光伏電場中電子信息工程技術(shù)的應(yīng)用

劉國超 田 巍

遼寧太陽能研究應(yīng)用有限公司，遼寧沈陽 110136

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，資源的消耗量也逐漸增多。對于我國來說，可再生資源少，資源供需不足問題日益嚴(yán)重，資源以及能源短缺的問題已經(jīng)逐漸向全球化方向發(fā)展。在這種背景下，人們開始更加關(guān)注資源能源節(jié)約、開發(fā)新能源、利用可再生資源等問題。也就是說在對資源能源利用的過程中，要盡量降低對不可再生資源的利用，多開發(fā)和利用可再生資源。而光能是可再生資源中最為重要的一種，通過對光能的開發(fā)可以為人們的生產(chǎn)和生活提供所需要的能量。但是在對光能利用的過程中，如何提高光能開發(fā)利用的高效性是當(dāng)前需要研究的重點(diǎn)問題。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，電子信息技術(shù)已經(jīng)滲透到各行各業(yè)中，該種以計(jì)算機(jī)為整個系統(tǒng)核心的技術(shù)，將對信息數(shù)據(jù)的收集、分析、應(yīng)用和管理結(jié)合在一起，如果能將電子信息技術(shù)合理有效地應(yīng)用到光伏電場中，則會進(jìn)一步推動光伏電力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，使得光伏電力產(chǎn)業(yè)更加智能化，提高其生產(chǎn)效率，并為高效利用光能提供技術(shù)保障。

1 光伏電場和電子信息工程技術(shù)的相關(guān)概念分析

光伏的實(shí)質(zhì)是光伏效應(yīng)，也就是利用半導(dǎo)體在光照的作用下產(chǎn)生相應(yīng)的電動勢能。從應(yīng)用的角度出發(fā)，最為常見的是制作光電池，然后再發(fā)展成光伏發(fā)電。具體方式是利用光伏效應(yīng)原理，通過特制太陽能電池的運(yùn)用，將自然太陽光能轉(zhuǎn)換成為有效的可以使用的電能。因?yàn)樽匀还馐蔷G色環(huán)保的可再生能源，所以一方面光伏發(fā)電不會產(chǎn)生環(huán)境污染，另一方面也節(jié)約了不再生能源。目前光伏發(fā)電已經(jīng)成為新能源發(fā)電的重要組成部分，光能發(fā)電技術(shù)可以應(yīng)用于所有的場合，從家用電器到航空航天器，從玩具電源到兆瓦級電站，光能發(fā)電已經(jīng)占到了能源結(jié)構(gòu)的一半以上?？偟膩碚f，光能發(fā)電具有較好的發(fā)展前景，在新能源開發(fā)應(yīng)用領(lǐng)域中也具有重要的意義。光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能電池、蓄電池、充放電控制器和并網(wǎng)控制、太陽跟蹤系統(tǒng)等構(gòu)成，在該系統(tǒng)中，除了太陽能電池方陣用不到電子信息技術(shù)以外，其余所有設(shè)備和系統(tǒng)都需要得到電子信息技術(shù)的支持。關(guān)于光伏電場中電子信息工程技術(shù)的應(yīng)用，最重要的方面還是集中在對于信息數(shù)據(jù)的獲取和處理。

2 電子信息工程技術(shù)在光伏電場中運(yùn)用的原理

將電子信息技術(shù)應(yīng)用到光伏電場中，主要是利用電子信息技術(shù)信息數(shù)據(jù)收集和分析處理的功能。電子信息技術(shù)在光伏電場中，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)測量、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析這三個方面工作。首先在信息測量階段，通過系統(tǒng)中所安裝的傳感裝置來完成，所以傳感裝置的性能決定了光伏電場運(yùn)行控制的精確度。在信息收集階段，主要是利用PCI信息數(shù)據(jù)手機(jī)卡片來完成，該數(shù)據(jù)收集卡片對傳感器所傳輸?shù)男畔?shù)據(jù)進(jìn)行收集，然后再對所收集的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列的模擬分析和處理，準(zhǔn)確校正數(shù)據(jù)的誤差，為之后的數(shù)據(jù)信息處理工作奠定基礎(chǔ)。對所收集的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，是為了提高光伏電場生產(chǎn)作業(yè)的效率，其中信息數(shù)據(jù)分析處理的方式有很多，不同的方式在進(jìn)行數(shù)據(jù)測試時的重點(diǎn)也不同。只有在掌握了光伏電場周期性作業(yè)數(shù)據(jù)之后，才能了解光伏電場具體的運(yùn)行情況，并在之后對于光伏電場運(yùn)行控制管理中會根據(jù)信息數(shù)據(jù)分析的結(jié)果來制定和調(diào)整策略。此外，為了能夠?qū)崟r監(jiān)控光伏電場運(yùn)行狀況，及時發(fā)現(xiàn)光伏電場在運(yùn)行過程中存在的問題，并針對問題提出針對性的整改措施，還需要利用電子信息技術(shù)信息統(tǒng)計(jì)的功能。

3 電子信息工程技術(shù)在光伏電場中的應(yīng)用

3.1 電子信息工程技術(shù)在數(shù)據(jù)測量中的應(yīng)用

首先，電子信息工程技術(shù)在數(shù)據(jù)測量階段中的應(yīng)用，主要是利用傳感器來完成，傳感器的質(zhì)量關(guān)系著對于光伏電場優(yōu)化控制的準(zhǔn)確性，也決定了電子信息工程技術(shù)之后工作的展開，不過由于科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)階段傳感器質(zhì)量在不斷完善，數(shù)據(jù)測量的質(zhì)量也會越來越高。在利用傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)測量的過程中需要注意以下幾點(diǎn)：首先，傳感器在進(jìn)行數(shù)據(jù)測量時，所測量的參數(shù)難免會發(fā)生誤差，為了將誤差盡量控制在合理范圍內(nèi)，人們在測量時應(yīng)盡量減少測量的周期，采用多周期測量的方式來降低測量誤差。其次要對數(shù)據(jù)測量的偶然性誤差進(jìn)行控制，偶然信號誤差指的是在利用傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)測量的過程中，或多或少會受到外界因素的干擾從而產(chǎn)生誤差。因此在之后進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時需要對周期測量的方法進(jìn)行誤差校正。此外，在進(jìn)行數(shù)據(jù)測量時，可能會因?yàn)閭鞲衅餍阅艿膯栴}而出現(xiàn)在時間上和數(shù)量上等量化性的誤差，為了控制數(shù)據(jù)測量量化性誤差，仍然需要采用多周期測量的方式來減少和校正測量中的數(shù)據(jù)誤差，盡量提高數(shù)據(jù)測量的準(zhǔn)確性。

3.2 電子信息工程技術(shù)在數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用

在利用傳感器完成數(shù)據(jù)測量采集工作之后，需要將所采集的數(shù)據(jù)立即傳輸給系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集卡，然后利用數(shù)據(jù)采集卡對數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，使得數(shù)據(jù)可以成為計(jì)算機(jī)能處理的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方式是利用模擬法來傳輸數(shù)據(jù)，也就是將傳感器傳過來的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為模擬信號，然后通過數(shù)據(jù)采集卡對模擬信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換。該方式在數(shù)據(jù)傳輸過程中容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)失真的問題，現(xiàn)階段人們已經(jīng)開始利用數(shù)字信息采集卡來完成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換工作，可以直接將傳感器傳輸過來的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信息。在進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換過程中，該數(shù)字技術(shù)還能夠?qū)崟r傳輸信息，所以在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)采集卡中，可以通過實(shí)時收取的光伏電場監(jiān)測數(shù)據(jù)來完成對光伏電場具體運(yùn)行狀況的實(shí)時監(jiān)控。

3.3 電子信息工程技術(shù)在數(shù)據(jù)分析中的應(yīng)用

由于電子信息工程技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，目前人們已經(jīng)開始使用電子信息技術(shù)來進(jìn)行光伏電場數(shù)據(jù)信息分析，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)分析的結(jié)果來制定策略或調(diào)整決策。這種智能化的數(shù)據(jù)分析技術(shù)在光伏電場中的廣泛應(yīng)用，可以幫助人們及時判斷和發(fā)現(xiàn)光伏電場運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題，然后利用智能分析決策系統(tǒng)來對數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析，并根據(jù)智能分析的結(jié)果來做出合理的決策。比如以光伏電場運(yùn)行過程中的孤島現(xiàn)象為例，由于在光伏電場生產(chǎn)運(yùn)行中，主要是利用自然光能，但是自然光能十分不穩(wěn)定，其不能像對水能和電能那樣靈活控制，所以在光伏電場運(yùn)行中可能會出現(xiàn)孤島現(xiàn)象。如果不能及時發(fā)現(xiàn)和處理孤島問題，就可能會給光伏電場的生產(chǎn)運(yùn)行造成嚴(yán)重的后果。

目前，人們通過電子信息工程技術(shù)的應(yīng)用，可以通過數(shù)據(jù)監(jiān)測判斷光伏電場中是否存在孤島現(xiàn)象，及時掌握孤島問題并作出相應(yīng)的處理。在具體應(yīng)用過程中，主要是利用數(shù)據(jù)監(jiān)測實(shí)時掌握運(yùn)行電壓的數(shù)據(jù)，然后根據(jù)這些所測量收集的電壓數(shù)據(jù)來繪制波形圖。如果波形圖中出現(xiàn)零電壓輸出，波形偏移的現(xiàn)象，則說明光伏并網(wǎng)中存在孤島現(xiàn)象。這時光伏并網(wǎng)中的數(shù)據(jù)智能分析決策系統(tǒng)會收到異常的波形，然后進(jìn)行智能分析，給出合理的決策參考。在此過程中智能決策系統(tǒng)的應(yīng)用也具有十分重要的意義，通過電子信息工程技術(shù)的智能分析能及時掌握光伏電場運(yùn)行狀況，然后結(jié)合智能分析的結(jié)果做出決策調(diào)整優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)光伏電場運(yùn)行智能化的控制與管理。

3.4 電子信息工程技術(shù)在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)中的應(yīng)用

電子信息工程技術(shù)在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)中的應(yīng)用，其實(shí)質(zhì)是對信息數(shù)據(jù)測量、收集和分析整個過程中所獲取的電流、電壓和電阻等各個數(shù)據(jù)之間的關(guān)系進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其目的是為了優(yōu)化光伏電場的智能決策系統(tǒng)，制定優(yōu)化的監(jiān)測方案，降低監(jiān)測的誤差，尤其是可以減少孤島現(xiàn)象的監(jiān)測盲區(qū)。比如在利用AFD法進(jìn)行光伏電場孤島監(jiān)測盲區(qū)檢查時，為了能優(yōu)化孤島監(jiān)測的算法，準(zhǔn)確判斷孤島監(jiān)測盲區(qū)，就必須要給定一個合理的干擾電流，并準(zhǔn)確監(jiān)測光伏電壓數(shù)據(jù)。因?yàn)槿绻o出的干擾電流過大，則會干擾光伏電場的正常運(yùn)行，而如果給定的干擾電流太小，又會在對光伏電場孤島監(jiān)測時出現(xiàn)誤差。所以利用電子信息工程技術(shù)對電流、電壓和電阻等各個數(shù)據(jù)間的關(guān)系進(jìn)行長期統(tǒng)計(jì)，可以優(yōu)化孤島監(jiān)測盲區(qū)的監(jiān)測方案。目前可以通過對RLC并聯(lián)負(fù)載的監(jiān)測，使得所監(jiān)測的數(shù)據(jù)線型化，而線型化的數(shù)據(jù)比較簡單明確，所以通過該方式來監(jiān)測數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確地監(jiān)測光伏電場具體運(yùn)行狀況，降低監(jiān)測判斷誤差。此外，在孤島現(xiàn)象監(jiān)測盲區(qū)的判斷中，優(yōu)化監(jiān)測算法，減少孤島現(xiàn)象監(jiān)測盲區(qū)。

4 結(jié)語

綜上所述，將電子信息工程技術(shù)應(yīng)用到光伏電場生產(chǎn)運(yùn)行中具有十分重要的意義，通過該技術(shù)在信息數(shù)據(jù)測量、收集、分析和統(tǒng)計(jì)中的應(yīng)用，可以及時掌握光伏電場運(yùn)行的具體狀況，及時發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，并根據(jù)智能分析的結(jié)果來制定和調(diào)整策略。如果沒有電子信息工程技術(shù)的合理應(yīng)用，光伏電場的生產(chǎn)效率便不會有效提高，其運(yùn)用也可能無法真正實(shí)現(xiàn)。因此，為提高光伏電場生產(chǎn)運(yùn)行效率和水平，必須要優(yōu)化電子信息工程技術(shù)，使得先進(jìn)的電子信息工程技術(shù)可以為光伏電場生產(chǎn)運(yùn)行服務(wù)，促進(jìn)光伏電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。