沈凱杰

摘要：隨著我國科學(xué)技術(shù)水平不斷提高，人們的環(huán)保意識增強(qiáng)，各行各業(yè)的人們逐漸把關(guān)注點(diǎn)轉(zhuǎn)移到可再生能源的應(yīng)用，其中太陽能做為最有前景的可再生能源受到大家的青睞。太陽能存在廣泛，具有無限儲量。文中對太陽能光伏發(fā)電的原理及特性做了簡要介紹，并列舉了電力自動化在太陽能光伏發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：太陽能；電氣自動化；光伏發(fā)電

中圖分類號：TM62 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095—6487（2018）02—0053—02

1太陽能光伏發(fā)電的原理與特性

1.1太陽能光伏發(fā)電的原理

太陽能光伏發(fā)電的原理是太陽能電池具有光生伏打效應(yīng)，這種效應(yīng)可以把散射輻射、反射輻射和直接輻射等形式的太陽輻射能轉(zhuǎn)化成電能，從而完成發(fā)電。具體分析光生伏打效應(yīng)就是物體內(nèi)的電荷在物體受到光照時(shí)會改變分布狀態(tài)，產(chǎn)生電流和電動勢。半導(dǎo)體的PN節(jié)在受到來自太陽光的刺激后能夠在兩側(cè)產(chǎn)生電壓。

太陽能光伏系統(tǒng)的組成主要包括充放電控制器、蓄電池、逆變器、電池組件、監(jiān)測儀表和其他蓄能和輔助發(fā)電設(shè)備，根據(jù)使用的環(huán)境不同，主要可以分為三大類，分別應(yīng)用在偏遠(yuǎn)山區(qū)的離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)、并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)和十分靈活的混合系統(tǒng)。

1.2太陽能光伏發(fā)電的特性

太陽能光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)有很多：①太陽能是來自人類賴以生存的太陽，這種能源取之不盡、用之不竭，因此能源市場的變動對于太陽能光伏發(fā)電來說不會產(chǎn)生負(fù)面影響；②因?yàn)樘柲軄碜蕴?，而世界各地各個(gè)角落都會接受到太陽光的照射，這樣偏遠(yuǎn)山區(qū)不再受地域限制，電能輸送過程中的損失能夠彌補(bǔ)且發(fā)電過程沒有燃料的成本；③太陽能光伏發(fā)電大部分的方式都是處于靜止?fàn)顟B(tài)，不存在運(yùn)動部件，因此設(shè)備的使用壽命很長且維修簡單；④太陽能光伏發(fā)電十分清潔，不會有噪音、有毒氣體和廢棄物出現(xiàn)；⑤在我國大部分地區(qū)的太陽能發(fā)電板都是設(shè)置在屋頂，這有效減少了占地面積。

在太陽能光伏發(fā)電給人類帶來巨大便捷的同時(shí)也存在一些使用缺點(diǎn)：①地球的公轉(zhuǎn)使得存在春夏秋冬四個(gè)季節(jié)，在這四個(gè)季節(jié)內(nèi)，地球表面接收到來自太陽光的輻射程度不同，會對發(fā)電量產(chǎn)生一定的影響；②太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)成本是比較高的，要保證其安全性和穩(wěn)定性，投資較高也限制了其應(yīng)用范圍的擴(kuò)大。

2電氣自動化在太陽能光伏發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1電氣自動化技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用

現(xiàn)代電氣工程是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，其基礎(chǔ)是應(yīng)用電氣自動化技術(shù)。在電力工業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行中，電氣自動化技術(shù)因?yàn)槟軌蚪o工業(yè)生產(chǎn)提供源源不斷的動力能夠在最大程度上提高了電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率。電氣自動化技術(shù)合理的應(yīng)用在電氣工程中，能夠給操作人員降低工作強(qiáng)度，發(fā)生事故的幾率也很低。

2.2電氣自動化的控制方式

電氣自動化的便捷性和智能性給人類生產(chǎn)帶來的益處是不言而喻的，目前這種技術(shù)在大型商場、辦公樓和公寓等場所中都有著廣泛的應(yīng)用；在醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)、工業(yè)生產(chǎn)、園林綠化、公路照明和安全監(jiān)控等領(lǐng)域也有比較成熟的應(yīng)用。為了減少人工的工作強(qiáng)度，一般會采用電腦操控或者遠(yuǎn)程監(jiān)控的方式來控制電氣設(shè)備的運(yùn)行。在應(yīng)用過程中，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，認(rèn)真分析電氣自動化控制系統(tǒng)，才能使電氣自動化控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中降低出現(xiàn)問題和隱患的幾率。

2.3在光伏建筑以及光伏水泵系統(tǒng)方面的應(yīng)用

在我國大型的光伏建筑和光伏水泵系統(tǒng)中，也有電氣自動化的身影。這類建筑工程龐大，要想保持穩(wěn)定運(yùn)行就要對每一個(gè)環(huán)節(jié)都做好監(jiān)控，因?yàn)槿魏我粋€(gè)小的差錯都可能造成停運(yùn)。監(jiān)控軟件是光伏建筑和光伏水泵系統(tǒng)中應(yīng)用最多的一種自動化產(chǎn)品，這里面有上百個(gè)太陽能電池板，每一個(gè)都必須進(jìn)行監(jiān)控，這種情況下就需要合理、靈活的使用監(jiān)控軟件和通信方式。我國目前常用的通信方式包括北斗無線通信、串口和通用分組無線業(yè)務(wù)技術(shù)等。

2.4在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)直流逆變控制的應(yīng)用

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)就可以將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，是一個(gè)很偉大的發(fā)明設(shè)計(jì)。就光伏系統(tǒng)和電網(wǎng)之間的關(guān)系來說，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)可以分為兩個(gè)獨(dú)立于電網(wǎng)的系統(tǒng)，即并網(wǎng)系統(tǒng)和光伏系統(tǒng)。除此以外還包括變壓器、分散的光伏電池組件、功率轉(zhuǎn)換裝置和電池組等零散的部件。對太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用電氣自動化控制技術(shù)，直流電可以十分容易地轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?，最終輸送到電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行供電。

2.5在太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用

光伏發(fā)電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行正常時(shí)，一般根據(jù)不同發(fā)電方式的特點(diǎn)來合理選擇使用。在實(shí)際運(yùn)行發(fā)電時(shí)，不同類型的發(fā)電方式適合不同的發(fā)電時(shí)期，因此在某個(gè)階段選用哪種發(fā)電方式應(yīng)該要慎重，因?yàn)殡娋W(wǎng)在并網(wǎng)過程中會對電網(wǎng)帶來一定的沖擊和影響。電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用可以及時(shí)檢測同步點(diǎn)兩側(cè)的電量，根據(jù)測量結(jié)果縝密的分析和判斷同一時(shí)期所需的數(shù)據(jù)，計(jì)算出彌補(bǔ)數(shù)據(jù)作為依據(jù)，這樣就有了確定的時(shí)間差，同期合閘的指令可以提前通知給工作人員，以滿足同期合閘頻率偏差、電壓偏差等準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的要求。

2.6在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)無功補(bǔ)償控制的應(yīng)用

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是一個(gè)龐大復(fù)雜的系統(tǒng)，組成部件繁多，大多數(shù)部件都是電子元件，會有無功功率損耗和諧波等負(fù)面影響，如若電力系統(tǒng)無法維持長時(shí)間運(yùn)行的穩(wěn)定性，那么電壓質(zhì)量也會不達(dá)標(biāo)。然而，將電氣自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中精確檢測無功功率的實(shí)際需求，這對于調(diào)節(jié)無功范圍有指導(dǎo)性的意義。

2.7在設(shè)備全壽命周期控制中的應(yīng)用

在過去的電氣設(shè)備運(yùn)行過程中，檢修工作基本都是等到電氣設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)問題時(shí)才會進(jìn)行，這樣是無法保證電網(wǎng)的可靠性和穩(wěn)定性的，從某種意義上來說，電網(wǎng)的使用壽命也因此而縮短。電氣自動化技術(shù)應(yīng)用在電氣設(shè)備的維護(hù)中能夠在平時(shí)運(yùn)行中檢測設(shè)備的使用狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)故障會及時(shí)反饋，這樣技術(shù)人員能夠早知道早維修，保證設(shè)備正常運(yùn)行。

3結(jié)論

隨著生態(tài)環(huán)境的惡化和化石燃料的日益緊張，太陽能作為一種清潔、安全的可再生資源，出現(xiàn)在人類的視野并逐漸取代化石燃料。光伏發(fā)電技術(shù)是一種將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù)，將電氣自動化應(yīng)用在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，二者的結(jié)合使太陽能發(fā)電更加便捷和先進(jìn)，這對于未來解放化石燃料和利用太陽能提供了成熟的技術(shù)參考。