太阳能光伏发电中电气自动化的应用
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摘要：科学技术的不断进步和发展，促使越来越多的可再生能源被广泛应用，特别是太阳能这种新兴的能源。太阳能在实际应用过程中，不仅具有无限性的特征，而且还能够方便快捷地将太阳能应用到各个领域当中。针对太阳能光伏发电的现状进行分析，并且结合实际情况，提出电气自动化在其中的具体应用措施，为太阳能光伏发电的未来发展打下良好基础。
关键词：太阳能;光伏发电;电气自动化;应用措施
在当前社会经济不断快速发展的背景下，虽然我国各个领域的整体发展势头比较良好，但是资源、能源的过度消耗和使用，导致我国不可再生能源越来越少。与一次性的不可再生能源相比，太阳能的储存量异常丰富。太阳能资源在我国现代社会发展过程中具有非常重要的作用，不仅能够对现代人的日常生活产生积极影响，而且还会对社会经济发展起到良好的推动效果。
1太阳能光伏发电
1.1发电原理
太阳能光伏发电的基本部件是光伏电池（太阳能电池）。其基础结构是半导体PN结，当太阳光照射到PN结上时，大于禁带宽度的光子能量被电子吸收，电子从价带顶跃迁至导带底，产生电子-空穴对，在PN结内建电场作用下分离，载流子传输、被收集，形成电动势，通过电极连接外电路，产生电流，输出功率。由于电池对阳光的反射、选择吸收、发热以及载流子的复合、陷阱等效应而造成电子-空穴数目减少，因此电池的光电转换效率和理论值尚有较大差距。
1.2光伏组件
单个电池片的电压和电流很小，有必要把若干个电池片串并联焊接起来，按一定方式装配封装在一块较大面积的背板上，加上铝合金边框和引线，获得较大的电压和电流，称作光伏电池板（电池组件）。封装的好坏直接决定光伏组件工作的可靠性。光伏组件是光伏方阵的一个单元，其作用是将太阳能转化为电能，给蓄电池充电或推动负载工作。
1.3光伏发电系统
太阳能发电系统由太阳能电池板（方阵）、充放电控制器、逆变器、蓄电池、太阳跟踪控制器和交流配电柜等设备组成。光伏发电系统建设之前，应先预先规划，进行输出电压、电流和功率计算以及蓄电池容量设计，做好最大功率点追踪控制和逆變控制。在光伏方阵里，注意监测热斑效应，它有可能导致整个发电系统瘫痪。充放电控制器是防止蓄电池过充电和过放电的设备。通过控制蓄电池的充放电电压和电流，合理对负载输出电能。市面上有以单片机为核心的光伏充放电控制器出售，成本低，可靠性高，它对太阳能电池板电压、蓄电池电压、充电电流、环境温度等参数检测判断，控制开关管的通断，实现充放电控制和保护功能。
2.太阳能光伏发电的现状
全球经济的高速发展，现代社会的快速发展，全世界都在积极落实绿色环保理念，绿色能源在现代社会的应用，受到了人们的广泛关注和重视。与此同时，“低碳生活”方式的推出，对人们的环保意识和行为也产生了一定的积极影响。在西方一些发达国家，太阳能光伏发电技术受到了相关部门、学者以及人们的重视和关注，各个国家的政府部门都出台与太阳能光伏发电技术相关的政策，对其提供良好的支持。在这种大环境背景下，我国也逐渐意识到太阳能光伏发电的重要性，并且开始逐渐普及太阳能光伏发电技术。这样不仅能够实现可再生能源科学合理的利用，而且还能够对生态环境起到良好的保护效果。
3.太阳能光伏发电中电气自动化的应用措施
3.1电气自动化在电力行业中的应用
电气工程在现代社会的发展，其基础部分其实就是电气自动化技术科学合理的利用。电气自动化在实际应用过程中，不仅能够为工业发展提供动力支持，而且在电力行业当中，该技术能够保证电力系统在运行过程中的效率和质量得到有效提升。在电气工程的建设过程中，应当科学合理的对电气自动化技术进行应用，这样不仅有利于减少工作人员的工作强度，而且还能够尽可能避免由于人为因素而导致的故障问题。在保证电力系统运行过程中的安全性和稳定性得到有效提升的同时，能够最大限度促使电气工程在经营时的经济效益得到提升。
3.2电气自动化的具体控制方式
电气自动化系统在构建和具体使用过程中，由于其具有非常优越的性能，所以被广泛应用到很多领域当中，比如公寓楼、或者是一些商场等，这些生活场所越来越离不开电气自动化系统。另外，该系统还被广泛应用到生态环境保护当中，同时在一些医疗卫生行业等领域也被广泛应用。该系统在供暖、照明等方面能够将自己的作用和价值充分发挥出来，这也是该系统得到广泛应用的原因。电气自动化系统在实际应用过程中，人们可以直接通过远程控制的方式，实现对自己家用电器的有效控制，这样有利于减少工作人员的工作负担和压力。
3.3电气自动化在光伏建筑、光伏水泵系统中的应用
电气自动化系统在实际应用过程中，被广泛应用到光伏建筑、光伏水泵系统当中。由于现代社会的快速发展，科学技术不断进步，自动化产品的数量和种类越来越多，但是在这些产品当中，最重要的就是监控软件在实践中的合理利用。无论是光伏发电站或者是光伏水泵系统，在针对这些系统进行监控和管理的时候，都需要非常大的电能才能够完成。如果是单纯利用电能，将会耗费非常大的电力资源，但是通过太阳能光伏发电，不仅能够对光伏发电的情况进行实时有效的监督，而且还能够结合实际情况，利用有效的监控软件对其进行控制。在现阶段比较常见的一些通信方式包括串口、通用分组无线服务技术等。
3.4在太阳能光伏发电系统直流逆变控制中的应用
太阳能光伏发电系统在实际应用过程中，由于其系统的性能非常强大，所以需要结合实际情况，对其进行合理利用。太阳能光伏发电系统可以直接将太阳光能在很短的时间内，将其直接转变成为可以使用的电能。如果单纯从光伏系统和电网相互之间的关系进行分析，太阳能光伏发电系统在实际应用过程中，可以分别以光伏系统、并网系统这两个独立系统实现应用。在其中还会涉及到一些零散的部件，比如光伏电池组建、电力转换装置等。在针对上述一些零部件、器件等进行有效控制时，将电气自动化控制技术科学合理的应用其中。这样不仅有利于将直流光伏电能之间转变成为交流电能，而且还能够将转换完成的电流顺利输送到电网系统当中，为其提供良好的能源供给。 3.5在太阳能光伏发电并网系统中的应用
现在光伏发电系统已经实现了智能化，会根据不同的需要采用不同的发电模式，这就要求电自动化技术能判定出不同的发电类型。根据发电特点，合理分配和使用光伏发电系统运行模式，减少在发电过程中给电网带来的过大负荷和损坏。有了电气自动化技术，就可以对光伏发电系统中同期点两侧的电气量进行检测，并分析和判断所需的不同发电模式，根据弥补数据在传输过程中产生的时间差，对合闸频率和时间点进行把控，有效减少系统负担，提高光伏发电效率。
3.6在太阳能光伏发电系统无功补偿控制中的应用
光伏发电系统是一项高端技术，系统内部的构造和组成比较复杂，系统中常见的元器件通常是电子元器件，电子元器件的特点是在工作中会出现无功损耗及谐波，偶尔会出现电力不稳定的情况，导致电压不稳，一直无法控制在高质量发电范围内。但是，通过应用电气自动化控制系统，可以判定无功的实际需求量，控制无功损耗，将其调整到正常范围内，并根据光伏发电系统的实际需求对无功进行控制，有效缓解电压不稳的问题[4]。
3.7在太原能光伏发电系统设备全寿命周期控制中的应用
我国在太陽能光伏发电领域虽然已经成为佼佼者，但由于起步晚，发展过于迅速等，光伏发电管理方面存在一些不足。例如，很多单位通常是在光伏发电出现问题时，才开始对设备进行检修，这不仅会影响发电效率和质量，还会给日常用电带来问题。利用电自动化技术，能够及时预测和监测出设备的运行状态，对其进行全面监控，以便检修人员能及时制订检修计划，延长设备的使用周期和使用质量。
结语：
电气自动化技术已经被广泛应用在现代社会的各个领域中，随着科学技术的不断进步和发展，电气自动化技术也越来越成熟。将该技术应用到太阳能光伏发电当中，不仅能够满足人们的日常生活需求，而且还能够推动该技术的稳定发展。
参考文献：
[1]丁丽萍，帅传敏，李文静，等.基于SEM的公众太阳能光伏发电认知和采纳意愿的实证研究[J].资源科学，2015，37（7）：1414-1423.
[2]赵加强.中国太阳能光伏发电发展的法律政策问题———以政策工具优化为视角[J].上海交通大学学报（哲学社会科学版），2014，22（6）：26-34
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