蘇占全

（山東奇特新材料有限公司，山東 聊城 252123）

0 引 言

隨著全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型進(jìn)程的不斷推進(jìn)，光伏發(fā)電作為一種清潔、可再生的能源方式迅速崛起，逐漸成為能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的關(guān)鍵。當(dāng)前，光伏發(fā)電面臨監(jiān)控與管理挑戰(zhàn)，包括提升發(fā)電效率、降低運維成本以及維護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定性等。不斷豐富應(yīng)用經(jīng)驗并積極采用先進(jìn)的技術(shù)手段逐漸成為解決光伏發(fā)電監(jiān)控與管理難題的重要途徑[1]。隨著監(jiān)控技術(shù)的不斷發(fā)展、傳感技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新以及大數(shù)據(jù)分析的興起，電力工程在光伏發(fā)電監(jiān)控和管理中的應(yīng)用愈發(fā)重要。

1 電力工程在光伏發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用方式

1.1 電力系統(tǒng)的設(shè)計優(yōu)化

1.1.1 調(diào)控電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

在光伏發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)中，利用智能電網(wǎng)技術(shù)靈活調(diào)整電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行高級監(jiān)控、控制及調(diào)度，進(jìn)而實現(xiàn)對光伏發(fā)電過程的精確調(diào)控。例如，基于電力工程分配式能源管理系統(tǒng)綜合管理光伏發(fā)電單元，可最大限度地提升系統(tǒng)效率。調(diào)控電網(wǎng)結(jié)構(gòu)時，運用高級算法分析實時數(shù)據(jù)，有助于保障電力傳輸?shù)母咝c穩(wěn)定?？梢?，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)調(diào)控對光伏發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)具有重要意義，通過提升光伏發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)的電網(wǎng)容量，為光伏發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)提供更大的發(fā)展空間。

電力工程能夠?qū)崿F(xiàn)對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的智能管理，提升光伏發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)的性能。在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的調(diào)控下，通過引入先進(jìn)的能量存儲技術(shù)，如電池儲能系統(tǒng)，結(jié)合智能控制器可不斷切換和調(diào)節(jié)蓄電池組的工作狀態(tài)。電網(wǎng)結(jié)構(gòu)可以在發(fā)電高峰期將多余的電能送往蓄電池組存儲，在發(fā)電量不能滿足負(fù)載需要時及時補(bǔ)充，從而滿足負(fù)載的基本電力需求，同時提高電能利用率。此外，光伏發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)承受電能供應(yīng)波動的閾值得到提升，能夠進(jìn)一步保障系統(tǒng)工作的連續(xù)性和穩(wěn)定性?？梢姡瑢﹄娋W(wǎng)結(jié)構(gòu)的智能管理和調(diào)控不僅能提高電能利用率，而且能增加供電的穩(wěn)定性，有利于光伏發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)。

1.1.2 提升智能監(jiān)測和控制水平

電力工程通過先進(jìn)的監(jiān)測和控制系統(tǒng)對光伏板的工作狀況進(jìn)行實時監(jiān)測和控制，采用高精度傳感技術(shù)精確測量光伏板的溫度狀況、所接收光照強(qiáng)度以及實時電壓參數(shù)等，并通過實時分析相關(guān)數(shù)據(jù)來調(diào)整光伏板的工作狀態(tài)，使其在不同環(huán)境條件下都能保持最佳的發(fā)電效率[2]?；陔娏こ痰闹悄芸刂颇軌蚓C合調(diào)度整個光伏發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)，通過預(yù)測天氣狀況來優(yōu)化能源儲存與釋放時機(jī)，使系統(tǒng)在變化的環(huán)境中高效運轉(zhuǎn)，從而提高發(fā)電效率，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，優(yōu)化能源利用率。

1.2 設(shè)備監(jiān)測與控制

1.2.1 先進(jìn)的傳感技術(shù)

電力工程在光伏發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)中引入了先進(jìn)的傳感器，包括光照傳感器、溫度傳感器、電壓傳感器等，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度監(jiān)測和實時調(diào)控。光照傳感器可以精確測量環(huán)境中的光照強(qiáng)度，進(jìn)而將相關(guān)信號轉(zhuǎn)化為電信號，反映光伏板當(dāng)前接收太陽輻射的情況。溫度傳感器監(jiān)測光伏板的工作溫度，利用所獲得的實時溫度數(shù)據(jù)有效預(yù)防光伏組件過熱、器件老化等問題。一旦光伏板溫度超過安全范圍，系統(tǒng)可以通過智能控制調(diào)整設(shè)備的運行狀態(tài)，采取冷卻或其他措施降低系統(tǒng)溫度，保障光伏發(fā)電的穩(wěn)定性。電壓傳感器檢測光伏板輸出的電壓，明確光伏發(fā)電的工作電壓水平。通過分析電壓數(shù)據(jù)，使光伏發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)及時發(fā)現(xiàn)電壓異常并采取維護(hù)措施，減小電壓波動或降低系統(tǒng)故障對設(shè)備造成的不良影響，從而提升風(fēng)力發(fā)電效能。

1.2.2 光伏板工作狀態(tài)實時監(jiān)測

電力工程在光伏發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)中引入了先進(jìn)的實時監(jiān)控技術(shù)，以精確獲取光伏板的工作狀態(tài)信息。為更好地監(jiān)測光伏板表面的顏色變化、尺寸形狀等關(guān)鍵參數(shù)，工程采用高分辨率攝像頭、紅外傳感器等設(shè)備。一方面，高分辨率攝像頭安排在系統(tǒng)的關(guān)鍵位置，以便實時捕捉光伏板表面的圖像?；诟叻直媛蕯z像頭，技術(shù)人員能夠編寫允許識別光伏板表面細(xì)微變化的先進(jìn)圖像處理算法，以獲取高精度實況圖像。通過分析圖像，電力工程可以準(zhǔn)確獲取光伏板的表面污垢、裂紋等信息。另一方面，紅外傳感器被廣泛應(yīng)用于監(jiān)測光伏板的工作狀態(tài)。通過感測物體的紅外輻射，紅外傳感器能夠?qū)崟r提供光伏板表面溫度的數(shù)據(jù)，使系統(tǒng)能夠更準(zhǔn)確地判斷光伏板不同區(qū)域的工作溫度，從而幫助光伏發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)更有針對性地調(diào)節(jié)相關(guān)參數(shù)[3]。紅外傳感器還能檢測光伏板表面局部損壞或堵塞等異常情況，為技術(shù)人員及時維護(hù)提供關(guān)鍵信息。

1.2.3 調(diào)節(jié)參數(shù)

通過實時監(jiān)測風(fēng)力發(fā)電時的各項關(guān)鍵參數(shù)，如電流、電壓以及功率等，光伏發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)能夠精確了解各設(shè)備當(dāng)前的工作狀態(tài)。通過實時分析處理數(shù)據(jù)，光伏發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)能夠及時、精確地掌握系統(tǒng)各部件的工作情況，并處理異常情況，提升了光伏發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)的性能，確保光伏發(fā)電的可靠性和穩(wěn)定性[4]。

電力工程以實時監(jiān)控數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用先進(jìn)的控制算法進(jìn)行參數(shù)調(diào)控。通過控制光伏發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)中的逆變器、變流器等設(shè)備，根據(jù)實時監(jiān)控數(shù)據(jù)調(diào)整系統(tǒng)的電流、電壓等關(guān)鍵參數(shù)，使光伏發(fā)電效果盡量保持最佳。例如，通過調(diào)節(jié)冷卻系統(tǒng)的運行，在光伏板工作溫度過高時，及時對光伏板進(jìn)行降溫操作，防止光伏板損壞[5]。這種實時參數(shù)調(diào)控能夠提高光伏發(fā)電效率，增強(qiáng)光伏發(fā)電在惡劣環(huán)境下的運行可靠性。

2 電力工程在光伏發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用效果評價

2.1 發(fā)電效率

電力工程在光伏發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用效果可用光伏發(fā)電效率來衡量。以某公司光伏發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)為例，引入電力工程前后的發(fā)電效率如表1所示。

表1 光伏發(fā)電效率對比 單位：%

通過對比2018 年和2019 年光伏發(fā)電效率數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn),在將電力工程引入光伏發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)之前,光伏發(fā)電效率較低。在將電力項目引入光伏發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)后（于2019 年1 月正式投入服務(wù)），發(fā)電效率得到提升，原因在于電力工程使用先進(jìn)算法進(jìn)行實時采集和全面分析光伏板的溫度、光照強(qiáng)度、電流以及電壓等關(guān)鍵參數(shù)。

2.2 故障率

以某太陽能公司為例，為提高光伏發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性，該公司于2018年底引入將電力工程，并在2019 年初開始正式運行。根據(jù)是否引入電力項目把光伏發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)分為新系統(tǒng)與舊系統(tǒng)，設(shè)置新舊系統(tǒng)對照組，通過對比新舊系統(tǒng)3 年中的故障率數(shù)據(jù)來評估實際應(yīng)用效果。新舊系統(tǒng)故障率對比情況，如表2 所示。

表2 新舊系統(tǒng)故障率對比

新系統(tǒng)通過實時監(jiān)測關(guān)鍵參數(shù)和采用智能算法，實現(xiàn)對光伏發(fā)電狀態(tài)的實時監(jiān)控和調(diào)控?？梢园l(fā)現(xiàn)，新系統(tǒng)在各個時間段的故障率均明顯低于舊系統(tǒng)。

2019 年1 月—2020 年1 月：在這一時間段，舊系統(tǒng)的故障率為0.001 14%，而新系統(tǒng)的故障率僅為0.000 34%。新系統(tǒng)相較舊系統(tǒng)故障率降低70%以上。

2020 年1 月—2021 年1 月：舊系統(tǒng)在這段時間內(nèi)的故障率為0.000 68%，而新系統(tǒng)的故障率進(jìn)一步降低至0.000 11%。新系統(tǒng)故障率降低效果顯著，為舊系統(tǒng)的16%左右。

通過對比該公司新舊系統(tǒng)故障率數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，引入電力工程對降低光伏發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)的故障率有正面作用。在減少故障次數(shù)的前提下，新系統(tǒng)能夠更加靈敏地調(diào)整運行參數(shù)?？梢?，引入電力工程的光伏發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)對提高光伏發(fā)電可靠性、延長設(shè)備壽命以及降低維護(hù)費用具有重要作用。

3 結(jié) 論

在可再生能源領(lǐng)域，電力工程使光伏發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)煥發(fā)出新的生機(jī)。電力工程通過調(diào)控電網(wǎng)結(jié)構(gòu)以提高發(fā)電效率，引進(jìn)先進(jìn)的傳感技術(shù)以實現(xiàn)實時監(jiān)控光伏板工作狀態(tài)，提升調(diào)控靈敏度以增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。這些技術(shù)創(chuàng)新和實際效果充分展示了電力工程在光伏發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用具有推動光伏發(fā)電向智能、高效及可靠方向邁進(jìn)的重要作用。隨著技術(shù)的不斷演進(jìn)，電力工程將持續(xù)助力光伏發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展，為清潔能源進(jìn)一步的發(fā)展和推廣提供有力支持。