国际光伏项目智能箱变研究

国际光伏项目智能箱变研究

1.王瑞海，2.龙青

中国电建集团贵州工程有限公司

摘 要：近几年来，随着全球能源需求的不断增加，光伏行业高速发展，光伏设备技术持续进步和创新。光伏发电作为一种清洁、可持续的能源形式得到了全球的广泛应用。箱变在光伏发电系统能量转换中扮演着重要的角色，得到了国内外的广泛应用。

1 项目的背景及面临的问题

箱变在光伏发电系统中能量转换和电力传输过程中，将太阳能电池板产生的直流电转换成日常生活中使用的交流电，其转换效率非常高，因此箱变成为了太阳能发电系统中的一个核心部件。通过实际太阳能光伏项目案例，总结出一些现阶段箱变存在的不足：光伏电站通常占地面积较大，位置较为偏僻，大多数光伏电站处于无信号或信号不好的地区；箱变安装于光伏电站区域内，箱变巡视和检修的过程中，检修人员通过对讲机和升压站后台运维人员进行沟通，但由于电站现场面积大且位置偏僻，导致在许多电站，使用对讲机也无法实时与站区管理人员进行交流。站区管理人员若无法实时掌握现场情况的问题，将对光伏区设备安全运行和运维检修带来了一定的不便和隐患。

2 研究目的

本项研究主要对中东区域光伏项目的箱变的智能化改造研究，为了运行和检修安全，在箱变内部加装检测装置，对箱变内各种设备状态进行检测，并在监控系统后台上显示其状态，对操作人员进行提示，通过各种状态，提示后台运维人员箱变的运行状态，达到监控及安全运维的目的。

3 智能箱变的功能与特点

光伏智能箱变作为箱变技术的升级版，在传统箱变的基础上引入智能化、自适应和实时监控等特性，其智能控制系统是实现对整个系统运行状态和发电量进行监控及管理的关键部分。通过和组件、逆变器等部件的协同工作，从而光伏智能箱变能够有效地实现光伏发电系统的转换和管理。光伏智能箱变作为光伏发电系统的核心设备，具备多种功能和特点。首先，光伏智能箱变能将光伏模块产生的直流电能转换为交流电能，与电网进行连接，将产生的交流电能供给给用户使用，并且还可以将多余的电能并入电网，实现对电能的储存和分发。其次，光伏智能箱变还具备电能调节和管理的功能。通过智能控制系统和传感器的配合，光伏智能箱变能够根据对电能的需求和供给情况进行调节，在确保电能稳定供应的同时，最大限度地提高能源利用率。而且，光伏智能箱变还能够监测光伏发电系统的工作运行状态和电能输出情况，及时发现和解决故障，并根据系统的实际情况进行智能调节和优化。此外，通过与大数据、人工智能和云计算等先进技术的结合，可以实现光伏智能箱变的远程监测和管理，提高系统的可靠性和运行效率，从而及时发现并解决潜在隐患、故障，保障发电系统的安全运行。除了这些功能，光伏智能箱变还具有一些独特的特点。首先，光伏智能箱变具备智能化管理能力，根据不同的条件进行智能控制，以保证光伏发电系统的稳定运行。通过与智能化系统的连接，光伏智能箱变能够实现对光伏发电系统的智能监测和控制，以及远程监控管理、自动诊断和故障处理等维护功能，这大大降低了光伏发电系统维护的难度、运行和维护的成本，从而延长光伏发电系统的使用寿命。其次，光伏智能箱变能够实时根据光照强度和负载情况进行相应的功率调节，这可以提高电能转换效率，从而最大限度地提高能源利用效率，也将光伏系统的发电量最大化，减少能源损耗，为光伏发电的应用提供更好的技术支持。此外，光伏智能箱变还具备模块化设计和可扩展性的特点，使得系统的安装和维护更加便捷和灵活。

4 智能箱变的应用

各领域对发电需求促进光伏发电技术的应用，推动可再生能源的发展，同时对成为其他能源的可行性替代方案有着重要的意义。随着光伏发电技术的持续发展、人们对清洁能源的需求和环保意识的提高，光伏智能箱变在城市建设、农村电网改造、工业园区、高原、岛屿等领域内广泛应用，越来越多的家庭和商业机构开始采用光伏发电系统，以满足电力需求并同时降低对传统能源的依赖。除此之外，在偏远地区的电力供应中也有重要的应用，由于当地地理条件和经济等因素的限制，一些地区难以接入传统的电网供电，导致电力供应匮乏。在这些地区，光伏发电系统配备光伏智能箱变可成为可行的替代方案。光伏智能箱变还在大型光伏电站和光伏农场中得到广泛应用，大型光伏电站和光伏农场规模庞大，需求量大，于是对电能的转换效率和传输要求更高。光伏智能箱变能够满足这种高效、大容量的能源转换需求，使得光伏发电系统能够稳定运行并输出大量的电能。

5 智能箱变的发展前景

20世纪60年代，欧式箱变和美式箱变在海外兴起，90年代起引入我国生产，目前光伏发电被各个领域广泛应用，使得光伏智能箱变继续迎来广阔的发展前景。未来的发展趋势主要体现在以下几个方面：一是系统的智能化和自适应性将得到进一步提升，以满足电力系统对高可靠性、高效率和高安全性的要求。光伏智能箱变将朝着更高效和智能化的方向发展。随着技术的进步和创新，光伏智能箱变的能量转换效率将不断提高，从而提高光伏发电系统的整体效率。同时，智能监测和控制技术的应用将更加普及，使得光伏智能箱变能够实现更精确的电能调节和管理，提高系统的稳定性和可靠性；二是光伏智能箱变将与其他新能源技术相结合，形成更为复杂和多元化的能源转换和管理体系；三是光伏智能箱变将面临市场竞争和价格压力。随着光伏智能箱变市场的逐渐扩大和竞争的加剧，技术进步和成本优势将成为市场竞争的主要因素。为了在市场上保持竞争力，光伏智能箱变制造商需要不断提升技术水平、降低成本，并提供更好的售前服务和售后支持，促进其规模化应用和市场化推广。

光伏智能箱变的发展将面临一些挑战。光伏智能箱变的可靠性和安全性问题也是需要关注的挑战，光伏智能箱变作为光伏发电系统的关键组成部分，其可靠性和安全性对整个系统的运行稳定性和用户的安全都有很大影响，光伏发电系统存在一些潜在的安全风险，如过电流、过热、电弧和短路等。通过采用可靠的保护装置和安全控制机制，可以确保光伏智能箱变的安全运行。例如，采用电力电子器件的热管理技术、温度监测、短路保护和过电流保护等手段，能够有效预防系统出现安全问题，并及时采取保护措施，保障运行安全。因此光伏智能箱变制造商需要加强产品的可靠性测试和质量控制，同时注重安全技术的研究和应用，以确保系统的安全运行。此外，光伏智能箱变还需要在应对不同的环境和应用场景中展现出更好的适应性和灵活性。不同地区和应用场景下的光伏发电系统存在着许多差异，光伏智能箱变制造商需要根据不同需求进行定制化设计，以满足不同用户的需求。最后，光伏智能箱变面临的另一个挑战是技术标准和政策法规的规范。随着光伏发电技术的普及和应用，相关的技术标准和政策法规不断出台，对光伏智能箱变的相关设计和生产提出了更高的要求。光伏智能箱变制造商需要遵守规范，并不断进行技术创新，以适应不断变化的市场需求。

6 结语

综上所述，光伏智能箱变以高效率、系统的安全性、减轻运维人员负担、能满足配电网各项要求等特点，将得到各个领域的广泛应用。

参考文献

[1]苑舜,吴桐,蔡志远. 箱式变电站智能化研究和应用[C]. //2012输变电年会论文集. 2012:101-104,112.

[2]王煜. 智能箱式变电站运维技术支持系统[D]. 山东:山东大学,2018.