電氣自動化在太陽能光伏發電中的應用

沈凱杰

摘要：隨著我國科學技術水平不斷提高，人們的環保意識增強，各行各業的人們逐漸把關注點轉移到可再生能源的應用，其中太陽能做為最有前景的可再生能源受到大家的青睞。太陽能存在廣泛，具有無限儲量。文中對太陽能光伏發電的原理及特性做了簡要介紹，并列舉了電力自動化在太陽能光伏發電領域的應用。

關鍵詞：太陽能；電氣自動化；光伏發電

中圖分類號：TM62 文獻標識碼：A 文章編號：2095—6487（2018）02—0053—02

1太陽能光伏發電的原理與特性

1.1太陽能光伏發電的原理

太陽能光伏發電的原理是太陽能電池具有光生伏打效應，這種效應可以把散射輻射、反射輻射和直接輻射等形式的太陽輻射能轉化成電能，從而完成發電。具體分析光生伏打效應就是物體內的電荷在物體受到光照時會改變分布狀態，產生電流和電動勢。半導體的PN節在受到來自太陽光的刺激后能夠在兩側產生電壓。

太陽能光伏系統的組成主要包括充放電控制器、蓄電池、逆變器、電池組件、監測儀表和其他蓄能和輔助發電設備，根據使用的環境不同，主要可以分為三大類，分別應用在偏遠山區的離網光伏發電系統、并網光伏發電系統和十分靈活的混合系統。

1.2太陽能光伏發電的特性

太陽能光伏發電的優點有很多：①太陽能是來自人類賴以生存的太陽，這種能源取之不盡、用之不竭，因此能源市場的變動對于太陽能光伏發電來說不會產生負面影響；②因為太陽能來自太陽，而世界各地各個角落都會接受到太陽光的照射，這樣偏遠山區不再受地域限制，電能輸送過程中的損失能夠彌補且發電過程沒有燃料的成本；③太陽能光伏發電大部分的方式都是處于靜止狀態，不存在運動部件，因此設備的使用壽命很長且維修簡單；④太陽能光伏發電十分清潔，不會有噪音、有毒氣體和廢棄物出現；⑤在我國大部分地區的太陽能發電板都是設置在屋頂，這有效減少了占地面積。

在太陽能光伏發電給人類帶來巨大便捷的同時也存在一些使用缺點：①地球的公轉使得存在春夏秋冬四個季節，在這四個季節內，地球表面接收到來自太陽光的輻射程度不同，會對發電量產生一定的影響；②太陽能光伏發電系統的建設成本是比較高的，要保證其安全性和穩定性，投資較高也限制了其應用范圍的擴大。

2電氣自動化在太陽能光伏發電領域的應用

2.1電氣自動化技術在電力行業的應用

現代電氣工程是科學技術發展的產物，其基礎是應用電氣自動化技術。在電力工業的生產運行中，電氣自動化技術因為能夠給工業生產提供源源不斷的動力能夠在最大程度上提高了電力系統的運行效率。電氣自動化技術合理的應用在電氣工程中，能夠給操作人員降低工作強度，發生事故的幾率也很低。

2.2電氣自動化的控制方式

電氣自動化的便捷性和智能性給人類生產帶來的益處是不言而喻的，目前這種技術在大型商場、辦公樓和公寓等場所中都有著廣泛的應用；在醫療衛生行業、工業生產、園林綠化、公路照明和安全監控等領域也有比較成熟的應用。為了減少人工的工作強度，一般會采用電腦操控或者遠程監控的方式來控制電氣設備的運行。在應用過程中，應根據系統的設計方法，認真分析電氣自動化控制系統，才能使電氣自動化控制系統在實際應用中降低出現問題和隱患的幾率。

2.3在光伏建筑以及光伏水泵系統方面的應用

在我國大型的光伏建筑和光伏水泵系統中，也有電氣自動化的身影。這類建筑工程龐大，要想保持穩定運行就要對每一個環節都做好監控，因為任何一個小的差錯都可能造成停運。監控軟件是光伏建筑和光伏水泵系統中應用最多的一種自動化產品，這里面有上百個太陽能電池板，每一個都必須進行監控，這種情況下就需要合理、靈活的使用監控軟件和通信方式。我國目前常用的通信方式包括北斗無線通信、串口和通用分組無線業務技術等。

2.4在太陽能光伏發電系統直流逆變控制的應用

太陽能光伏發電系統在短時間內就可以將太陽能轉換為電能，是一個很偉大的發明設計。就光伏系統和電網之間的關系來說，太陽能光伏發電系統可以分為兩個獨立于電網的系統，即并網系統和光伏系統。除此以外還包括變壓器、分散的光伏電池組件、功率轉換裝置和電池組等零散的部件。對太陽能光伏發電系統應用電氣自動化控制技術，直流電可以十分容易地轉變為交流電，最終輸送到電網系統進行供電。

2.5在太陽能光伏發電并網系統的應用

光伏發電網絡系統運行正常時，一般根據不同發電方式的特點來合理選擇使用。在實際運行發電時，不同類型的發電方式適合不同的發電時期，因此在某個階段選用哪種發電方式應該要慎重，因為電網在并網過程中會對電網帶來一定的沖擊和影響。電氣自動化技術的應用可以及時檢測同步點兩側的電量，根據測量結果縝密的分析和判斷同一時期所需的數據，計算出彌補數據作為依據，這樣就有了確定的時間差，同期合閘的指令可以提前通知給工作人員，以滿足同期合閘頻率偏差、電壓偏差等準確數據的要求。

2.6在太陽能光伏發電系統無功補償控制的應用

太陽能光伏發電系統是一個龐大復雜的系統，組成部件繁多，大多數部件都是電子元件，會有無功功率損耗和諧波等負面影響，如若電力系統無法維持長時間運行的穩定性，那么電壓質量也會不達標。然而，將電氣自動化控制系統應用在太陽能光伏發電系統中精確檢測無功功率的實際需求，這對于調節無功范圍有指導性的意義。

2.7在設備全壽命周期控制中的應用

在過去的電氣設備運行過程中，檢修工作基本都是等到電氣設備在運行過程中出現問題時才會進行，這樣是無法保證電網的可靠性和穩定性的，從某種意義上來說，電網的使用壽命也因此而縮短。電氣自動化技術應用在電氣設備的維護中能夠在平時運行中檢測設備的使用狀態，發現故障會及時反饋，這樣技術人員能夠早知道早維修，保證設備正常運行。

3結論

隨著生態環境的惡化和化石燃料的日益緊張，太陽能作為一種清潔、安全的可再生資源，出現在人類的視野并逐漸取代化石燃料。光伏發電技術是一種將太陽能轉化為電能的技術，將電氣自動化應用在太陽能光伏發電系統，二者的結合使太陽能發電更加便捷和先進，這對于未來解放化石燃料和利用太陽能提供了成熟的技術參考。