自動化技術在太陽能光伏領域中的應用

李永偉

（貴州粵電六盤水綜合能源有限公司，貴州六盤水 553543）

0 引言

隨著社會的發展和進步，人們對于能源的消耗逐漸增加，但是由于大部分能源都是一次性的，是不能進行二次利用的非可再生資源，目前我國的石油、煤炭等主要能源的縮減，將會影響人們的正常工作和生活。為此，相關人員開始加大開發清潔能源的技術，使用太陽能等可再生資源。

太陽能是一種能夠被循環利用的資源，有較多優勢，不但能被應用到各行各業之中，還不會對于空氣造成污染，是目前能源開發的重要內容。在太陽能光伏領域，還使用了自動化技術，使太陽能得到最大限度的開發。

1 太陽能光伏領域應用原理

太陽能光伏發電是利用光生伏特這一原理，以太陽能電池為依托，將太陽能轉變成為電能。光伏系統既包括能夠單獨進行運轉的獨立光伏系統，也包括需要和電網進行連通才能夠使用的并網光伏系統[1]。利用太陽能進行光伏發電的優勢主要有以下4 個。

（1）太陽能資源極為豐富，輻射面積非常大，為人們提供了“取之不盡、用之不竭”的資源，為發電提供了支持。

（2）與傳統發電技術相比，太陽能光伏發電的安全性和可靠性明顯增強，既不會形成噪聲，也不會破壞當地的環境，并且能夠靈活地進行操控，這在一定程度上保障了發電的穩定性。

（3）隨著光伏發電技術的推廣與使用，改善了地理位置較為偏僻地方無法用電的問題。

（4）光伏發電技術能夠和周圍的建筑物產生聯系，成為光伏建筑一體化系統，避免了土地資源的不必要消耗，緩解了土地資源緊張的局面。

2 自動化技術在太陽能光伏領域的應用

目前太陽能可再生資源被應用到各行各業，但是在對太陽能資源進行開采時還存在著許多問題。我國缺乏較為核心的太陽能資源開發技術，與發達國家相比還存在著一定的差距，對太陽能資源進行開發時的一些廢料也無法及時地處理。對太陽能資源進行開采時使用的設備比較復雜，這提升了開采太陽能資源的技術難度，將自動化技術應用到太陽能光伏領域中，能夠使太陽能被更加高效的開采[2]。

2.1 晶硅技術

當前在發電領域，光伏發電產業在世界范圍內受到了人們的普遍關注，并將成為今后的主要趨勢。我國關于太陽能光伏的技術也日益完善，并具備了更多的專業設備。但是，與發達中國家相比，仍然存在一些不足之處，例如，我國大部分的晶硅技術是立足于西門子法進行的改進，并沒有屬于自身原創的晶硅技術，進行生產時需要依靠發達國家的核心技術，比較被動，而且生產開發時需要投入較多的資金。

2.2 等離子體增強化學的氣相沉積法

等離子體增強化學的氣相沉積法被廣泛應用在太陽能光伏領域，所用設備技術性較高，已經達到了世界先進水平，并且因為購買、使用時需要投入的資金比較少，能夠節省資金，所以這一設備在國內外都得到了認可。但是，我國的自動化技術水平和國外相比，仍然存在著一定差異，特別是我國的設備裝卸片自動化程度和國外有著明顯的區別[3]。

2.3 自動化技術在太陽能電池片生產中的應用

在電池片的生產過程中，用到的自動化設備有變頻器、電機、傳感設備等。大部分設備的自動化水平存在一定差異。目前，我國大部分太陽能光伏企業購買的設備是國內生產的，能夠減少成本消耗，但是自動化程度和國外相比，差異較大。

2.4 對硅片進行切片的注意事項

對于太陽能硅片進行線切割是將鋼線放置到機器導輪中，通過旋轉使其進行較高速率的運轉，在運轉過程中通過摩擦被切割。對硅片進行切片時，應該合理選擇硅片，并且注意切片表面的整潔性，將誤差降到0.5 mm 以下。隨著硅片切片技術的發展，對于硅片要求的標準也有所提升，硅片切片的厚度越來越小，目前世界上厚度最小的硅片厚度僅有18 cm。我國的硅片切片與這有著一定差異，因此在今后對于太陽能進行開發時有著較大發展空間[4]。

2.5 太陽能光伏發電系統

太陽能光伏發電系統和自動化技術有著密切的聯系，其最主要的應用是研究太陽能產品是否智能，但是因為目前我國在其關鍵構成方面進行的技術研發比較少，導致于其生產規模無法進一步擴大，需要消耗大量的成本。我國研究光伏發電技術的時間并不長，為了使其更加智能化，就必須進行進一步的研究。另外在進行研發的過程中需要控制投入的成本，這要求我國的相關工作人員更加重視對于太陽能這一能源的開采和研發，提升我國太陽能資源開采的自動化和智能化程度。

2.6 自動化技術在光伏逆變器中的應用

運用太陽能電池所形成的電是直流電，只有將其轉變成為交流電，才能夠并入電網進行使用。光伏逆變器是太陽能發電系統的關鍵構成，自動化程度較高，應用比較普遍。逆變器不但能將直流電和交流電進行轉化，還能充分發揮出太陽能電池組的作用，減少系統故障，對其進行總結，具有自動運行、停止的功能。對于并網光伏系統而言，它不僅能夠對功率進行控制，使其處在最大限度功率之下，還可以對于電壓進行調節，確保其不會單獨進行運行，對于直流電進行檢測等[5]。

在實際應用中，為了使系統運轉更加高效，使太陽能電池組件發揮最大化的作用，要求光伏逆變器能夠更高效地轉化直流電和交流電。當前，大部分的光伏發電系統被應用在比較偏遠的地區，電站處在無人看管的狀態，這就需要光伏逆變器具有更加科學合理的電路構成，采取更加優質的材料，確保光伏逆變器能夠對于電流進行保護，減少故障的出現，能夠更加可靠的運行。

2.7 自動化設備在光伏建筑和光伏水泵系統中的應用

在光伏建筑和光伏水泵系統中，自動化設備比較常見，最普遍也是作用最大的產品是監控系統。一般情況下，一個普通的光伏發電站或光伏水泵系統，需要成百上千個太陽能電池板進行工作，如果不對于這些太陽能電池板進行監控，了解其實時狀態，很可能導致太陽能電池板出現故障，嚴重時甚至會使整個太陽能光伏發電站或者是光伏水泵系統無法運轉，為此必須要對其進行監控，并采取較為便捷的方式進行通信，比較常見的有串口、無線電通信等[6]。

3 自動化技術在太陽能光伏領域的發展趨勢

3.1 電池組件生產自動化程度將會進一步提升

我國在太陽能光伏領域的研究起步較晚，自動化程度比較低。電池組生產更多的是依靠人工，花費的成本比較少，但是隨著太陽能光伏發電技術的使用越來越普遍，需要更多的電池組件，光伏行業構件自動化將會是未來的主要趨勢。

3.2 并網發電將成為未來的主要發電方式

并網發電和獨立發電是光伏發電的兩大模式，獨立發電系統主要被應用于較為偏遠的地區，需要使用蓄電池來儲存電能，這在某種角度上不利于其進一步發展。并網發電系統不需要使用蓄電池，既減少了資金消耗，又能使光伏發電設備的維修和保護工作更加便利。為此，并網發電將成為未來的主要發電方式。這對于光伏逆變器有了更高的要求，需要提升其工作的頻率和效率，確保其能夠更加高效、可靠、智能地完成相關工作[7]。

4 總結

為了緩解能源緊缺這一局面，太陽能作為可再生資源得到了廣泛使用。由于我國在太陽能光伏這一領域進行研究的時間較短，很多技術都處在發展階段，在國際上并不占據優勢。但是，隨著我國相關工作人員的不斷努力，我國的太陽能光伏領域自動化程度將會得到進一步的提高，能夠在競爭中獲得優勢。