电气自动化在太阳能光伏发电中的应用

电气自动化在太阳能光伏发电中的应用

周健

中国电建集团四川工程有限公司 四川省成都市 610000

摘要：光伏发电是太阳能系统利用率最高，最经济实惠的。和集中式发电技术相比，光伏电站规模从千瓦级到兆瓦级不等，将建筑物沿面作为建筑载体，如墙壁、屋顶等，具有入网消纳、资源环保、能源清洁等优点。在资源匮乏的时代背景下，如何利用太阳能光伏发电技术提高能源利用率，成为专业人员亟须解决的问题。因此，其可将自动化技术和太阳能光伏发电技术相互结合，增加太阳能利用率，通过远程手段控制太阳能电磁板运行，自动检测系统故障，采取合理的解决措施，避免问题的进一步拓展。

关键词：电气自动化；太阳能；光伏发电；应用

1太阳能光伏发电系统的组成

在太阳能光伏发电系统中，最主要的部件是太阳能电池板（组件），它由半导体材料制成，例如硅、硒等。当太阳光照射到太阳能电池板上时，光子与半导体材料中的电子相互作用，使电子从价带跃迁到导带，从而产生电流。这种电流可以被用来为各种电气设备供电。除了太阳能电池板以外，太阳能光伏发电系统还包括控制器和逆变器等其他部件。控制器主要用于调节电流和电压，以确保电力系统的稳定运行；逆变器用于将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电，以便为各种电气设备供电。

2太阳能光伏发电中的电气自动化技术应用

2.1电力行业的应用

从电力行业的整体角度出发进行分析，可知电气自动化技术的应用优势显著，在推动创新发展期间发挥重要作用。对于电力工程而言，将电气自动化技术应用其中，可以达到有效降低相关人员工作强度和减少人为因素造成的损失等目的，甚至还能让电力系统始终处于高效稳定运行的状态。不仅如此，将电气自动化技术应用在电力系统中，能够科学合理地改变电气工程资源利用结构，对于提高电力系统运行安全性和稳定性具有重要意义。基于此，电气自动化技术在电力行业中发挥重要作用，通过提高应用效果的方式可以创造更多经济效益和社会效益。

2.2光伏建筑和水泵系统

近年来，太阳能光伏发电系统数量呈现逐年递增的形式，如何科学管理太阳能光伏发电系统，是目前相关人员急需考虑的问题。从目前太阳能光伏发电系统运行情况来看，其在日常运行中经常出现各种故障问题，影响系统运行效果。而将自动化技术应用到太阳能光伏发电系统中，能有效控制故障处理的难度系数，在太阳能电磁板出现问题后，工作人员能采用自动化技术及时找到问题具体位置，制订合理解决措施。例如某光伏建筑一体化（BIPV）光伏并网示范电站，其电站容量为14.08kV，工程结构采用建材一体型，建设太阳能电池板，以光纤环形网络为主要监控系统，能实现邻近逆变器环网交换机日常连接。同时，光伏电站系统能实时监督光伏建筑的实际运行情况：(1）实时监督太阳能电池板运行情况、电压、电流等数据。(2）检测光伏发电系统防雷器、断路器等设备状态。(3）在自动化技术辅助下，能直接呈现光伏发电系统的运行参数、故障修复记录等。

2.3太阳能光伏发电的优化调度技术

太阳能电池阵列使用半导体材料（如硅）吸收太阳光。当太阳光照射在半导体材料上时，光子与材料中的电子相互作用，产生自由电子（自由电子）和自由空穴（空穴）。由于半导体材料的能带结构，自由电子和自由空穴分别聚集在材料的两侧，形成电势差（电压）。这个电压驱动电流从电池的负极流向正极，太阳能电池阵列产生的电流是直流电（DC），这意味着电流的方向保持不变。太阳能电池阵列的正极和负极分别连接直流电输出端子，通过电缆将电力输送到后续电力电子变换器（逆变器）。最终，实时监测太阳能电池阵列的输出功率，将多个分布式能源（如太阳能电池阵列、风力发电机组、储能系统等）集成在一个智能微电网中，并调整其工作点，使其始终保持在最大功率点附近，实现对太阳能电池阵列发电量的准确预测，从而为电力系统调度提供有力支持。

2.4太阳能光伏发电并网系统中的应用

新型发展趋势下，太阳能光伏发电系统逐步向智能化方向发展，但是依据具体需求进行分析，可知需求存在差异的状况下发电模式也会不同，具体分为独立光伏发电、并网光伏发电、分布式光伏发电三种较为常见的类型。对于“并网光伏发电系统”而言，其安全稳定性更高、可以节省更多安装成本、不会消耗较多资源、建设周期短，目前被广泛应用。实际上，并网光伏发电系统是指太阳能组件产生的直流电，经过并网逆变器，将太阳能科学合理地转变为符合电网需求的交流电、将具体产生的正弦交流电直接接入公共电网。全面掌握这些内容的基础上，将电气自动化技术应用其中，既能避免光伏发电系统在并网期间对电网造成严重影响，也能进一步降低具体发电期间对电网造成的损耗。此外，在电气自动化技术充分发挥应用价值的基础上，也能更加精准地完成同期点的两侧电气量监测工作。这样不仅可以更加精准地捕捉数据和判断信息，也能对数据传输期间具体产生的时间差，此种方式有利于保证数据信息的准确性和科学性符合预期要求。

2.5光伏发电系统直流逆变器

由于系统每次应用的负载电压差异性严重，导致工作人员根本无法给光伏发电系统制定统一的运行标准。因此目前太阳能光伏发电系统在资源转换中，基本采用成本低廉、结构简单的直流电结构，太阳能光伏发电系统采用直流电结构并且并网系统运行后，对光伏发电系统的运行提出了更高的要求，保证直流电路在并网条件下直接转换为交流电。而交流电力输出光伏发电系统主要包括逆变器、充电放电控制器、光伏阵列等，其中逆变器性能和整个系统运行效果有直接联系，一旦该环节出现问题，会给整个系统运行效果造成严重影响。在自动化技术帮助下能控制上述零部件，将光伏直流电转换为交流电。

2.6无功补偿控制中的应用

电子元器件是光伏发电系统中具体使用的元器件，但是使用期间不可避免地会产生无功损耗和谐波，其中谐波的危害性比较大，主要体现在难以保证电力系统稳定运行、产生电压质量不合格的问题、严重影响太阳能光伏发电供电稳定性等。针对这些情况，需要高效运用动态无功补偿装置和滤波装置，对光伏发电无功电压进行正确调整，同时需要严格管控无功功率损耗情况。实际操作期间将电气自动化技术应用其中，最大程度上保证无功损耗和谐波不会对电压质量造成影响。

结论

在太阳能光伏发电过程中，将电气自动化技术应用其中，既能满足人们日常需求，也能保证具备技术支撑。电气自动化技术的应用优势显著，全面结合太阳能光伏发电过程中的要求进行分析，制定具有针对性的技术应用方案，显著提高电气自动化技术的应用效果，从而为人们日常生产和生活提供充足的电能。主要就是在电力行业、太阳能光伏发电并网系统、光伏建筑和水泵多个系统、光伏发电系统直流变频控制、无功补偿控制中应用电气自动化控制技术，对于促进社会整体创新发展具有重要意义。

参考文献：

[1]李洋.电气自动化在太阳能光伏发电中的应用探究[J].装备维修技术,2020(02):176.

[2]骆磊,刘佳.电气自动化在太阳能光伏发电中的应用[J].科技创新与应用,2020(35):166-167.

[3]徐伟.电气自动化在太阳能光伏发电中的应用[J].电子元器件与信息技术,2019,3(05):96-98.

[4]唐世伟.电气自动化在太阳能光伏发电中的应用研究[J].产业创新研究,2020(10):160-161.