新能源开发中电气工程自动化节能技术分析

中图分类号：TM73 文献标识码：A

引言

回顾分析我国电力行业发展实际情况，一直以来都采用传统电能开发方式，导致能源消耗较大，且容易造成环境污染，不利于促进电力行业可持续发展。在我国政府颁布一系列政策措施鼓励电力行业全力开发新能源的当下，一方面，需要正视抑制电力新能源开发利用的因素，加强相关技术研究；另一方面，需要明确电能消耗的严重性，积极加强电气节能。

1 新能源发电系统的特点

首先，新能源具有可再生性和清洁性，其能源来源取之不尽、用之不竭，且在发电过程中几乎不产生温室气体与污染物排放，对环境友好。其次，新能源资源分布广泛，但受地理位置和自然条件影响，其能量密度相对较低，开发利用受到一定限制。再次，新能源发电出力具有间歇性及波动性，如风能、太阳能均呈现出随机性与不确定性，给电力系统的调度运行带来了挑战。最后，不同类型的新能源发电系统在技术原理、设备构成、运行特性等方面存在差异，需要因地制宜、科学规划，并采用先进的电气工程自动化技术来优化控制和管理，提高系统效率，降低运营成本，保障电网安全稳定运行。

2 新能源开发中电气工程自动化节能技术

2.1 智能控制系统优化节能

智能控制系统对于实现电气自动化节能技术具有关键作用，对设备参数和性能数据的精确感知、实时分析与决策，是智能控制系统实现其主要功能的基础，比如，PID 控制算法可实现自动调节、扭矩平衡和轴位置控制，从而降低失调过程中电能消耗。采用优化的调度策略，如遗传算法、模糊控制等，可以在保证设备性能要求的前提下，有效降低系统总体能耗，实时数据传输和通信技术则在智能控制系统中扮演重要角色。IO-Link、Ethernet 网络技术以及无线传输方案如 Bluetooth、ZigBee 等技术，保证信息高效率地在设备间和设备与中央控制系统间流通，使得系统中实时监控与数据分析工作成为可能，创新算法如循环迭代学习控制和强化学习等在节能优化方面都发挥着越来越重要的作用。智能控制系统也关注能源消耗的合理分配，根据设备运行规律，实施峰谷电量削峰填谷策略，合理安排设备运行计划，可减少系统在高峰用电时段的负担，并显著降低设备平均用电需求水平。

2.2 预设配电系统

配电系统采用组串式逆变器，功率为250000W，峰值效率为 98% ，可最大程度保证电能的高效利用；最大输入电压为 1500V,适用范围更广。逆变器配备 MPPT 技术，实现了对最大功率的实时追踪，并结合追踪数据对工作点进行调整，使其在任何天气条件下均可适用。逆变器配备网络连接功能，可借助智能管理系统实现远程监控，并针对出现的故障和相关问题及时反馈、及时处理，避免造成更大的不利影响。逆变器可在- ⋅30～60^∘C 条件下运行，能够适应高温和低温气候，于极端气候下仍可稳定运行。另外，配电系统采用高导电性铜材电缆，可根据输出电流量计算电缆所用长度，且配电系统所有组件均需符合IP66 防护要求，能够防尘防水且适应户外环境。

2.3 储能系统的自动化控制策略

电气工程自动化技术可以根据新能源出力预测和电网负荷需求，优化储能系统的充放电控制，合理安排储能系统的运行工况。在新能源出力高峰时段，控制储能系统充电，削减新能源并网峰值；在新能源出力低谷或无出力时段，控制储能系统放电，填补新能源并网断面，从而平滑新能源发电曲线，提高电网对新能源的接纳能力。电气工程自动化技术还可以根据电价等经济因素，优化储能系统的调度策略，在满足新能源消纳需求的同时，兼顾储能系统的经济效益。针对不同类型的储能系统，电气工程自动化控制可以采取相应的控制手段，如对电池储能系统采用优化的SOC 控制，延长电池寿命；对飞轮储能系统采用变速恒频控制，保证稳定的输出品质。在多元储能场景下，还需要协调各储能单元的工作状态，优化储能容量配置，发挥不同储能系统的互补优势，全面提升储能系统效能。

2.4 变电所需要深入负荷中心

对城市建设实际情况予以了解，居民日常用电电压为220V，而工业生产用电电压为 380V 。如果为远距离供电，那么按照相关规范要求，保证电力系统持续且良好地运行，需要适当的增加电缆的截面积；如果工厂厂区较大，为了保证供电安全且能耗较低，就需要科学合理地设计供电半径。也就是在具体建设工业厂区之际，需要根据实际用电需求及安全用电的相关规范要求，适当地增加变配电装置的安装数量，以缩短输电距离，降低能源损耗。从以往城市规划与建设的实际情况来看，某些电气设计的工作人员缺少总体规划与设计，后期项目参与中，如果出现了变配电位置设计问题，就需要调整总图，影响了整体布局。因此，工程项目设计初期，需要提高总图设计人员之间的交流和沟通，相关变电所要深入负荷中心。增加变电所时，如果处于危险区域，与爆炸危险区域之间要保证较远的距离。

2.5 降低电气损耗

（1）科学选择电缆。电缆是电气工程自动化系统中的重要组成部分，其作用是传输电能，而这个过程中电能损耗会受到电缆介质的影响出现波动。情况不良时，能耗增大，反之减小。按照这一逻辑，要科学选择电缆来降低损耗，建议选择合规的高性能电缆。（2）合理选择导线。选择导线时应该选择铜线、铝线、钢芯铝绞线等具有较高绝缘性能的导线，减少短路和漏电情况发生。（3）优化电网设计。在新能源开发过程中，电网设计需要满足相应的标准和要求。电网优化设计的方法没有定式，但大体包括两种方法，一是降低系统谐波含量。谐波是指系统中含有的交流信号，其存在会导致系统运行不稳定和电能质量下降等问题；二是减少无功功率消耗。在新能源开发过程中，电力设备和线路的使用会产生大量无功功率消耗。为了降低无功功率损耗，必须降低供电线路、变压器、电容器等设备的有功功率消耗。

3 结束语

无论是从理论还是从实践的角度来讲，我国电力行业积极开发和应用新型能源是非常有意义的，可创造较高的经济效益、生态效益及社会效益。但从多角度、多层次分析我国电力新能源开发应用的实际情况，效果不理想。经进一步分析，主要是存在一些抑制因素，对此需要加强电力新能源开发相关技术研究，同时，加强电气节能，逐步促进电力行业良好发展。

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