电力工程在光伏发电智能监控系统中的应用研究

苏占全

（山东奇特新材料有限公司，山东 聊城 252123）

0 引 言

随着全球能源结构转型进程的不断推进，光伏发电作为一种清洁、可再生的能源方式迅速崛起，逐渐成为能源结构调整的关键。当前，光伏发电面临监控与管理挑战，包括提升发电效率、降低运维成本以及维护系统稳定性等。不断丰富应用经验并积极采用先进的技术手段逐渐成为解决光伏发电监控与管理难题的重要途径[1]。随着监控技术的不断发展、传感技术的持续创新以及大数据分析的兴起，电力工程在光伏发电监控和管理中的应用愈发重要。

1 电力工程在光伏发电智能监控系统中的应用方式

1.1 电力系统的设计优化

1.1.1 调控电网结构

在光伏发电智能监控系统中，利用智能电网技术灵活调整电网结构，对电网结构进行高级监控、控制及调度，进而实现对光伏发电过程的精确调控。例如，基于电力工程分配式能源管理系统综合管理光伏发电单元，可最大限度地提升系统效率。调控电网结构时，运用高级算法分析实时数据，有助于保障电力传输的高效与稳定。可见，电网结构调控对光伏发电智能监控系统具有重要意义，通过提升光伏发电智能监控系统的电网容量，为光伏发电智能监控系统提供更大的发展空间。

电力工程能够实现对电网结构的智能管理，提升光伏发电智能监控系统的性能。在电网结构的调控下，通过引入先进的能量存储技术，如电池储能系统，结合智能控制器可不断切换和调节蓄电池组的工作状态。电网结构可以在发电高峰期将多余的电能送往蓄电池组存储，在发电量不能满足负载需要时及时补充，从而满足负载的基本电力需求，同时提高电能利用率。此外，光伏发电智能监控系统承受电能供应波动的阈值得到提升，能够进一步保障系统工作的连续性和稳定性。可见，对电网结构的智能管理和调控不仅能提高电能利用率，而且能增加供电的稳定性，有利于光伏发电智能监控系统的建设。

1.1.2 提升智能监测和控制水平

电力工程通过先进的监测和控制系统对光伏板的工作状况进行实时监测和控制，采用高精度传感技术精确测量光伏板的温度状况、所接收光照强度以及实时电压参数等，并通过实时分析相关数据来调整光伏板的工作状态，使其在不同环境条件下都能保持最佳的发电效率[2]。基于电力工程的智能控制能够综合调度整个光伏发电智能监控系统，通过预测天气状况来优化能源储存与释放时机，使系统在变化的环境中高效运转，从而提高发电效率，增强系统的可靠性和稳定性，优化能源利用率。

1.2 设备监测与控制

1.2.1 先进的传感技术

电力工程在光伏发电智能监控系统中引入了先进的传感器，包括光照传感器、温度传感器、电压传感器等，能够实现高精度监测和实时调控。光照传感器可以精确测量环境中的光照强度，进而将相关信号转化为电信号，反映光伏板当前接收太阳辐射的情况。温度传感器监测光伏板的工作温度，利用所获得的实时温度数据有效预防光伏组件过热、器件老化等问题。一旦光伏板温度超过安全范围，系统可以通过智能控制调整设备的运行状态，采取冷却或其他措施降低系统温度，保障光伏发电的稳定性。电压传感器检测光伏板输出的电压，明确光伏发电的工作电压水平。通过分析电压数据，使光伏发电智能监控系统及时发现电压异常并采取维护措施，减小电压波动或降低系统故障对设备造成的不良影响，从而提升风力发电效能。

1.2.2 光伏板工作状态实时监测

电力工程在光伏发电智能监控系统中引入了先进的实时监控技术，以精确获取光伏板的工作状态信息。为更好地监测光伏板表面的颜色变化、尺寸形状等关键参数，工程采用高分辨率摄像头、红外传感器等设备。一方面，高分辨率摄像头安排在系统的关键位置，以便实时捕捉光伏板表面的图像。基于高分辨率摄像头，技术人员能够编写允许识别光伏板表面细微变化的先进图像处理算法，以获取高精度实况图像。通过分析图像，电力工程可以准确获取光伏板的表面污垢、裂纹等信息。另一方面，红外传感器被广泛应用于监测光伏板的工作状态。通过感测物体的红外辐射，红外传感器能够实时提供光伏板表面温度的数据，使系统能够更准确地判断光伏板不同区域的工作温度，从而帮助光伏发电智能监控系统更有针对性地调节相关参数[3]。红外传感器还能检测光伏板表面局部损坏或堵塞等异常情况，为技术人员及时维护提供关键信息。

1.2.3 调节参数

通过实时监测风力发电时的各项关键参数，如电流、电压以及功率等，光伏发电智能监控系统能够精确了解各设备当前的工作状态。通过实时分析处理数据，光伏发电智能监控系统能够及时、精确地掌握系统各部件的工作情况，并处理异常情况，提升了光伏发电智能监控系统的性能，确保光伏发电的可靠性和稳定性[4]。

电力工程以实时监控数据为基础，采用先进的控制算法进行参数调控。通过控制光伏发电智能监控系统中的逆变器、变流器等设备，根据实时监控数据调整系统的电流、电压等关键参数，使光伏发电效果尽量保持最佳。例如，通过调节冷却系统的运行，在光伏板工作温度过高时，及时对光伏板进行降温操作，防止光伏板损坏[5]。这种实时参数调控能够提高光伏发电效率，增强光伏发电在恶劣环境下的运行可靠性。

2 电力工程在光伏发电智能监控系统中的应用效果评价

2.1 发电效率

电力工程在光伏发电智能监控系统中的应用效果可用光伏发电效率来衡量。以某公司光伏发电智能监控系统为例，引入电力工程前后的发电效率如表1所示。

表1 光伏发电效率对比 单位：%

通过对比2018 年和2019 年光伏发电效率数据可以发现,在将电力工程引入光伏发电智能监控系统之前,光伏发电效率较低。在将电力项目引入光伏发电智能监控系统后（于2019 年1 月正式投入服务），发电效率得到提升，原因在于电力工程使用先进算法进行实时采集和全面分析光伏板的温度、光照强度、电流以及电压等关键参数。

2.2 故障率

以某太阳能公司为例，为提高光伏发电智能监控系统的可靠性，该公司于2018年底引入将电力工程，并在2019 年初开始正式运行。根据是否引入电力项目把光伏发电智能监控系统分为新系统与旧系统，设置新旧系统对照组，通过对比新旧系统3 年中的故障率数据来评估实际应用效果。新旧系统故障率对比情况，如表2 所示。

表2 新旧系统故障率对比

新系统通过实时监测关键参数和采用智能算法，实现对光伏发电状态的实时监控和调控。可以发现，新系统在各个时间段的故障率均明显低于旧系统。

2019 年1 月—2020 年1 月：在这一时间段，旧系统的故障率为0.001 14%，而新系统的故障率仅为0.000 34%。新系统相较旧系统故障率降低70%以上。

2020 年1 月—2021 年1 月：旧系统在这段时间内的故障率为0.000 68%，而新系统的故障率进一步降低至0.000 11%。新系统故障率降低效果显著，为旧系统的16%左右。

通过对比该公司新旧系统故障率数据可以发现，引入电力工程对降低光伏发电智能监控系统的故障率有正面作用。在减少故障次数的前提下，新系统能够更加灵敏地调整运行参数。可见，引入电力工程的光伏发电智能监控系统对提高光伏发电可靠性、延长设备寿命以及降低维护费用具有重要作用。

3 结 论

在可再生能源领域，电力工程使光伏发电智能监控系统焕发出新的生机。电力工程通过调控电网结构以提高发电效率，引进先进的传感技术以实现实时监控光伏板工作状态，提升调控灵敏度以增强系统的可靠性和稳定性。这些技术创新和实际效果充分展示了电力工程在光伏发电智能监控系统中的应用具有推动光伏发电向智能、高效及可靠方向迈进的重要作用。随着技术的不断演进，电力工程将持续助力光伏发电智能监控系统的发展，为清洁能源进一步的发展和推广提供有力支持。