自动化技术在光伏发电系统中的应用

自动化技术在光伏发电系统中的应用

吴红奎左振刚

西北水利水电工程有限责任公司 陕西省西安市 710000

摘要：自动化技术在光伏发电系统中的应用具有广泛性和重要性。本文将探讨自动化技术在光伏发电系统中的应用及其相关问题。

关键词：自动化技术；光伏发电；系统；应用

引言

自动化技术在光伏发电系统中有着重要的作用，可以应用于电源管理和电能调度，通过自动化设备和系统，实现太阳能电池板和逆变器之间的功率匹配，确保光伏电池的最大功率点追踪，并将发电效率最大化；对电能进行实时监测和调度，根据电网的需求优化发电功率的分配，提高光伏电站的经济性；对光伏发电系统的稳态和动态监测，通过实时采集系统的工作状态及参数数据，并对其进行自动化分析，完成调控任务，保证光伏发电系统的稳定、高效运行。总的来说，自动化技术在光伏发电系统中应用广泛且必不可少，可以大大提高光伏发电的效率和经济性。

1光伏发电系统概述

光伏发电系统是一种利用太阳能电池板将太阳能转化为直流电的装置，该系统主要由太阳能电池板、逆变器、控制器和储能设备等组成。其中，太阳能电池板是系统的核心部件，可将太阳能转化为直流电，逆变器则将直流电转换为交流电，以满足电网的需求，控制器则对整个系统进行控制和调节，确保系统的稳定运行。光伏发电系统中自动化技术的应用，在保障发电系统的安全稳定运行方面起到了极大的支撑作用。比如，计算机监控技术可以对光伏电站的各项设备进行实时监控，及时发现问题并进行处理；功率预测技术可以对光伏电站的发电量进行预测，为电力调度提供依据；自动发电控制技术（AGC）可以自动控制电站的发电功率，确保电力系统的稳定运行；自动电压控制技术（AVC）可以自动调节电站的电压，保障电力系统的电压稳定。此外，随着新能源开发和全球能源互联网战略的推进，我国以太阳能和风能为代表的新能源发电必将迎来新的快速发展时期，在这种情况下，新一代光伏电站自动化技术愈发成熟并应用于电站运行控制的各个方面。因此，分析研究自动化技术在光伏发电系统中应用，对促进行业发展有着重要的意义。

2自动化技术在光伏发电系统中应用的意义

①提高效率，自动化技术的应用可以大大提高光伏发电系统的发电效率和经济性，通过对系统的实时监测和控制，可以及时发现系统存在的问题并进行处理，避免因故障而导致的效率下降和经济损失。②降低成本，自动化技术的应用可以降低光伏发电系统的运行成本和管理成本，通过对系统的智能监控和维护，可以减少人力物力的投入，降低维护成本和管理成本。③提高可靠性，自动化技术的应用可以提高光伏发电系统的可靠性和稳定性，通过对系统的实时监测和控制，可以及时发现系统存在的问题并进行处理，避免因故障而导致的停机和损失。

2自动化技术在光伏发电系统中的应用

2.1最大功率点追踪

最大功率点追踪（MPPT）技术是一种用于光伏发电系统的自动化技术，其核心是通过实时监测和调节光伏阵列的输出功率，使其始终保持在最大值处，这种控制策略的目的是提高光伏系统的发电效率和能量收集。在光伏系统中，太阳能电池板将阳光转化为直流电，但这种电流的强度会受到日照强度、温度等因素的影响，为了使光伏系统在任何条件下都能输出最大的电能，就需要使用MPPT技术。MPPT技术可分为模拟式和数字式两种。模拟式MPPT技术利用模拟器件如运算放大器、比较器等来实现对光伏阵列工作点的调节，其精度和稳定性较数字式MPPT技术稍差，但成本低、可靠性高、抗干扰能力强。数字式MPPT技术则通过数字信号处理器（DSP）等数字芯片来控制光伏阵列的工作点，具有精度高、稳定性好等优点，但成本相对较高[1]。

2.2优化电能调度

由于光伏发电系统受到气候和天气的影响，其输出电能是不稳定的。因此，光伏发电系统通常配备有电池，以便在需要时储存电能，供应家庭或工业中的电器使用，而电能调度技术可以确保光伏发电系统在电网需要时能够及时提供电能。自动化技术可以实现对光伏发电系统的电能调度优化，通过实时监测电网的用电需求和光伏发电系统的发电量，自动化技术可以合理调度和控制发电功率的分配，确保电网的稳定运行，同时提高光伏发电的经济效益。例如，在光伏系统中，逆变器是一种重要的自动化设备。它可以将太阳能电池板产生的直流电流转换为交流电，不同类型的逆变器适用于不同的光伏发电系统，包括中央逆变器、串联逆变器和微型逆变器等，以满足家庭和工业中使用的电器需要[2]。

2.3智能监控和维护

光伏发电系统的自动化技术主要涉及光伏电站的监控和维护。通过智能监控装置，可以实现设备系统的模拟量数据采集，从而进行非电量保护和远程控制，确保设备通信质量，对光伏发电站的平稳运行有着积极作用。智能监控装置可以采集光伏变电站箱变的信息，同时实现非电量保护、远程控制及通讯等多种功能，为若干设备数据通讯提供强大的技术支持。同时也为光伏电站中信息的智能化采集提供有效支持，利用光纤网络实行自动化监控系统连接时，还可实现远程管理及自动化控制，形成智能化建设和无人值守的管理模式。智能监控装置的应用可以降低系统内通信设备、交换机的使用数量，削弱管理的复杂性，加快集成化控制进程，降低光伏电站建设、运行和维护的成本投入。此外，对于大型光伏电站而言，优化电能调度是确保其稳定运行的重要手段，主要依赖于自动化技术和智能监控装置的应用[3]。通过实时监控和数据分析，可以预测和调整电能的生产和分配，以适应电力市场的需求和变化，这种优化不仅可以提高电力系统的效率和可靠性，还可以降低运营成本，提高光伏发电的经济效益。

2.4自动化控制系统

光伏发电系统的自动化技术是多种多样的，其中涉及到许多不同的系统和设备，以及相应的控制和优化方法。光伏发电系统中最核心的部件是光伏组件，它通过将太阳能辐射转化为直流电能，并通过逆变器将其转化为交流电能。电气自动化技术可以实现对光伏组件的并网控制、电压和电流的监测、逆变器的调节等功能，这些功能使得光伏组件能够更加稳定地工作，并提高其发电效率。在光伏发电系统中，自动化技术还体现在电力调度和分配方面，通过自动化控制系统，可以实现对电力生产、传输、分配等环节的实时监控和控制，从而确保电力系统的稳定运行，提高电力资源的利用效率。在电力调度方面，自动化技术可以通过对电网运行状态的实时监控，以及对电力需求和供应的预测和分析，实现对电力调度的自动化控制，不仅可以提高电力调度的效率和准确性，还可以降低电网的负荷和能源损耗，提高电力系统的稳定性和可靠性。在电力分配方面，自动化技术可以通过对用户需求和电网负荷的实时监测和分析，以及对电力供应和需求的平衡控制，实现电力分配的自动化，可以提高电力分配的效率和准确性。光伏发电系统的自动化技术，对于提高电力系统的运行效率和稳定性具有重要意义，随着技术的不断发展和进步，相信未来光伏发电系统的自动化技术还将不断得到优化和创新。

结束语

总体而言，自动化技术在光伏发电系统中的应用具有广泛性和重要性，它可以提高系统的效率和经济性，降低成本和提高可靠性，适应市场需求变化。随着科技的不断发展和进步，自动化技术在光伏发电系统中的应用将更加广泛和深入，为光伏产业的可持续发展提供强有力的技术支持和保障。

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]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.