光伏電站自動化系統的作用是什么?由哪些子系統構成?

電力系統自動化包括生產過程的自動檢測、調節和控制，系統和元件的自動安全保護，網絡信息的自動傳輸，系統生產的自動調度，以及企業的自動化經濟管理等。電力系統自動化的主要目標是保證供電的電能質量（頻率和電壓），保證系統運行的安全可靠，提高經濟效益和管理效能。我國大部分光伏電站建在太陽能資源比較豐富的地區，這類地區電網結構較薄弱，地區負荷小，而單個并網點光伏發電接入容量很大，給光伏發電并網運行帶來很大挑戰。借助自動化技術，可以有效降低光伏發電功率隨機性對電網帶來的不利影響，提高電力系統運行的安全性和穩定性。

一、電力系統自動化技術的發展與應用

（一）電力系統自動化技術的發展

20世紀 50年代以前，電力系統容量在幾百萬千瓦左右，單機容量不超過10 萬kW，電力系統自動化多限于單項自動裝置，且以安全保護和過程自動調節為主。例如電網和發電機的各種繼電保護、汽輪機的危急保安器、鍋爐的安全閥、汽輪機轉速和發電機電壓的自動調節、并網的自動同期裝置等。

20世紀50~60年代，電力系統規模發展到上千萬千瓦，單機容量超過20萬kW，并形成區域聯網，在系統穩定、經濟調度和綜合自動化方面提出了新的要求。廠內自動化方面開始采用機、爐、電單元式集中控制。系統開始裝設模擬式調頻裝置和以離線計算為基礎的經濟功率分配裝置，并廣泛采用遠動通信技術。各種新型自動裝置如晶體管保護裝置、可控硅勵磁調節器、電氣液壓式調速器等得到推廣使用。

20世紀 70～80年代，以計算機為主體配有功能齊全的整套軟硬件的電網實時監控系統（SCADA）開始出現。20 萬kW 以上大型火力發電機組開始采用實時安全監控和閉環自動啟停全過程控制。水力發電站的水庫調度、大壩監測和電廠綜合自動化的計算機監控開始得到推廣，各種自動調節裝置和繼電保護裝置中廣泛采用微型計算機。

21世紀初，風電、光伏蓬勃發展，為有效應對風電、光伏規模化發展對電網運行帶來的不利影響。新能源功率預測、功率控制技術得到電網企業和發電企業的高度重視，其產品應用在實踐中也取得良好效果。

（二）電力系統自動化技術在光伏電站中的應用

與常規電源不同，光伏電站的輸出功率具有波動性和間歇性的特點，光伏電站將所發的電能像常規發電站一樣，全部輸入電網，使得電網結構越來越復雜。為此，光伏電站必須通過光伏電站自動化系統與電網調度自動化系統有效銜接，實現光伏電站實時監測、功率控制、自動電壓控制、安全穩定控制及信息申報等站端信息的上傳、下發，滿足安全并網運行要求，實現最優調度。

把光伏發電功率納入電網的調度計劃和實時運行調控，是保證大規模光伏接入、電網穩定經濟運行的重要措施。同時，將光伏電站的運行狀態和環境參數納入到調度端光伏電站實時監測模塊中，實現光伏電站監測、預測與控制功能的有機結合，有助于合理安排常規機組發電計劃，解決電網調峰調頻問題，提高電網新能源消納能力，從而為電網大規模光伏電站并網的安全性和經濟性提供有力的技術保障。