電力工程在光伏發電智能監控系統中的應用研究

蘇占全

（山東奇特新材料有限公司，山東 聊城 252123）

0 引 言

隨著全球能源結構轉型進程的不斷推進，光伏發電作為一種清潔、可再生的能源方式迅速崛起，逐漸成為能源結構調整的關鍵。當前，光伏發電面臨監控與管理挑戰，包括提升發電效率、降低運維成本以及維護系統穩定性等。不斷豐富應用經驗并積極采用先進的技術手段逐漸成為解決光伏發電監控與管理難題的重要途徑[1]。隨著監控技術的不斷發展、傳感技術的持續創新以及大數據分析的興起，電力工程在光伏發電監控和管理中的應用愈發重要。

1 電力工程在光伏發電智能監控系統中的應用方式

1.1 電力系統的設計優化

1.1.1 調控電網結構

在光伏發電智能監控系統中，利用智能電網技術靈活調整電網結構，對電網結構進行高級監控、控制及調度，進而實現對光伏發電過程的精確調控。例如，基于電力工程分配式能源管理系統綜合管理光伏發電單元，可最大限度地提升系統效率。調控電網結構時，運用高級算法分析實時數據，有助于保障電力傳輸的高效與穩定。可見，電網結構調控對光伏發電智能監控系統具有重要意義，通過提升光伏發電智能監控系統的電網容量，為光伏發電智能監控系統提供更大的發展空間。

電力工程能夠實現對電網結構的智能管理，提升光伏發電智能監控系統的性能。在電網結構的調控下，通過引入先進的能量存儲技術，如電池儲能系統，結合智能控制器可不斷切換和調節蓄電池組的工作狀態。電網結構可以在發電高峰期將多余的電能送往蓄電池組存儲，在發電量不能滿足負載需要時及時補充，從而滿足負載的基本電力需求，同時提高電能利用率。此外，光伏發電智能監控系統承受電能供應波動的閾值得到提升，能夠進一步保障系統工作的連續性和穩定性。可見，對電網結構的智能管理和調控不僅能提高電能利用率，而且能增加供電的穩定性，有利于光伏發電智能監控系統的建設。

1.1.2 提升智能監測和控制水平

電力工程通過先進的監測和控制系統對光伏板的工作狀況進行實時監測和控制，采用高精度傳感技術精確測量光伏板的溫度狀況、所接收光照強度以及實時電壓參數等，并通過實時分析相關數據來調整光伏板的工作狀態，使其在不同環境條件下都能保持最佳的發電效率[2]。基于電力工程的智能控制能夠綜合調度整個光伏發電智能監控系統，通過預測天氣狀況來優化能源儲存與釋放時機，使系統在變化的環境中高效運轉，從而提高發電效率，增強系統的可靠性和穩定性，優化能源利用率。

1.2 設備監測與控制

1.2.1 先進的傳感技術

電力工程在光伏發電智能監控系統中引入了先進的傳感器，包括光照傳感器、溫度傳感器、電壓傳感器等，能夠實現高精度監測和實時調控。光照傳感器可以精確測量環境中的光照強度，進而將相關信號轉化為電信號，反映光伏板當前接收太陽輻射的情況。溫度傳感器監測光伏板的工作溫度，利用所獲得的實時溫度數據有效預防光伏組件過熱、器件老化等問題。一旦光伏板溫度超過安全范圍，系統可以通過智能控制調整設備的運行狀態，采取冷卻或其他措施降低系統溫度，保障光伏發電的穩定性。電壓傳感器檢測光伏板輸出的電壓，明確光伏發電的工作電壓水平。通過分析電壓數據，使光伏發電智能監控系統及時發現電壓異常并采取維護措施，減小電壓波動或降低系統故障對設備造成的不良影響，從而提升風力發電效能。

1.2.2 光伏板工作狀態實時監測

電力工程在光伏發電智能監控系統中引入了先進的實時監控技術，以精確獲取光伏板的工作狀態信息。為更好地監測光伏板表面的顏色變化、尺寸形狀等關鍵參數，工程采用高分辨率攝像頭、紅外傳感器等設備。一方面，高分辨率攝像頭安排在系統的關鍵位置，以便實時捕捉光伏板表面的圖像。基于高分辨率攝像頭，技術人員能夠編寫允許識別光伏板表面細微變化的先進圖像處理算法，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用于監測光伏板的工作狀態。通過感測物體的紅外輻射，紅外傳感器能夠實時提供光伏板表面溫度的數據，使系統能夠更準確地判斷光伏板不同區域的工作溫度，從而幫助光伏發電智能監控系統更有針對性地調節相關參數[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，為技術人員及時維護提供關鍵信息。

1.2.3 調節參數

通過實時監測風力發電時的各項關鍵參數，如電流、電壓以及功率等，光伏發電智能監控系統能夠精確了解各設備當前的工作狀態。通過實時分析處理數據，光伏發電智能監控系統能夠及時、精確地掌握系統各部件的工作情況，并處理異常情況，提升了光伏發電智能監控系統的性能，確保光伏發電的可靠性和穩定性[4]。

電力工程以實時監控數據為基礎，采用先進的控制算法進行參數調控。通過控制光伏發電智能監控系統中的逆變器、變流器等設備，根據實時監控數據調整系統的電流、電壓等關鍵參數，使光伏發電效果盡量保持最佳。例如，通過調節冷卻系統的運行，在光伏板工作溫度過高時，及時對光伏板進行降溫操作，防止光伏板損壞[5]。這種實時參數調控能夠提高光伏發電效率，增強光伏發電在惡劣環境下的運行可靠性。

2 電力工程在光伏發電智能監控系統中的應用效果評價

2.1 發電效率

電力工程在光伏發電智能監控系統中的應用效果可用光伏發電效率來衡量。以某公司光伏發電智能監控系統為例，引入電力工程前后的發電效率如表1所示。

表1 光伏發電效率對比 單位：%

通過對比2018 年和2019 年光伏發電效率數據可以發現,在將電力工程引入光伏發電智能監控系統之前,光伏發電效率較低。在將電力項目引入光伏發電智能監控系統后（于2019 年1 月正式投入服務），發電效率得到提升，原因在于電力工程使用先進算法進行實時采集和全面分析光伏板的溫度、光照強度、電流以及電壓等關鍵參數。

2.2 故障率

以某太陽能公司為例，為提高光伏發電智能監控系統的可靠性，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。根據是否引入電力項目把光伏發電智能監控系統分為新系統與舊系統，設置新舊系統對照組，通過對比新舊系統3 年中的故障率數據來評估實際應用效果。新舊系統故障率對比情況，如表2 所示。

表2 新舊系統故障率對比

新系統通過實時監測關鍵參數和采用智能算法，實現對光伏發電狀態的實時監控和調控。可以發現，新系統在各個時間段的故障率均明顯低于舊系統。

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

2020 年1 月—2021 年1 月：舊系統在這段時間內的故障率為0.000 68%，而新系統的故障率進一步降低至0.000 11%。新系統故障率降低效果顯著，為舊系統的16%左右。

通過對比該公司新舊系統故障率數據可以發現，引入電力工程對降低光伏發電智能監控系統的故障率有正面作用。在減少故障次數的前提下，新系統能夠更加靈敏地調整運行參數。可見，引入電力工程的光伏發電智能監控系統對提高光伏發電可靠性、延長設備壽命以及降低維護費用具有重要作用。

3 結 論

在可再生能源領域，電力工程使光伏發電智能監控系統煥發出新的生機。電力工程通過調控電網結構以提高發電效率，引進先進的傳感技術以實現實時監控光伏板工作狀態，提升調控靈敏度以增強系統的可靠性和穩定性。這些技術創新和實際效果充分展示了電力工程在光伏發電智能監控系統中的應用具有推動光伏發電向智能、高效及可靠方向邁進的重要作用。隨著技術的不斷演進，電力工程將持續助力光伏發電智能監控系統的發展，為清潔能源進一步的發展和推廣提供有力支持。