电气自动化在集中式并网光伏电站中的应用及发展

张海军

关键词：电气自动化；集中式；并网光伏电站

社会发展和人们日常生活对能源的需求进一步扩大，这在一定程度上对我国能源产业的发展提出了更加严苛的要求。因此，以太阳能光伏发电绿色能源为代表的相关发展方向越来越受到国家的关注。然而，由于我国太阳能光伏发电仍处于发展初期，为了更好地解决光伏发电系统中的实际问题，相关技术人员应进一步革新工作观念，以国内外先进的电气自动化知识为理论基础，建设新型集中并网光伏电站。

1光伏发电原理和并网形式的特点

1.1光伏发电原理

在传统光伏发电过程中，通过太阳能光纤对半导体材料的持续照射，使半导体表面产生相对稳定的光伏效应，在这种反应中，光源可以不断转化为电能，并通过相应的储能装置进行储存和传输，从而发挥发电产能的实际作用。在光伏发电中，有几个关键要素，首先是有效储存电能的太阳能电池，其次是控制整体效果的相关控制器[1]。作为绿色可持续发电的重要代表，太阳能发电不仅是对传统能源发电的有效补充，对绿色能源的发展也起着至关重要的推动作用。

1.2并网形式的特点

在太阳能光伏发电的实际并网过程中，需要一定的基础条件来保证整体的并网质量，这就要求在实际输出过程中接人正弦波电流的逆变器的频率要保持在一定的数据范围内，同时要考虑实际电压频率波动和电网相位的整体值，从而可以将二者的数据保持在一定的通信范围内。在传统并网过程中，往往有两种形式：首先是集中并网[2]。这种并网形式的特点主要体现在将太阳能光伏发电的相关电能进一步整合，从而统一输送到大电网进行电力资源配置，最终实现居民日常使用的电力资源供应过程。因为电网的电力传输是单向的，这也决定了供电管道较大，更适合远离电力负荷的大型光伏电站或远离城市的光伏电站[3]。其次是分散式并网。这种并网形式的太阳能光伏发电主要是将自身的电力资源直接供应给指定的电力负荷使用，电力输送中不稳定的部分由电网进行平衡和调整。并网形式与电网之间的供电方向往往是双向的，因此适用于供电量较小的小型光伏电站。由于目前我国建筑业与光伏产业的融合发展，建筑区域的群集光伏发电可以更方便、更快捷地为建筑主体的相关电力设施提供电力，从而更好地解决电力资源的能耗问题。

2光伏并网发电系统设计和自动化应用

2.1光伏并网发电系统设计

在太阳能光伏并网发电系统的实际设计过程中，光伏发电单元的设计是影响系统性能最关键的部分，不仅影响系统的发电效率，而且直接影响光伏发电的并网质量。在光伏发电的实际工作过程中，光伏发电单元的运行可以使太阳能电池在阳光照射下实现电能的转换和储存。只要太阳能充足，就可以实现发电装置的稳定供电[4]。逆变器的有效使用不仅可以更好地连接电网系统，还可以连接光伏发电系统的质量控制单元。当光伏发电机组的数量不断增加日寸，就需要相关的电气自动化技术发挥作用，从而更好地完成多台逆变器并网的相关线路要求。

2.2光伏电站中自动化系统的应用现状

由于我国区域因素对整体光伏电站的使用影响很大，因此目前我国光伏电站中自动化系统的应用主要包括以下几个方面。

（1）在逆变器的实际使用过程中，相关技术人员经常利用自动化技术来更好地提高逆变器的自动检测性能，不仅可以更好地结合电网整体数据对不同逆变器的匹配问题进行统一检测和预警，还可以配合自动化设备的暂停和运行控制，从而更好地实现逆变器的动态综合控制和使用，一方面大大节省了人力资源成本，另一方面也降低了设备故障率。

（2）对于整体电站后台的自动化应用，相关技术人员不仅可以将海量的设备和电力数据直观的呈现在屏幕上，还可以提高相关检修人员的工作效率。同时，也便于相关维修和保养人员更好地整合光伏合成器箱、逆变器等设备的数据，从而更好地提高整体线路故障问题的处理效率，进一步提高整体系统的稳定性[5]。

（3）通过进一步加强电力控制系统的电气自动化应用，相关技术人员不仅可以大大提高光伏电站的发电效率和能耗控制精度，还可以根据并网需求优化相应的功率区间，从而更好地提高并网传输质量[6]。

（4）在太阳能光伏电站的实际运行过程中，电压控制系统的电气自动调节不仅可以更好地满足相应的电压调节要求，而且可以提高电压稳定性。

（5）光功率预测系统可以有效提高基于光谱信息相关性分析的短期天气预测精度，经过相关技术人员对电气自动化的优化，可以更好地提高光谱信息的接收频率，从而进一步提高天气变化的预测精度，也对光伏发电的整体运行质量起到更好的控制作用。

3电气自动化在光伏并网发电系统中应用和发展

3.1两级式光伏发电系统的总体控制策略

在实际光伏并网发电系统运行过程中，由于相关技术人员发现并网发电过程中电压、电流数据经常出现波动，导致整体光伏发电输出在频率和相位上始终与总电网实际输出存在一定程度的誤差。这在一定程度上造成并网结构不稳定，整体电力资源传输质量也受到一定程度的影响。为了避免此类问题，相关技术人员通过电气自动化技术的有效应用，结合两级光伏发电系统的整体控制策略，实现了对数据的精确控制。

在实际应用过程中，相关技术人员不仅可以更好地获取相关电压和电流的准确数据，还可以通过对光伏储能电池进行更全面的检测，调整和优化后续的数字信号处理和转换质量。结合数字滤波装置的有效使用，过滤电力传输过程中的低频噪声，保留高频部分的相关信息，不仅更好地实现了传输过程中整体电力资源的信号和数据跟踪功能，还进一步优化了并网过程中整体电力输出的传输质量。当相关技术人员检测到电压和电流值与电网要求有一定差异时，可以通过相关的自动控制设备进行并网调整，从而更好地满足并网输电过程的频率和相位要求，也增加了整体输电过程的质量稳定性。由于整体太阳能光伏信号是由传输过程中电流的相关值与正弦信号的乘积决定的，为了更好地调整整体并网输出的电流数据，相关技术人员应根据电网数字信号的相关数据进行准确比较，并将调整过程中的误差控制在小数点后一位以内。两级光伏发电系统的整体控制策略不仅有助于运营商对整体发电资源进行更全面的数据检测和传输控制，而且结合电气自动化技术的相关应用，提高了并网传输过程中与总电网的匹配度。不仅提高了并网结构的运行质量，而且对增加电力资源在光伏发电总电网传输中的份额具有积极作用。

3.2孤岛检测技术的有效应用

太阳能光伏并网发电系统在运行过程中，由于光伏发电的孤岛效应，往往存在一定的全线传输不顺畅的问题。此类问题不仅大大降低了整体光伏发电的效率，还会导致部分线路的电流和电压出现较大波动，最终影响整体并网传输的稳定性和出现设备使用风险[7]。为了避免此类问题，相关技术人员通过电气自动化技术的有效应用，进一步实现了孤岛效应检测技术的创新应用，并通过以下两个方面进行应用和扩展。

（1）被动式检测。相关技术人员可以对线路中的传输电压进行检测和判断，也可以对整体电网公共节点的电压频率进行检测和判断[8]。这样的判断方法能够更好地提升对于整体并网输出的数据准确性，从而更好地调整并网电压和电流的数据传输速度。

（2）主动检测。这种监测思路主要是通过人工手段进行，结合相關人员携带设备检测异常信号位置的方式，利用设备数据的反馈来判断故障异常的范围，并找出相对的孤岛范围以进行相应的修正。近年来，光伏发电并网系统已经逐步发展起来。在实际的孤岛检测过程中，相关技术人员经常使用过压和欠压的被动检测方法，可以更好地捕捉和反馈线路中的电压与频率变化。记录并统计同一区域不同检测时间段的电压差，并绘制相应的数据图进行辅助分析，最终判断该区域是否存在孤岛效应，但这种检测方法存在一定的盲区风险，因为并网处逆变器的相关负载往往与正常电压变化频率相近，会在一定程度上影响相关检测的准确性。主动检测频率偏移的具体方法可以通过人为添加相应的电流频率来防止发电系统频率波动，检测公共耦合点的电压和频率波动，从而准确判断整体数据是否在正常范围内。这种检测方法不仅可以高效地找到孤岛效应的相关位置，还可以根据并网检测的相关标准进行全线孤岛保护。

3.3安全保护技术的进一步深化应用

在太阳能光伏并网发电系统运行过程中，相关技术人员可以通过电气自动化技术的有效应用，更好地提高发电系统的运行性能。这不仅需要加强实际应用中负荷数据的进一步自动检测和质量分析，还应该结合数据分析来提高相关线路故障问题的预测精度。此外，加强逆变器的自动控制还可以进一步提高相关人员的故障响应和调整效率，最终对提高整体系统的安全性和稳定性起到深远的作用。

4结束语

集中并网光伏电站如今备受关注，电气自动化技术的应用可以促进其发展。相关技术人员应进一步提高电气自动化技术应用能力，从而在集中并网光伏电站的应用和管理过程中更好地提升供电运输质量。此外，这对提高太阳能电池的利用率和性能也起到积极作用，最终有助于为国家和社会发展提供更多更优质的清洁能源。