新能源发电系统的电气自动化控制策略研究

摘要：我国科技水平和我国信息技术的快速发展，新能源发电系统的电气自动化控制是主要工作。能源是推动社会发展的重要动力，也是国家发展的重要战略。面对能源危机和环境污染问题，必须大力开发新能源，降低能源消耗和环境污染。电气工程自动化技术作为新能源开发的重要手段，具有节能减排、高效率、低成本等优点，是未来新能源开发的发展方向。因此，为了更好地推动电气工程发展，有必要展开相关研究。

关键词：新能源开发；电气工程；自动化节能技术

引言

新能源已经成为当前电力生产的重点资源，其具有绿色环保的特点，能实现节能减排。为了进一步提升新能源发电的安全性及效率，需要积极应用自动化技术，并将其贯彻落实于新能源发电的全过程。自动化技术在新能源发电远程监控、自动化保护、实时监测与报警、数据分析与处理等方面发挥了重要的作用，能够提升新能源的利用率，保障新能源发电的安全性和稳定性。未来，随着自动化技术的发展，新能源发电将为电力行业带来更大的助力，为实现节能减排目标提供支持。

1新能源发电的现状分析

在全球范围内，新能源发电正迅速发展。根据国际能源署（IEA）的数据，2023年全球新增可再生能源发电装机容量达到295GW，同比增长6%。其中，太阳能和风能是增长最快的两个领域，太阳能新能源发电新增装机容量达到140GW，风能新增装机容量为85GW。这一趋势在中国尤为明显。太阳能光伏技术、风力发电技术、生物质能发电技术和地热能发电技术等在不同地区得到了广泛应用。太阳能光伏技术在中国得到了大规模应用，截至2023年底，全国新能源发电装机容量超过300GW。风力发电技术在风资源丰富的地区也得到了广泛应用，如新疆和内蒙古的风力发电装机容量分别达到25GW和30GW。然而，尽管新能源发电的发展势头强劲，但其在实际应用中仍面临诸多挑战。由于自然条件的限制，新能源发电的波动性和间歇性问题尤为突出。例如，太阳能发电受日照时间和天气条件的影响较大，风力发电则受风速和风向变化的影响显著。这些问题导致新能源发电难以稳定、连续地供电，对电网的调度和管理提出了新的要求。

2新能源开发中电气工程自动化节能技术

2.1加强技术研发与创新

为应对新能源接入电网自动化技术所带来的挑战，国有企业应当采取一系列措施来加强技术研发与创新。首先，需要增加研发投入，特别是在核心关键技术领域，如智能调度算法、高效储能系统等方面，以提升自身的技术水平和竞争力。其次，应深化与高等院校、科研机构及其他企业的合作，形成产学研用紧密结合的创新体系，共同攻克技术难关，加速科技成果向现实生产力的转化。通过共建实验室、开展联合攻关项目等方式，不仅可以充分利用外部智力资源，还能培养出一批具有国际视野的专业人才，为企业的长远发展提供坚实的技术支撑。此外，建立开放式创新平台，吸引国内外优秀科研团队参与合作，也是提升创新能力的有效途径。这样既能促进技术成果的共享与交流，也能为企业注入源源不断的创新动力，助力新能源与电网自动化技术的深度融合与广泛应用。

2.2在直流逆变中的应用

新能源发电系统为直流电结构，系统结构简单，在能源转换过程中所需成本较低，获得广泛认可与普遍应用。但新能源发电依赖太阳光辐射效能，发电效率不稳定。每次启动时，其负载电压均有不同，难以执行统一的规范标准。并网后，需要使光伏系统产生的直流电通过逆变器转换为交流电。此外，应使用电气自动化技术辅助直流逆变。直流电结构将通过逆变器转换为交流电，再经由交流电力输出新能源发电系统，实现稳定的电能输出，达到发电效果。该系统除逆变器外，还需连接充电放电控制器、蓄电池与光伏阵列，逆变器将决定直流电与交流电的转换效率。利用电气自动化技术构建智能管控系统，可以控制上述电气设备与各零部件，能辅助光伏直流发电向交流电的转变。新能源发电时，应利用电气自动化技术架设专门的监管模块，实时监督发电站内一次配电、二次配电的网络状态，推断发电站内所有电气设备的实时运行情况，实现对直流逆变全过程的实时监管，提升交流电力输出效率。

2.3自动化控制系统技术

（1）可编程逻辑控制器与分散控制系统在新能源发电中的应用。PLC主要用于分布式光伏电站中设备的独立控制，如光伏组件的跟踪支架角度调整和储能设备的充放电管理。PLC通过与传感器和执行器的交互，快速响应设备状态变化并执行保护措施，确保系统稳定运行。它的毫秒级响应能力让系统能够实时监控设备运行，提升运行效率。DCS用于大型光伏电站的集中管理，集成了现场控制单元、操作员工作站和通信网络，进行全站调度和优化控制。通过高速工业以太网和IEC61850协议，DCS协调逆变器、储能设备及电网调度，确保系统平衡运行。当组件输出功率不平衡时，DCS能够调节逆变器和储能系统的供电，以保证并网稳定。DCS还具备智能诊断功能，能够实时检测异常（热斑或设备过温），并自动切换备用设备继续运行。（2）智能控制算法与模型预测控制。智能控制算法与模型预测控制在提升新能源发电系统性能中有着重要作用。模糊逻辑控制利用模糊集合理论处理系统的不确定性，通过动态调整光伏系统的发电参数，优化逆变器的MPPT策略，确保在光照强度波动时稳定输出功率。此外，神经网络算法能够进行非线性建模，应用于光伏组件性能预测、故障诊断和能量管理优化。通过训练神经网络模型，系统能够基于历史数据预测组件的输出功率，进一步优化发电调度。MPC尤其适用于复杂、多变量的光伏电站控制。例如，在多区域光伏电站中，MPC能够协同调节逆变器和储能系统的输出，解决负载波动或环境变化导致的功率不平衡问题。与传统控制方法相比，MPC能够提前预见可能的扰动和非线性行为，从而提升系统在复杂环境中的鲁棒性。

2.4控制变压器能耗

（1）应科学选择变压器类型。变压器种类繁多，需要根据实际情况进行合理选择，避免变压器能耗过高。例如，当电压等级较高时使用高压变压器，当电压等级较低时可以使用中压变压器或低压变压器。若条件允许，建议尽可能采用节能型变压器，降低变压器能耗。（2）要采取有效措施减少无功功率。在电气工程中，无功功率主要用于调节电压和电流。如果不能有效地控制无功功率，就会对电能转换效率造成影响。因此，在电气工程中应充分考虑到这一问题。在无功补偿方面采用综合补偿方法，从而有效降低无功功率和电压波动的影响。同时，还应尽量减少无功补偿装置的数量和容量。当电压波动时应及时调整补偿装置的容量和数量来降低电压波动的影响。

结束语

综上所述，通过自动化控制系统的引入，新能源发电不仅能实现对系统运行状态的实时监控和故障预测，还能在动态光照和负荷变化的情况下优化发电调度，提升发电效率和经济效益。应继续深入电气自动化在新能源发电中的应用研究，为能源可持续、稳定发展提供更大助力。

参考文献

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