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摘要：随着经济的不断发展，近年来，我国出现了资源、能源短缺的局面。因此，重视节能环保和加强对可再生能源的利用成为发展过程中重点之一。可再生能源利用方面，光伏发电系统在多个领域中得到了广泛的应用，是一项非常重要的节能措施。在国家的不断支持和大力扶持下，此项技术也取得飞速的进步。基于以上背景，本文结合实际设计的工作经验，对光伏发电系统进行了简要的概述，阐述了对光伏发电系统电气设计进行的研究内容，提出了几种光伏发电系统电气设计的方案。
关键词：光伏发电；自动监测；逆变器；大电网
引言
虽然近些年我国的发电行业已经有了很大的发展，出现了很多其他形式的发电方式，比如核能发电、光伏发电等。但是，受到自身自然条件和科技水平的制约，我国的发电方式还是以火力发电为主，也就是说煤炭发电厂依然是发电行业的主力。随着我国资源逐步匮乏，环境污染日益加重，国家政府从政策上已经将节能减排立为了我国的国情。所以，针对煤炭发电行业资源用量大，对环境的污染程度高的情况，必须采取一定的措施，以提高能源利用率，降低对环境的污染。同时还要保证煤炭发电行业的供电稳定性，这就必须采用科技的手段解决这一问题。自动控制技术在煤炭发电行业的有效运用解决了该问题，有很大的研究价值和应用潜力。
1并网光伏发电的系统结构
太阳电池阵列、逆变器、控制器、直流配电柜、交流配电柜、蓄电池是光伏发电系统的常见组成部分。并网光伏发电系统的前提条件是光伏发电系统构成的微网输出的正弦电流的相位和频率与大电网相位和频率基本相同。根据相关标准，并网的正弦波形总谐波畸变率(THD)应小于5%。并网光伏发电系统可分为集中式并网发电系统和分布式并网发电系统两种。集中式光伏发电并网系统的主要特点是构成的微网和大电网是单向的，经逆变器处理后的380V正弦交流电直接升压入网，升压变比为0.4/10.5，这种形式适用于大规模的并网发电系统。分布式光伏发电系统则是将产生的电能传输到用电设备上，多余和不足的电力通过接入大电网进行宏观调控，这种双向传输模式适合小规模或单户居民发电。
2光伏发电的自动监控与控制
2.1对光伏发电系统进行监控
通过选取分层分布的形式，在设计时，要设置一套监测元件及其管理设备。①对于现场的运行情况进行实时监测，其内容主要包括电流、电压及其温度。在检测过程当中，数字通讯及其监控设备之间关联起来，进而实现了实时性的操作监控。②要安装监控设备。还要对电流与电压适应的检测元件进行设置，此外，还要设置一套防雷装置，实时进行监测。
2.2降低发电成本
传统的煤炭发电主要是利用煤炭和石油等资源进行燃烧发电，在实际的生产工程中，传统设备使得燃料不能充分燃烧，不仅造成了资源浪费，还污染了环境，直接导致发电成本的提高。将自动控制技术运用到煤炭发电行业中去，能很好的解决该问题。提高发电效率随着社会经济的快速发展，工业和民生都对用电有了更大的需求，发电厂提高发电和供电的质量变的尤为重要。所以，作为我国发电主力的煤炭发电厂更要提高自身的发电效率，更好的保持供电的稳定性。与传统设备比较而言，自动控制系统的先进性和设备的精密性，能更好的提高整个煤炭发电厂的工作能力，提高发电效率，从而保证发电和供电工作保质保量的完成。进行电力保护，促进安全生产对发电企业而言，进行合理的电力保护是促进其正常运转和良好发展的重要手段和因素。
2.3光伏发电系统的控制
本研究采用光伏阵列工作点跟踪控制的MPPT原理。MPPT在目前大规模光伏建设中比较广泛，通过改变光伏发电系统的实时工作状态跟踪系统的最大工作点，从而实现系统的输出最大化，这种自动寻找最优工作点的方法具有良好的动态性，目前常见的有“上升”法、干扰观察法、电导增量法等。另外，并网逆变器必须具备孤岛效应监测装置。当出现孤岛效应时，并网逆变器必须快速准确做出判断，并且切除并网逆变器。孤岛效应的检测可分为主动式检测和被动式检测。被动式检测通过采集逆变状态等参数来判断光伏发电系统是否存在故障；而主动式检测通过对逆变器注入周期性的干扰信号来判断光伏发电系统是否存在故障。
2.4光伏发电二次系统设计
光伏电站的远动信息包括遥测与遥信两部分。而遥测包括110kV出线的有功功率、无功功率以及电流；110kV母线频率、电压；光伏电站发电量及其辐照度。遥信包括断路器、隔离刀闸、并网、逆变器。远动信息是在测控装置中获取远动信息，并传送到调度端。也可以通过站内的监控系统，实现对于站内数据向调度方面的转发。对子系统进行监控，要增加对于直流汇流箱、直流柜等的监测，并完成了对于站内设备的监控。继电保护设置侧线路保护。类型是相间距离、接地距离以及零序电流方向的保护。此项保护不对全长进行保护，剩余部分由接入变电站内保护完成的。主变保护可设置成一套电量保护与非电量保护。光伏直流电缆进行选型。在对于直流电缆进行选型的过程，要根据所处的特殊环境下，所设计的光伏设备专用无卤PV1-F电缆，对组件之间的汇流连接及跳线功能进行支持。需特别关注的是，它运行的环境要在大于60℃的情况下进行，并对于载流量予以修正。
2.5有效利用各种资源
传统的煤炭发电厂中的设备比较传统和落后，使煤炭发电原材料不能得到很好的利用，极大的影响了煤炭发电的效率。同时，传统的发电设备和系统导致设备运行中的故障频发，故障信息不能有效传递、及时维修等问题都对煤炭发电设备的顺利运行产生了很大的负面作用，极大的浪费了煤炭和人力等资源。自动控制技术在煤炭发电设备中的利用，对设备进行监控，进行及时有效的维修，可以使人力等资源得到有效的利用。
2.6三晶逆变器原理介绍
逆变器是把直流电转换成交流电的装置，一般由控制逻辑、逆变桥和滤波电路组成。光伏逆变器又称并网逆变器，与普通逆变装置有所不同的是它内置了自动加载铝壳电阻(RLG)负载的试验功能和智能提示功能。本次设计采用的三晶(SAJ)光伏逆变器是广州三晶电气公司生产的一种电能转换设备，它支持RS485、以太网和蓝牙三种通讯方式，具有孤岛防护技术。该设备具有良好的拓展性，能量转换效率高达97%以上。它支持单相交流转换，也支持三相交流转换，具有配套的光伏数据采集器和光伏监控软件，完全满足光伏发电系统的自动监测和控制的需求。
结语
近年来，光伏发电技术得到了高速发展，但是仍然存在很多技术上的不成熟，如当一个微网中有多个逆变装置同时并网时对光伏发电系统的并网通信和协同控制就提出了挑战。相关政府部门要规范光伏发电用户的上网电能质量，最大程度降低对大电网的影响，国家也要对地方光伏发电技术提供技术上的支持，统一标准，这样才能实现大规模光伏发电的建设。
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