新能源光伏电站安全技术应用研究

新能源光伏电站安全技术应用研究

岳峰

中广核新能源内蒙古分公司  内蒙古 呼和浩特  010020

摘要：近年来，中国光伏总装机容量处于增长的过程中，为实现能源的可再生能源奠定了坚实的基础。同时，随着当今社会经济的不断发展，人们在生产和生活中对能源的需求越来越大，能源危机、环境污染等问题越来越受到人们的重视。习近平总书记在 75 届联合国大会上宣布，我国二氧化碳的排放量要在 2030 年前达到峰值，在 2060年要实现碳中和的目标。本文主要对新能源光伏电站安全技术应用进行研究，详情如下。

关键词：新能源；光伏电站；安全技术

引言

近年来随着经济的快速发展，我国开始实施“双碳”政策，逐步减少对传统化石能源的依赖，加快新能源发展。太阳能作为新能源之一，以其清洁、可再生等优势得到了快速的开发与利用。随着光伏发电技术的快速提升与光伏电池板成本的逐渐降低，光伏电站建设规模显著扩大。

1新能源光伏电站电能的使用体现

新能源光伏电站电能的使用体现主要涉及以下几个方面具体内容：①应用在常规的电力系统中，以此满足人们日常生活所需，以及对电子设备的充电，比如，太阳能的充电系统和交通电力系统等；②应用在特殊地区，对于有些用电困难的区域，通过新能源光伏电站的建立，满足当地居民的生活用电需求，比如，微波系统和通信系统用电等；③并网发电的模式，这种产生电能的原理是利用分散化的光伏电池，进行集中地整理，能够实现逆变或者变压的处理和控制，进而产生并网发电的效果。

2新能源光伏电站安全技术应用

2.1基于前馈功率解耦控制的光伏电站系统稳定性

高可靠性、高转换率柔性电力电子器件的快速发展，为光伏等新型能源替换传统化石能源奠定了技术经济条件。在我国光资源充裕的地区，如西北的额济纳、腾格里等，局部地区电网的光伏并网渗透率可高达52%。然而，新型能源系统中常规同步电机的减少弱化了系统转动惯量；另外，随着光伏电站不断增加，大量电气特性差异较大的直流/交流（DC/AC）逆变器并网，进一步减少了系统稳定裕度。新型电网的阻尼特性、电压稳定性被弱化，引发功率振荡、电压失稳等动态稳定问题，成为制约清洁能源可靠接入的关键性因素。缺乏转动惯量支撑的分布式光伏发电单元造成风光互补发电系统中风电桨距角控制失步解列、并网同步机组负阻尼运行方式下间歇性轴系扭振等问题。因此，研究如何加强光伏接入系统的低阻尼特性、提升抑制功率振荡的能力，已经成为提高新能源系统稳定性的核心。光伏逆变器的前馈功率双环解耦控制策略来为系统提供阻尼支撑，提高并网系统在扰动下的稳定运行能力。通过光伏-同步机并网系统推理了逆变器附加控制增加系统阻尼转矩的机理，结合阻尼转矩分析来整定控制参数。仿真证明光伏逆变器附加控制策略提高了并网系统阻尼水平，在设置光照突变等扰动因素下，进一步表明所提控制策略具有较强鲁棒性能，可以有效稳定并网母线电网，提升了光伏并网系统稳定运行能力。

2.2视频分析技术应用

深度学习是一种机器学习的算法，可以理解为一系列分析计算方法的统称。其方式是模拟人的特性，如分析学习、识别图片、理解语义等人特有的学习能力。原理是根据大量数据学习样本内在规律及内部分布特点，利用数学的方式进行描述，最终让机器学习类人的分析、学习的能力，能够识别理解从现实世界获取的任何数据。算法学习过程中从视频、图像、数字和声音等数据中提取的信息有很大的用处。光伏电站管理系统具有系统管理、监控管理、报警管理、报警处置、存储管理、日志管理等功能。用户可以在此页面查询巡检报警日志，查看报警事件、时间和图像。在异常记录模块下，若无报警信息，则显示暂无异常提示；若有报警信息产生，则可以查看机器最新的１０条警报记录，展示内容包括警报名称、时间、操作和类别四部分。当有新的报警信息产生时，系统端界面上首先会出现红黄颜色闪烁报警，同时警报信息会以红色的文字出现在异常记录模块下，机房监控人员可以点击某条报警记录的[查看]按钮查看报警详情，根据报警严重程度分级进行交办，办理结果在系统中进行录入，确保每条报警信息处置到位，超过一定时间的未办理的预警信息在首页进行督办展示，督促工作人员尽快处理，保证重要信息一件不漏，紧急工作及时处理，实现精准闭环管理。

2.3基于PCA的光伏组件故障诊断

PCA算法是一种数据降维算法，是目前主流的基于数据驱动的故障诊断方法之一，通过对原始正常数据的坐标体系变换获得新的包含原始数据主要特征且彼此正交的2个低维子空间，分别是主元子空间和残差子空间。主元子空间主要保留了原始正常数据的状态特征信息，残差子空间主要反映了与原始正常数据相悖的信息，也就反映了系统的异常，可以通过残差子空间相关指标的计算实现异常检测与故障识别。为了及时对光伏组件异常进行在线监测，还有学者根据光伏组件的故障特点在光伏组件上加装各类传感器。常见的传感器有电压传感器、电流传感器、温度传感器和姿态传感器等。该类方法通过对光伏各组件的各种电气参数及状态参数进行在线监控和异常检测与故障分析。虽然此类方法能及时判断相应的异常状态并精确定位故障位置，但是加装各种传感器，不仅需要增加额外投资，还涉及安装施工问题，对于规模化的光伏电站来说增加了经济成本和系统复杂度。

2.4基于户外并网光伏电站运行数据的双面光伏组件发电

光伏电站中，双面光伏组件有p型PERC光伏组件及n型PERT光伏组件，并于同期安装了传统的单面光伏组件进行对比分析。为了对比结果的准确性，相同或相近类型的产品均取自同一生产企业，同一类型产品均来源于同一批次。光伏电站所在建筑屋顶为带有女儿墙的水泥地面平屋顶，光伏组件安装方式采用水泥基础搭配光伏支架安装，光伏支架类型包括固定式光伏支架、平单轴跟踪支架系统、斜单轴跟踪支架系统、双轴跟踪支架系统4种。现场测量当地纬度为27°50′39′′；固定式光伏支架的朝向设定为朝南，光伏方阵的安装倾角设计为19°，光伏组件安装时最下沿离地高度约为80cm。光伏电站实证平台现场安装了环境监测仪，可测试环境温度、环境湿度、风速、风向、太阳总辐射量等各项参数。光伏电站中各光伏逆变器、环境监测仪均接入到集中监控运维中心，实时采集各设备的运行参数，监测光伏电站的运行情况。通过集中监控运维中心可及时发现光伏电站运行过程中的异常，第一时间进行故障排除，以保证光伏电站中各设备的稳定运行。

结语

总而言之，安全防范措施在新能源光伏电站中占有重要地位，各个行业都要把“以人为本，安全第一”作为核心目标，不仅要保证光伏电站运行的质量和效率，也要确保运行效果的安全性和稳定性。另一方面，也要重视新能源材料的使用，能够在运行中节约能源和保护环境，推动我国整体经济的可持续发展。

参考文献

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