時，也可以通過命令實現(xiàn)對模塊的控制，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時數(shù)據(jù)信息和歷史數(shù)據(jù)信息，展示電站的運行狀態(tài)，終端監(jiān)控功能如圖6所示。

本地數(shù)據(jù)通過上位機接收存儲到數(shù)據(jù)庫，利用Eclipse平臺配置和部署云環(huán)境，將本地數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)移至云存儲中，實現(xiàn)云端數(shù)據(jù)庫和前臺界面的數(shù)據(jù)交互，用戶可以在瀏覽器上方便地查詢各地站點的信息。遠程B/S服務體系結(jié)構(gòu)圖7所示。