电气自动化在太阳能光伏发电中的应用

摘 要：光伏发电作为新兴可再生能源技术，能够在一定程度上缓解国家的能源紧缺问题。光伏系统能够将外界阳光转化为电能供给人们使用，而且能源生产过程中，并不会有资源损耗、空气污染等破坏环保系统的弊端，所以能够高效利用太阳能成为所有人关注的重点，而电气自动化能够有效提高太阳能利用效率，所以对电气自动化在太阳能光伏发电中的应用进行研究，符合我国新时期坚持可持续发展战略需求。

关键词：电气自动化;太阳能;光伏发电;具体应用

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中。

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中的应用

2.1电气自动化在电力行业中的使用情况

随着电气自动化应用的不断加深，电气自动化的应用范围也越来越广。电气自动化在电气工程中也被广泛使用，使电气系统的工作效率得到了大幅度的提高，并且电气自动化的应用使电力工程得到了进一步的发展，降低了太阳能光伏发电中工人的劳动强度，电力行业的生产变得更加的安全，对于人们生产与生活中用电提供了稳定的支持，也使相关企业的经济收益得到了大大的提高。

2.2电气自动化的实现方法

电力自动化系统的性能比较优越，因此该系统被广泛使用，其中包括：工业生产中、医疗卫生上、商场安保、供暖系统、照明系统、安全监测等。电气自动化系统在应用的过程中，可以使用计算机进行相应的控制，通过使用网络形式进行监控，可以更好地对需要控制的设备进行控制，并且可以利用相应的网络系统对被控制设备的情况进行计算，这样就能进行时时检测，并可以对检测的结果进行记录，通过这样的方法就能及时的发现设备中存在的问题，进而可以对设备进行及时的维修，使设备的故障得以排除。

2.3在光伏建筑及水泵系统中的应用

太阳能的光伏发电系统需要一定的光伏建筑和水泵电力系统，利用电气自动化技术可以在第一时间发现故障，保障系统的安全性。具体来说，在光伏建筑和水泵系统的通信手段和监控软件系统中，利用电气自动化的故障识别优势，在集热太阳能电池板发生异常状况时，及时识别并做出反应，确保光伏发电的安全性。在太阳能光伏发电中，光伏建筑和水泵系统的通信方式主要包括串口、通用分组无线服务技术、北斗无线通信等。发电所需的太阳能电池板数量很多，电气自动化技术可以对电池板的运行发电情况进行监控，也能对通信系统的安全连接进行监控管理，因此，电气自动化能够识别出其中存在的异常，并在故障發生的第一时间反馈信息，保障发电的基础稳定性。

2.4在光伏发电系统直流逆变中的应用

为了适应现代化电力事业发展的需要，我国的光伏发电从直流电转变成为交流电，通过电气自动化技术来实现电流输电方式的彻底转变。太阳能光伏发电的核心是在特定的技术系统结构中将太阳能转化成电能，需要特定的光伏阵列、充电放点控制器以及蓄电池中的逆变器等来实现能量的转化，变成可以被输电发送的电力能源。整个技术运行系统具有复杂性，因此，离不开电气自动化技术，利用电气自动化就可以确保各个器具、连接系统等实现高效运转，在将直流电转变为交流电的同时，将电能高效、快速地输送到各个电力电网系统中，真正实现太阳能光伏发电的目标。

2.5在光伏发电并网系统中的应用

太阳能光伏发电产生的电能最终被社会生产、生活使用，并网系统是其中的关键形式。如果是独立的光伏发电，那么除了要实现太阳能与电能的转化以外，还需要进行电能的存储，给整个系统带来极大的负担。因此，利用并网系统将光伏发电产生的电能输送到我国的国家电网系统中，就是将光伏发电与国家电网之间实现“并网”。在并网系统中，只有采用科学、合理的分配发电模式，才能保证电能不会对电网造成破坏性的冲击。利用电气自动化技术可以实现系统的自动智能化发电，即在同期点两侧中的电气量检测中使用电气自动化技术，并对同期并列的电气量数值信息进行分析，能够对数据传输产生的“时间差”进行判断，从而自动控制光伏发电中的合闸频率和时间，保证实现并网的同时，也不会对发电设备产生冲击性影响。

2.6在光伏发电无功补偿控制中的应用

在太阳能光伏发电系统中，设备一般属于元器件，即电子元器件。在现有的技术水平下，电子元器件的特点是在设备系统启动时产生一定的谐波，从而对系统的稳定性造成冲击，比如，造成电压过高或电压过低等问题，影响太阳能光伏发电的整体系统运行。此外，电子元器件还可能会产生无功率的损耗问题，也影响了电能的产出效率。利用电气自动化技术可以解决该问题，即利用电气自动化对无功需求量进行分析、判定，进而利用自动控制技术将功能损耗控制在系统允许的范围内，就能有效保障电压的稳定性。可以看出，电气自动化能够实现无功补偿控制的功能，解决无功损耗的问题，维系光伏发电系统的稳定性。

3结语

综上所述，当前电气自动化技术在太阳能光伏发电中的应用效果已经得到了充分的认可与肯定，相信伴随着电气自动化技术的不断创新和升级，电气自动化在太阳能光伏发电中的应用范围将会越来越广泛，应用效果也会越来越理想。

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作者简介：

鲁梦蝶（1988.7.31—）女;北京人;汉族;本科;工业工程技术助理工程师;职务：审核管理处项目主管工程师;研究方向：电力与技术，光伏技术，电力行业运行管理;单位：中电联（北京）检测认证中心有限责任公司。

（中电联（北京）科技发展有限公司，北京 100055）