电气自动化技术在太阳能光伏发电并网系统中的应用研究

摘要：现阶段，随着可持续发展战略以及碳中和目标的确立，针对清洁能源的开发和应用逐渐加大了投入力度，并在近些年取得了非常显著的成果。太阳能作为可再生和清洁能源的重要组成部分，已成为实现能源转型和可持续发展的关键。然而，如何提高太阳能发电的效率和可靠性，是当前亟待解决的问题。电气自动化技术以其高效、智能的特点，为太阳能发电的发展提供了新的解决方案。本文旨在探讨电气自动化技术在太阳能光伏发电并网系统中的应用，分析其在提升太阳能发电效率与可靠性方面的优势及应用要点，以期为业内相关工作人员提供一定的参考。

关键词：电气自动化技术；太阳能；光伏发电；并网系统中；应用

引言

光伏发电利用太阳能直接转换为电能，整个过程中不产生温室气体排放和其他有害物质，对缓解全球气候变化、减少环境污染具有重大意义。太阳能分布广泛，近乎无处不在，这使得光伏发电系统能适应各种地理环境与气候条件。无论是城市的屋顶，还是偏远的山区，皆能有效收集并利用太阳能，进而提升了能源供应的可靠性与灵活性。随着技术进步和规模化生产，光伏组件的效率不断提升，成本则大幅降低，使光伏发电更具竞争力，有利于大规模推广和应用。此外，光伏发电系统易于安装和维护，模块化设计使安装过程快速简便，运维成本相对较低。光伏发电系统的高效并网运作是提高光伏利用率的关键环节，其中电气自动化技术在优化并网效率和稳定性方面具有不可替代的作用。本研究旨在深入分析电气自动化在光伏发电系统中的应用，特别是在并网操作中的无功补偿、谐波控制以及系统监控等技术的发展和应用，以期为实现更高效、更安全的光伏发电并网提供技术支持和解决方案。

1电气自动化技术在太阳能光伏发电并网系统中的应用优势

1.1实现降本增效

电气自动化技术在光伏发电中的应用能够大幅减少发电系统运行与控制环节的人力作业量，由自动化控制系统接替人工作业，不仅能提升系统控制效率，还可以降低人力操作引发故障的可能性，在保证光伏发电系统稳健运行的基础上减少了人力成本，达到降本增效的目的。

1.2优化故障检修

在光伏发电系统中引入电气自动化技术，能够构建出更科学、严谨的发电系统故障检修模块，为系统的全生命周期运行提供全天候的控制检修功能，在光伏发电系统运行故障或异常时，能够及时察觉并快速定位故障点和故障原因。例如，当光伏发电系统电气设备出现运行温度异常飙升、运行振动偏差过大等异常现象时，电气自动化控制系统会即刻捕捉到设备这些异常的运行数据，随即自动启动处理程序，并对数据进行全面、综合地分析。同时，系统会将信息与分析结果反馈至运维部门，通知技术人员对系统运行故障进行检修处理，提升光伏发电系统运行故障检修的工作效率。

1.3延长系统使用寿命

基于电气自动化技术的光伏发电系统拥有强大的数据存储功能。该功能实时且精准地记录、系统地整合光伏发电系统的各类运行数据信息。随后，借助大数据技术的深度挖掘功能，对这些系统运行数据展开全面而细致的分析。通过这种方式能够迅速锁定系统运行过程中存在的薄弱环节和所面临的问题，能有效延长光伏发电系统的使用寿命，使各设备发挥出最大作用，切实提升光伏发电的动能水平。

2电气自动化技术在太阳能光伏发电并网系统中的应用要点分析

2.1自动化保护

自动化保护在光伏发电系统中尤为重要。光伏发电系统在生产运行过程中，部分环节容易发生故障，若不能及时处理，会对电力系统的运行造成严重的不良影响，对此，技术人员可以利用自动化技术保护发电系统，并制定安全措施，降低故障对电力系统运行的影响。同时，在自动化保护的支持下，可以对不同的设备进行监测与控制。例如，自动化保护系统可以获取地热能发电设备的温度。当发电系统运行出现问题时，自动保护系统立即启动，采取对应的安全措施，避免设备损伤及系统崩溃的情况出现，以此保证运行效率，提升发电系统运行的安全性及稳定性。自动化保护系统的应用，降低了人为因素的影响，进一步提升了发电系统运行的质量与效率。

2.2能量管理与优化控制

（1）动态功率优化。其通过电气自动化系统实时调整光伏发电的运行参数，让光伏组件始终在最大功率点工作。采用MPPT技术，根据光照强度和温度变化动态调整组件输出，提高光伏系统的能量转化效率。模糊逻辑控制或粒子群优化算法等现代自动化控制算法可进一步提升优化效果，尤其在光照条件快速变化的情况下。（2）储能管理与调度。储能系统在光伏发电中起到平衡供需和提高电能利用率的关键作用。电气自动化系统通过智能调度算法，实现储能设备的充放电管理，避免因光伏发电波动导致的电网不稳定。根据负荷需求预测和发电量预测，系统可动态分配储能资源，确保峰值负载期间的电力供应，同时降低弃光率，最大化经济效益。

2.3光伏电站并网控

（1）电网稳定性与并网技术。光伏电站并网时，电气自动化系统可以实时监控电网电压、频率和功率流向，确保发电系统与电网的同步运行。光伏电站通过自动化控制技术，能够快速响应电网波动，调节发电功率和并网参数，防止电网过载或频率偏差。（2）无功功率补偿与电能质量提升。光伏发电可能存在电压波动和谐波失真等电网电能质量问题。电气自动化系统通过智能逆变器实现无功功率补偿，能提升电网电压的稳定性。同时，通过滤波器和谐波抑制，可以减少电能中的谐波含量，确保电能质量达到国家标准。

2.4加强应用保护

配电网中光伏发电技术的应用，不仅会对配电网中电流分布与分散性能造成不利影响，还会导致配电网转换模式伴随不确定性因素。如果在配电网运行期间出现短路故障，会导致光伏发电系统中主电源与分散光伏单元将电流集中传输至短路区域，致使短路部位电流呈现显著增大的趋势，最终威胁用户的用电安全。对此，在有效应用光伏发电技术的配电网运行期间，一旦发现配电网出突发短路问题，可根据光伏发电技术的基本原理，推断出其电流数值不会过高；特别是在光伏发电系统下游区域发生短路的情况下，由于减缩区段的大小与光伏发电系统容量存在密切联系，故而短路故障造成的电流效应风险水平相对更低。

2.5实时监测与报警部分

光伏具有阶段性的特点，导致电网供电出现低电压及功率不稳定的情况，其中气候因素对光伏发电的影响较大。在自动化技术的支持下，可以对整体发电系统进行实时监测，并建立在线监测系统，将其与远程监控系统中心平台进行有效连接，出现问题时，将自动发出警报，实现自动化监测光伏发电系统，了解其实际运行情况。监控报警系统主要依靠传感器获取设备运行信息。例如，对于风能发电，可以将传感器安装在风力涡轮机上，明确设备运行情况，监测环境参数，包括风速、温度及湿度等，并将传感器获取的数据信息传输至计算机系统内，随后由工作人员对数据参数进行分析，预测后续运行情况，提前制定稳定解决措施。当风速过大或转速出现异常时，传感器会及时发出警报，并将警报信息通过短信或是微信发送至相关工作人员系统内，随后由运维检测人员及时进行处理。

结束语

综上所述，本研究深入剖析电气自动化技术于光伏发电并网系统之应用，诸技术于确保电力系统稳定、提升电能质量至关重要。未来，伴随智能化与远程监控技术之发展，光伏并网系统自动化将愈精准高效，为全球能源可持续发展贡献关键之力，揭示自动化技术对光伏系统效率与稳定性的提升作用。

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