电气自动化在太阳能光伏发电中的应用

沈凯杰

摘要：随着我国科学技术水平不断提高，人们的环保意识增强，各行各业的人们逐渐把关注点转移到可再生能源的应用，其中太阳能做为最有前景的可再生能源受到大家的青睐。太阳能存在广泛，具有无限储量。文中对太阳能光伏发电的原理及特性做了简要介绍，并列举了电力自动化在太阳能光伏发电领域的应用。

关键词：太阳能；电气自动化；光伏发电

中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：2095—6487（2018）02—0053—02

1太阳能光伏发电的原理与特性

1.1太阳能光伏发电的原理

太阳能光伏发电的原理是太阳能电池具有光生伏打效应，这种效应可以把散射辐射、反射辐射和直接辐射等形式的太阳辐射能转化成电能，从而完成发电。具体分析光生伏打效应就是物体内的电荷在物体受到光照时会改变分布状态，产生电流和电动势。半导体的PN节在受到来自太阳光的刺激后能够在两侧产生电压。

太阳能光伏系统的组成主要包括充放电控制器、蓄电池、逆变器、电池组件、监测仪表和其他蓄能和辅助发电设备，根据使用的环境不同，主要可以分为三大类，分别应用在偏远山区的离网光伏发电系统、并网光伏发电系统和十分灵活的混合系统。

1.2太阳能光伏发电的特性

太阳能光伏发电的优点有很多：①太阳能是来自人类赖以生存的太阳，这种能源取之不尽、用之不竭，因此能源市场的变动对于太阳能光伏发电来说不会产生负面影响；②因为太阳能来自太阳，而世界各地各个角落都会接受到太阳光的照射，这样偏远山区不再受地域限制，电能输送过程中的损失能够弥补且发电过程没有燃料的成本；③太阳能光伏发电大部分的方式都是处于静止状态，不存在运动部件，因此设备的使用寿命很长且维修简单；④太阳能光伏发电十分清洁，不会有噪音、有毒气体和废弃物出现；⑤在我国大部分地区的太阳能发电板都是设置在屋顶，这有效减少了占地面积。

在太阳能光伏发电给人类带来巨大便捷的同时也存在一些使用缺点：①地球的公转使得存在春夏秋冬四个季节，在这四个季节内，地球表面接收到来自太阳光的辐射程度不同，会对发电量产生一定的影响；②太阳能光伏发电系统的建设成本是比较高的，要保证其安全性和稳定性，投资较高也限制了其应用范围的扩大。

2电气自动化在太阳能光伏发电领域的应用

2.1电气自动化技术在电力行业的应用

现代电气工程是科学技术发展的产物，其基础是应用电气自动化技术。在电力工业的生产运行中，电气自动化技术因为能够给工业生产提供源源不断的动力能够在最大程度上提高了电力系统的运行效率。电气自动化技术合理的应用在电气工程中，能够给操作人员降低工作强度，发生事故的几率也很低。

2.2电气自动化的控制方式

电气自动化的便捷性和智能性给人类生产带来的益处是不言而喻的，目前这种技术在大型商场、办公楼和公寓等场所中都有着广泛的应用；在医疗卫生行业、工业生产、园林绿化、公路照明和安全监控等领域也有比较成熟的应用。为了减少人工的工作强度，一般会采用电脑操控或者远程监控的方式来控制电气设备的运行。在应用过程中，应根据系统的设计方法，认真分析电气自动化控制系统，才能使电气自动化控制系统在实际应用中降低出现问题和隐患的几率。

2.3在光伏建筑以及光伏水泵系统方面的应用

在我国大型的光伏建筑和光伏水泵系统中，也有电气自动化的身影。这类建筑工程庞大，要想保持稳定运行就要对每一个环节都做好监控，因为任何一个小的差错都可能造成停运。监控软件是光伏建筑和光伏水泵系统中应用最多的一种自动化产品，这里面有上百个太阳能电池板，每一个都必须进行监控，这种情况下就需要合理、灵活的使用监控软件和通信方式。我国目前常用的通信方式包括北斗无线通信、串口和通用分组无线业务技术等。

2.4在太阳能光伏发电系统直流逆变控制的应用

太阳能光伏发电系统在短时间内就可以将太阳能转换为电能，是一个很伟大的发明设计。就光伏系統和电网之间的关系来说，太阳能光伏发电系统可以分为两个独立于电网的系统，即并网系统和光伏系统。除此以外还包括变压器、分散的光伏电池组件、功率转换装置和电池组等零散的部件。对太阳能光伏发电系统应用电气自动化控制技术，直流电可以十分容易地转变为交流电，最终输送到电网系统进行供电。

2.5在太阳能光伏发电并网系统的应用

光伏发电网络系统运行正常时，一般根据不同发电方式的特点来合理选择使用。在实际运行发电时，不同类型的发电方式适合不同的发电时期，因此在某个阶段选用哪种发电方式应该要慎重，因为电网在并网过程中会对电网带来一定的冲击和影响。电气自动化技术的应用可以及时检测同步点两侧的电量，根据测量结果缜密的分析和判断同一时期所需的数据，计算出弥补数据作为依据，这样就有了确定的时间差，同期合闸的指令可以提前通知给工作人员，以满足同期合闸频率偏差、电压偏差等准确数据的要求。

2.6在太阳能光伏发电系统无功补偿控制的应用

太阳能光伏发电系统是一个庞大复杂的系统，组成部件繁多，大多数部件都是电子元件，会有无功功率损耗和谐波等负面影响，如若电力系统无法维持长时间运行的稳定性，那么电压质量也会不达标。然而，将电气自动化控制系统应用在太阳能光伏发电系统中精确检测无功功率的实际需求，这对于调节无功范围有指导性的意义。

2.7在设备全寿命周期控制中的应用

在过去的电气设备运行过程中，检修工作基本都是等到电气设备在运行过程中出现问题时才会进行，这样是无法保证电网的可靠性和稳定性的，从某种意义上来说，电网的使用寿命也因此而缩短。电气自动化技术应用在电气设备的维护中能够在平时运行中检测设备的使用状态，发现故障会及时反馈，这样技术人员能够早知道早维修，保证设备正常运行。

3结论

随着生态环境的恶化和化石燃料的日益紧张，太阳能作为一种清洁、安全的可再生资源，出现在人类的视野并逐渐取代化石燃料。光伏发电技术是一种将太阳能转化为电能的技术，将电气自动化应用在太阳能光伏发电系统，二者的结合使太阳能发电更加便捷和先进，这对于未来解放化石燃料和利用太阳能提供了成熟的技术参考。