太陽能光伏發電中電氣自動化的應用

白文國

摘要：科學技術的不斷進步和發展，促使越來越多的可再生能源被廣泛應用，特別是太陽能這種新興的能源。太陽能在實際應用過程中，不僅具有無限性的特征，而且還能夠方便快捷地將太陽能應用到各個領域當中。針對太陽能光伏發電的現狀進行分析，并且結合實際情況，提出電氣自動化在其中的具體應用措施，為太陽能光伏發電的未來發展打下良好基礎。

關鍵詞：太陽能;光伏發電;電氣自動化;應用措施

在當前社會經濟不斷快速發展的背景下，雖然我國各個領域的整體發展勢頭比較良好，但是資源、能源的過度消耗和使用，導致我國不可再生能源越來越少。與一次性的不可再生能源相比，太陽能的儲存量異常豐富。太陽能資源在我國現代社會發展過程中具有非常重要的作用，不僅能夠對現代人的日常生活產生積極影響，而且還會對社會經濟發展起到良好的推動效果。

1太陽能光伏發電

1.1發電原理

太陽能光伏發電的基本部件是光伏電池（太陽能電池）。其基礎結構是半導體PN結，當太陽光照射到PN結上時，大于禁帶寬度的光子能量被電子吸收，電子從價帶頂躍遷至導帶底，產生電子-空穴對，在PN結內建電場作用下分離，載流子傳輸、被收集，形成電動勢，通過電極連接外電路，產生電流，輸出功率。由于電池對陽光的反射、選擇吸收、發熱以及載流子的復合、陷阱等效應而造成電子-空穴數目減少，因此電池的光電轉換效率和理論值尚有較大差距。

1.2光伏組件

單個電池片的電壓和電流很小，有必要把若干個電池片串并聯焊接起來，按一定方式裝配封裝在一塊較大面積的背板上，加上鋁合金邊框和引線，獲得較大的電壓和電流，稱作光伏電池板（電池組件）。封裝的好壞直接決定光伏組件工作的可靠性。光伏組件是光伏方陣的一個單元，其作用是將太陽能轉化為電能，給蓄電池充電或推動負載工作。

1.3光伏發電系統

太陽能發電系統由太陽能電池板（方陣）、充放電控制器、逆變器、蓄電池、太陽跟蹤控制器和交流配電柜等設備組成。光伏發電系統建設之前，應先預先規劃，進行輸出電壓、電流和功率計算以及蓄電池容量設計，做好最大功率點追蹤控制和逆變控制。在光伏方陣里，注意監測熱斑效應，它有可能導致整個發電系統癱瘓。充放電控制器是防止蓄電池過充電和過放電的設備。通過控制蓄電池的充放電電壓和電流，合理對負載輸出電能。市面上有以單片機為核心的光伏充放電控制器出售，成本低，可靠性高，它對太陽能電池板電壓、蓄電池電壓、充電電流、環境溫度等參數檢測判斷，控制開關管的通斷，實現充放電控制和保護功能。

2.太陽能光伏發電的現狀

全球經濟的高速發展，現代社會的快速發展，全世界都在積極落實綠色環保理念，綠色能源在現代社會的應用，受到了人們的廣泛關注和重視。與此同時，“低碳生活”方式的推出，對人們的環保意識和行為也產生了一定的積極影響。在西方一些發達國家，太陽能光伏發電技術受到了相關部門、學者以及人們的重視和關注，各個國家的政府部門都出臺與太陽能光伏發電技術相關的政策，對其提供良好的支持。在這種大環境背景下，我國也逐漸意識到太陽能光伏發電的重要性，并且開始逐漸普及太陽能光伏發電技術。這樣不僅能夠實現可再生能源科學合理的利用，而且還能夠對生態環境起到良好的保護效果。

3.太陽能光伏發電中電氣自動化的應用措施

3.1電氣自動化在電力行業中的應用

電氣工程在現代社會的發展，其基礎部分其實就是電氣自動化技術科學合理的利用。電氣自動化在實際應用過程中，不僅能夠為工業發展提供動力支持，而且在電力行業當中，該技術能夠保證電力系統在運行過程中的效率和質量得到有效提升。在電氣工程的建設過程中，應當科學合理的對電氣自動化技術進行應用，這樣不僅有利于減少工作人員的工作強度，而且還能夠盡可能避免由于人為因素而導致的故障問題。在保證電力系統運行過程中的安全性和穩定性得到有效提升的同時，能夠最大限度促使電氣工程在經營時的經濟效益得到提升。

3.2電氣自動化的具體控制方式

電氣自動化系統在構建和具體使用過程中，由于其具有非常優越的性能，所以被廣泛應用到很多領域當中，比如公寓樓、或者是一些商場等，這些生活場所越來越離不開電氣自動化系統。另外，該系統還被廣泛應用到生態環境保護當中，同時在一些醫療衛生行業等領域也被廣泛應用。該系統在供暖、照明等方面能夠將自己的作用和價值充分發揮出來，這也是該系統得到廣泛應用的原因。電氣自動化系統在實際應用過程中，人們可以直接通過遠程控制的方式，實現對自己家用電器的有效控制，這樣有利于減少工作人員的工作負擔和壓力。

3.3電氣自動化在光伏建筑、光伏水泵系統中的應用

電氣自動化系統在實際應用過程中，被廣泛應用到光伏建筑、光伏水泵系統當中。由于現代社會的快速發展，科學技術不斷進步，自動化產品的數量和種類越來越多，但是在這些產品當中，最重要的就是監控軟件在實踐中的合理利用。無論是光伏發電站或者是光伏水泵系統，在針對這些系統進行監控和管理的時候，都需要非常大的電能才能夠完成。如果是單純利用電能，將會耗費非常大的電力資源，但是通過太陽能光伏發電，不僅能夠對光伏發電的情況進行實時有效的監督，而且還能夠結合實際情況，利用有效的監控軟件對其進行控制。在現階段比較常見的一些通信方式包括串口、通用分組無線服務技術等。

3.4在太陽能光伏發電系統直流逆變控制中的應用

太陽能光伏發電系統在實際應用過程中，由于其系統的性能非常強大，所以需要結合實際情況，對其進行合理利用。太陽能光伏發電系統可以直接將太陽光能在很短的時間內，將其直接轉變成為可以使用的電能。如果單純從光伏系統和電網相互之間的關系進行分析，太陽能光伏發電系統在實際應用過程中，可以分別以光伏系統、并網系統這兩個獨立系統實現應用。在其中還會涉及到一些零散的部件，比如光伏電池組建、電力轉換裝置等。在針對上述一些零部件、器件等進行有效控制時，將電氣自動化控制技術科學合理的應用其中。這樣不僅有利于將直流光伏電能之間轉變成為交流電能，而且還能夠將轉換完成的電流順利輸送到電網系統當中，為其提供良好的能源供給。

3.5在太陽能光伏發電并網系統中的應用

現在光伏發電系統已經實現了智能化，會根據不同的需要采用不同的發電模式，這就要求電自動化技術能判定出不同的發電類型。根據發電特點，合理分配和使用光伏發電系統運行模式，減少在發電過程中給電網帶來的過大負荷和損壞。有了電氣自動化技術，就可以對光伏發電系統中同期點兩側的電氣量進行檢測，并分析和判斷所需的不同發電模式，根據彌補數據在傳輸過程中產生的時間差，對合閘頻率和時間點進行把控，有效減少系統負擔，提高光伏發電效率。

3.6在太陽能光伏發電系統無功補償控制中的應用

光伏發電系統是一項高端技術，系統內部的構造和組成比較復雜，系統中常見的元器件通常是電子元器件，電子元器件的特點是在工作中會出現無功損耗及諧波，偶爾會出現電力不穩定的情況，導致電壓不穩，一直無法控制在高質量發電范圍內。但是，通過應用電氣自動化控制系統，可以判定無功的實際需求量，控制無功損耗，將其調整到正常范圍內，并根據光伏發電系統的實際需求對無功進行控制，有效緩解電壓不穩的問題[4]。

3.7在太原能光伏發電系統設備全壽命周期控制中的應用

我國在太陽能光伏發電領域雖然已經成為佼佼者，但由于起步晚，發展過于迅速等，光伏發電管理方面存在一些不足。例如，很多單位通常是在光伏發電出現問題時，才開始對設備進行檢修，這不僅會影響發電效率和質量，還會給日常用電帶來問題。利用電自動化技術，能夠及時預測和監測出設備的運行狀態，對其進行全面監控，以便檢修人員能及時制訂檢修計劃，延長設備的使用周期和使用質量。

結語：

電氣自動化技術已經被廣泛應用在現代社會的各個領域中，隨著科學技術的不斷進步和發展，電氣自動化技術也越來越成熟。將該技術應用到太陽能光伏發電當中，不僅能夠滿足人們的日常生活需求，而且還能夠推動該技術的穩定發展。

參考文獻：

[1]丁麗萍，帥傳敏，李文靜，等.基于SEM的公眾太陽能光伏發電認知和采納意愿的實證研究[J].資源科學，2015，37（7）：1414-1423.

[2]趙加強.中國太陽能光伏發電發展的法律政策問題———以政策工具優化為視角[J].上海交通大學學報（哲學社會科學版），2014，22（6）：26-34