自動化技術(shù)在太陽能光伏領(lǐng)域中的應(yīng)用

李永偉

（貴州粵電六盤水綜合能源有限公司，貴州六盤水 553543）

0 引言

隨著社會的發(fā)展和進(jìn)步，人們對于能源的消耗逐漸增加，但是由于大部分能源都是一次性的，是不能進(jìn)行二次利用的非可再生資源，目前我國的石油、煤炭等主要能源的縮減，將會影響人們的正常工作和生活。為此，相關(guān)人員開始加大開發(fā)清潔能源的技術(shù)，使用太陽能等可再生資源。

太陽能是一種能夠被循環(huán)利用的資源，有較多優(yōu)勢，不但能被應(yīng)用到各行各業(yè)之中，還不會對于空氣造成污染，是目前能源開發(fā)的重要內(nèi)容。在太陽能光伏領(lǐng)域，還使用了自動化技術(shù)，使太陽能得到最大限度的開發(fā)。

1 太陽能光伏領(lǐng)域應(yīng)用原理

太陽能光伏發(fā)電是利用光生伏特這一原理，以太陽能電池為依托，將太陽能轉(zhuǎn)變成為電能。光伏系統(tǒng)既包括能夠單獨(dú)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的獨(dú)立光伏系統(tǒng)，也包括需要和電網(wǎng)進(jìn)行連通才能夠使用的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)[1]。利用太陽能進(jìn)行光伏發(fā)電的優(yōu)勢主要有以下4 個(gè)。

（1）太陽能資源極為豐富，輻射面積非常大，為人們提供了“取之不盡、用之不竭”的資源，為發(fā)電提供了支持。

（2）與傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)相比，太陽能光伏發(fā)電的安全性和可靠性明顯增強(qiáng)，既不會形成噪聲，也不會破壞當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境，并且能夠靈活地進(jìn)行操控，這在一定程度上保障了發(fā)電的穩(wěn)定性。

（3）隨著光伏發(fā)電技術(shù)的推廣與使用，改善了地理位置較為偏僻地方無法用電的問題。

（4）光伏發(fā)電技術(shù)能夠和周圍的建筑物產(chǎn)生聯(lián)系，成為光伏建筑一體化系統(tǒng)，避免了土地資源的不必要消耗，緩解了土地資源緊張的局面。

2 自動化技術(shù)在太陽能光伏領(lǐng)域的應(yīng)用

目前太陽能可再生資源被應(yīng)用到各行各業(yè)，但是在對太陽能資源進(jìn)行開采時(shí)還存在著許多問題。我國缺乏較為核心的太陽能資源開發(fā)技術(shù)，與發(fā)達(dá)國家相比還存在著一定的差距，對太陽能資源進(jìn)行開發(fā)時(shí)的一些廢料也無法及時(shí)地處理。對太陽能資源進(jìn)行開采時(shí)使用的設(shè)備比較復(fù)雜，這提升了開采太陽能資源的技術(shù)難度，將自動化技術(shù)應(yīng)用到太陽能光伏領(lǐng)域中，能夠使太陽能被更加高效的開采[2]。

2.1 晶硅技術(shù)

當(dāng)前在發(fā)電領(lǐng)域，光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)在世界范圍內(nèi)受到了人們的普遍關(guān)注，并將成為今后的主要趨勢。我國關(guān)于太陽能光伏的技術(shù)也日益完善，并具備了更多的專業(yè)設(shè)備。但是，與發(fā)達(dá)中國家相比，仍然存在一些不足之處，例如，我國大部分的晶硅技術(shù)是立足于西門子法進(jìn)行的改進(jìn)，并沒有屬于自身原創(chuàng)的晶硅技術(shù)，進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)需要依靠發(fā)達(dá)國家的核心技術(shù)，比較被動，而且生產(chǎn)開發(fā)時(shí)需要投入較多的資金。

2.2 等離子體增強(qiáng)化學(xué)的氣相沉積法

等離子體增強(qiáng)化學(xué)的氣相沉積法被廣泛應(yīng)用在太陽能光伏領(lǐng)域，所用設(shè)備技術(shù)性較高，已經(jīng)達(dá)到了世界先進(jìn)水平，并且因?yàn)橘徺I、使用時(shí)需要投入的資金比較少，能夠節(jié)省資金，所以這一設(shè)備在國內(nèi)外都得到了認(rèn)可。但是，我國的自動化技術(shù)水平和國外相比，仍然存在著一定差異，特別是我國的設(shè)備裝卸片自動化程度和國外有著明顯的區(qū)別[3]。

2.3 自動化技術(shù)在太陽能電池片生產(chǎn)中的應(yīng)用

在電池片的生產(chǎn)過程中，用到的自動化設(shè)備有變頻器、電機(jī)、傳感設(shè)備等。大部分設(shè)備的自動化水平存在一定差異。目前，我國大部分太陽能光伏企業(yè)購買的設(shè)備是國內(nèi)生產(chǎn)的，能夠減少成本消耗，但是自動化程度和國外相比，差異較大。

2.4 對硅片進(jìn)行切片的注意事項(xiàng)

對于太陽能硅片進(jìn)行線切割是將鋼線放置到機(jī)器導(dǎo)輪中，通過旋轉(zhuǎn)使其進(jìn)行較高速率的運(yùn)轉(zhuǎn)，在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中通過摩擦被切割。對硅片進(jìn)行切片時(shí)，應(yīng)該合理選擇硅片，并且注意切片表面的整潔性，將誤差降到0.5 mm 以下。隨著硅片切片技術(shù)的發(fā)展，對于硅片要求的標(biāo)準(zhǔn)也有所提升，硅片切片的厚度越來越小，目前世界上厚度最小的硅片厚度僅有18 cm。我國的硅片切片與這有著一定差異，因此在今后對于太陽能進(jìn)行開發(fā)時(shí)有著較大發(fā)展空間[4]。

2.5 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)和自動化技術(shù)有著密切的聯(lián)系，其最主要的應(yīng)用是研究太陽能產(chǎn)品是否智能，但是因?yàn)槟壳拔覈谄潢P(guān)鍵構(gòu)成方面進(jìn)行的技術(shù)研發(fā)比較少，導(dǎo)致于其生產(chǎn)規(guī)模無法進(jìn)一步擴(kuò)大，需要消耗大量的成本。我國研究光伏發(fā)電技術(shù)的時(shí)間并不長，為了使其更加智能化，就必須進(jìn)行進(jìn)一步的研究。另外在進(jìn)行研發(fā)的過程中需要控制投入的成本，這要求我國的相關(guān)工作人員更加重視對于太陽能這一能源的開采和研發(fā)，提升我國太陽能資源開采的自動化和智能化程度。

2.6 自動化技術(shù)在光伏逆變器中的應(yīng)用

運(yùn)用太陽能電池所形成的電是直流電，只有將其轉(zhuǎn)變成為交流電，才能夠并入電網(wǎng)進(jìn)行使用。光伏逆變器是太陽能發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵構(gòu)成，自動化程度較高，應(yīng)用比較普遍。逆變器不但能將直流電和交流電進(jìn)行轉(zhuǎn)化，還能充分發(fā)揮出太陽能電池組的作用，減少系統(tǒng)故障，對其進(jìn)行總結(jié)，具有自動運(yùn)行、停止的功能。對于并網(wǎng)光伏系統(tǒng)而言，它不僅能夠?qū)β蔬M(jìn)行控制，使其處在最大限度功率之下，還可以對于電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保其不會單獨(dú)進(jìn)行運(yùn)行，對于直流電進(jìn)行檢測等[5]。

在實(shí)際應(yīng)用中，為了使系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)更加高效，使太陽能電池組件發(fā)揮最大化的作用，要求光伏逆變器能夠更高效地轉(zhuǎn)化直流電和交流電。當(dāng)前，大部分的光伏發(fā)電系統(tǒng)被應(yīng)用在比較偏遠(yuǎn)的地區(qū)，電站處在無人看管的狀態(tài)，這就需要光伏逆變器具有更加科學(xué)合理的電路構(gòu)成，采取更加優(yōu)質(zhì)的材料，確保光伏逆變器能夠?qū)τ陔娏鬟M(jìn)行保護(hù)，減少故障的出現(xiàn)，能夠更加可靠的運(yùn)行。

2.7 自動化設(shè)備在光伏建筑和光伏水泵系統(tǒng)中的應(yīng)用

在光伏建筑和光伏水泵系統(tǒng)中，自動化設(shè)備比較常見，最普遍也是作用最大的產(chǎn)品是監(jiān)控系統(tǒng)。一般情況下，一個(gè)普通的光伏發(fā)電站或光伏水泵系統(tǒng)，需要成百上千個(gè)太陽能電池板進(jìn)行工作，如果不對于這些太陽能電池板進(jìn)行監(jiān)控，了解其實(shí)時(shí)狀態(tài)，很可能導(dǎo)致太陽能電池板出現(xiàn)故障，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)拐麄€(gè)太陽能光伏發(fā)電站或者是光伏水泵系統(tǒng)無法運(yùn)轉(zhuǎn)，為此必須要對其進(jìn)行監(jiān)控，并采取較為便捷的方式進(jìn)行通信，比較常見的有串口、無線電通信等[6]。

3 自動化技術(shù)在太陽能光伏領(lǐng)域的發(fā)展趨勢

3.1 電池組件生產(chǎn)自動化程度將會進(jìn)一步提升

我國在太陽能光伏領(lǐng)域的研究起步較晚，自動化程度比較低。電池組生產(chǎn)更多的是依靠人工，花費(fèi)的成本比較少，但是隨著太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的使用越來越普遍，需要更多的電池組件，光伏行業(yè)構(gòu)件自動化將會是未來的主要趨勢。

3.2 并網(wǎng)發(fā)電將成為未來的主要發(fā)電方式

并網(wǎng)發(fā)電和獨(dú)立發(fā)電是光伏發(fā)電的兩大模式，獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)主要被應(yīng)用于較為偏遠(yuǎn)的地區(qū)，需要使用蓄電池來儲存電能，這在某種角度上不利于其進(jìn)一步發(fā)展。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)不需要使用蓄電池，既減少了資金消耗，又能使光伏發(fā)電設(shè)備的維修和保護(hù)工作更加便利。為此，并網(wǎng)發(fā)電將成為未來的主要發(fā)電方式。這對于光伏逆變器有了更高的要求，需要提升其工作的頻率和效率，確保其能夠更加高效、可靠、智能地完成相關(guān)工作[7]。

4 總結(jié)

為了緩解能源緊缺這一局面，太陽能作為可再生資源得到了廣泛使用。由于我國在太陽能光伏這一領(lǐng)域進(jìn)行研究的時(shí)間較短，很多技術(shù)都處在發(fā)展階段，在國際上并不占據(jù)優(yōu)勢。但是，隨著我國相關(guān)工作人員的不斷努力，我國的太陽能光伏領(lǐng)域自動化程度將會得到進(jìn)一步的提高，能夠在競爭中獲得優(yōu)勢。