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

董强

（山东东山新驿煤矿有限公司山东济宁272100）

摘要：随着科学技术的不断进步与发展，可再生能源的应用也日益得到社会各界人士的关注，特别是太阳能等新兴的能源。太阳能是最有发展前景的可再生能源，其具有储量的无限性、存在的广泛性、应用的便捷性等特点，使其备受人们的欢迎。因此，本文章就对电气自动化在太阳能光伏发电领域中的应用进行了认真的分析与研究。

关键词：太阳能；电气自动化；发电领域；应用

引言

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。

一、电气自动化应用在光伏建筑以及水泵系统中

随着科技不断进步，太阳能光伏系统越来越多，这对管理造成很大的障碍，而且太阳能光伏系统一旦出现故障很难发觉，所以将电气自动化系统应用在光伏建筑以及水泵系统中，将会极大的降低故障出现时处理的难度，即使数量庞大的太阳能电池板其中某一个出现问题，通过电气自动化系统便能够轻易察觉故障发生地点，在第一时间进行紧急维修，以免影响用户正常使用。

例如：某公司于2013年12月份在广州深圳搭建了组件型号为ZCP6-60P-250W的太阳能电池板，而其监控系统采用光纤环形网络，将相邻逆变器室内的环网交换机相互连接。其中NSA3000T光伏电站综自系统能够进行实时监测，其监测内容包括：1）实时监测太阳能电池板的电压、电流以及其运行状况；2）通过检测防雷器状态、断路器状态的采集与显示，能够实时监控逆变器的工作状态；3）显示系统能够将运行的详细参数、故障进行记录以及报警；4）能够记录电量累计、系统分析、历史记录以及参数设置等功能。通过对上述数据的检测能够有效察觉故障发生具体位置，方便进行紧急维修，以保证太阳能光伏发电正常生产。

二、电气自动化应用在光伏发电系统直流逆变中

目前我国光伏发电系统主要是直流电，这种系统结构简单，成本低廉，但是因为负载电压不同，很难实现标准化，而后由于并网运行的出现，对光伏发电系统提出更高的要求，那就是转化为交流电。而交流电力输出的光伏发电系统的出现解决这一问题，交流电力输出的光伏发电系统是由光伏阵列、充放电控制器、蓄电池以及逆变器组成，其中逆变器是关键部位。这个系统运转非常困难，而且存在一定危险性，如果通过电气自动化对上述器件进行有效控制，就能够顺利将光伏发电输出的直流电变成交流电。

公司通过对电站内一次以及二次配电网络状态的监控，能够了解到电站内各电气设备的运行情况以及状态，并且对光伏列阵、充放电控制器、蓄电池以及逆变器等光伏发电系统进行有效监控其中包括：1）光伏组件分布监控。根据汇流箱采集数据显示各个光伏列阵输出功率，对产生异常的光伏组件进行定位；2）逆变器监控。主要检测项目包括：直流电压、直流电流、直流功率、交流电压、交流电流、电网频率、功率因数等等。

三、电气自动化应用在光伏发电并网系统中

并网发电系统是将太阳能伏光发电系统与常规电网进行连接，共同承担电力供应任务，在白天阳光充足的时候，逆变器将光伏系统直流电逆变成正弦交流电，其中产生的交流电可以直接供给交流负载，然后将剩余的电能输入电网，或者直接将产生的全部电能并入电网。在没有太阳时，负载用电全部由常规电网供给。电气自动化技术能够根据太阳能发电量分析常规电网需要电量数据，从而判断是否需要供电、何时供电。

某公司在宁夏石嘴山安装组件型号为ZCM5--72P-195的50兆瓦光伏并网发电系统。这种方案有以下几种优点：1）安全可靠、无噪音、无污染；2）不受资源分布限制、能够利用分布式资源；3）系统能够相互独立也可以自行控制，提高安全性；4）节省土建安装成本；5）装机容量小；6）无需资源消耗，架设输电线路便能够就地发电供电；7）建设周期短，设备安装完成便能投入生产太阳能。

四、电气自动化应用在光伏发电无功补偿控制中

光伏发电系统结构比较复杂，其中元器件绝大部分为电子元器件电子元器件在启用过程中会产生无功损耗以及谐波，谐波会导致电力系统不稳定，严重时会造成供给电压不足或者电压超负荷的情况。但是通过电气自动化控制系统便能够进行精准调节，使无功损耗以及谐波不会影响到太阳能光伏发电供电的稳定性。

光伏发电系统结构比较复杂，其中元器件绝大部分为电子元器件，电子元器件在启用过程中会产生无功损耗以及谐波，谐波会导致电力系统不稳定，严重时会造成供给电压不足或者电压超负荷的情况。但是通过电气自动化控制系统便能够进行精准调节，使无功损耗以及谐波不会影响到太阳能光伏发电供电的稳定性。

某公司采用NSA100SVG高压有缘动态无功补偿装置以及NSA200APF有源电力滤波装置，其存在以下四点优点：1）功能完善。能够对太阳能供电提供完善的保护、策略以及控制功能和优化的系统方案；2）极为可靠。产品软件架构合理，稳定可靠，其中产品硬件结构布局以及电磁兼容均满足国家以及行业相关标准，能够保障所有设备长期可靠运行；3）扩展性强。装置采用模块化设计思路，运用各种插件模块通用性高，具有扩展性强以及维护便利的优点，能够充分实现太阳能发电的各种要求；4）通讯功能强。通讯规约种类丰富，并且能够根据太阳能发电需求对规约进行相应扩展，而且通讯模块能够满足各种组合。

五、电气自动化在太阳能光伏发电的发展趋势

我国幅员辽阔，这就为太阳能光伏发电的发展奠定了坚实的基础。太阳能光伏发电的具有良好的发展前景，通过电气自动化在太阳能发电领域的应用，就在一定程度上增加了太阳能发电系统的稳定性与可靠性，并且可以有效的降低人力的投入，对太阳能光伏发电的生产以及传送过程进行监督与控制。目前，我国百分之八十的电力能源都是火电厂提供的，由于设备的构造以及材料的不同，使得火电厂在运行的过程中，热能回收出现差异的现象，热能回收率较低会对社会经济的发展造成一定的影响。另外，站在环境保护的角度上，电力系统未来的发展方向一定会注重光伏发电、风力发电以及水能发电等清洁可再生能源上。

六、结语

综上所述，电气自动化被广泛应用在各个行业，也能够提升太阳能光伏发电的效率。本文通过察觉故障发生地点、逆变器的控制、分析常规电网需要电量数据、精准调节等方面电气自动化在太阳能光伏发电中的应用进行深入研究，并得出电气自动化在太阳能光伏发电中有效应用，能够推动可再生能源的发展，也够有利于生态环境的保护的结论。

参考文献

[1]王振杰.浅谈电气自动化在太阳能光伏发电中的应用[J].中国战略新兴产业,2018(04):37.

[2]唐襄燕.电气自动化节能设计技术[J].企业技术开发,2014,33(30):1-2.