电气自动化节能技术在新能源工程建设中的应用研究

新能源工程建设中，电气自动化节能技术是指通过集成自动化控制、智能监测、数据分析和优化算法等技术手段，对可再生能源的生产、传输、分配及消费过程进行实时调控与优化，以实现能源高效利用、减少损耗、提升系统稳定性的综合技术体系。通过电气自动化节能技术的合理应用，能够动态优化新能源设备运行参数，减少能源转换和传输过程中的损耗，能够有效平抑新能源波动，提升电网韧性，为双碳目标实现提供技术支撑。

1、电气自动化工程节能设计原则

在新能源工程建设中，要确保电气自动化节能技术应用成效充分显现出来，就必须要做好前期设计，明确技术应用应当遵循的基本原则。在工程设计中，必须要坚持将安全放在首要位置，尤其是各类机电设备一体化、集成化发展背景下，坚持以安全为导向做好优化设计，避免机电设备运行故障发生，才能够确保节能效果充分体现。在工程设计中，针对电气自动化工程所具有的规模大、功能复杂、装置类型多样等特征，需要以全生命周期为导向，加强环保性设计，从源头做好设备本身和传输过程中的能耗控制，规避实际运行中能耗过高现象，为双碳目标达成奠定坚实基础。在电气自动化工程节能设计中，还需要遵循经济性原则，综合评估软硬件设施投入、设计和运维、时间成本，做好节能方案优化，确保节能目标达成。

2、新能源工程中电气自动化节能技术应用形式

2.1 节能设计思路

以光伏发电接入变电站新能源工程为例，主要包括太阳能电池组、交流负荷、直流负荷、蓄电池、控制器等组成部分，在新能源应用中具有范围广泛、应用效果显著等特征，但同时也存在稳定性差、能源利用效率低、电能传输损耗大、供需匹配不精准等方面问题。要切实将光伏发电应用优势体现出来，就必须要从系统应用结构特征出发，遵循上述原则做好优化[1]。当前多数变电站用电负荷主要是以10kV、380V 变压器为主，在该类工程设计中，首先要明确光伏发电并入变电站的安全需求，对人、机、材、管理等要素进行优化，尽量选用并网型结构。并网型结构又分为集中式和分布式两种类型，如光伏发电较为分散、阵列排布迥异，应选择分布式并网方式，并合理配置多台逆变器；如光伏发电设施相对较为集中，则尽量选用集中式并网方式，使用单台逆变器进行控制，以有效降低不必要的电能损耗。

2.2 安装规模设计

在光伏发电接入变电站新能源工程建设中，光伏系统发电量直接取决于其建设面积，但过于追求光伏面积，则会带来系统设计复杂、安全隐患点增加等方面问题。因此在设计安装规模时，需考虑能够安装光伏系统的有效面积，再结合变电站站用负荷、光伏发电输出功率、额外负荷等，合理设定安装负荷。在初步确定安装规模后，根据项目所处安装区域的日照时间、运行寿命、理论总发电量等，计算1kW 的光伏电站造价成本和总投资额，再确定最合适的安装规模。通过收益和成本核算，合理控制各项电气设备投入成本，才能够真正将节能技术应用成效显现出来。

2.3 设备选型设计

设备选型是新能源工程建设需要关注的重点方面，也是节能成效的关键影响因素，在进行设计时，需在遵循上述原则基础上，选择高能效、低损耗和长寿命的关键设备。以最为核心的逆变器设备为例，如选用集中式并网，则应当选用单台大功率的集中型逆变器；如选用分布式并网方式，则需要选择容错率高的组串式逆变器。所选用的逆变器CEC 加权效率应当在 98% 以上，MPPT 跟踪精度需达到 99.5% 以上，防护等级在 IP65 以上，能够在适应户外恶劣环境的同时，降低能源转换中的损耗[2]。变压器以干式非晶合金铁芯变压器为主，能够适用于负载率波动较大的场景，额定容量以“负荷峰值 + 光伏最大出力”的 80% 确定，避免出现长期轻载运行导致能耗浪费。储能系统以磷酸铁锂电池为主，与逆变器协同控制，尽量提升充放电效率。

2.4 损耗控制设计

各种类型新能源工程运行中，都不可避免会产生一定损耗，因此在建设中除要做好变压器选型外，还需要从设备损耗、线路损耗、系统优化等方面入手，降低无效能耗，达到良好的节能效果。在设备自身损耗控制方面，要尽量选用高效逆变器，从源头上减少铜损、铁损等，在配电柜内采用低功耗智能仪表。在线路传输损耗方面，要尽量减少光伏阵列至逆变器、逆变器至并网点的电缆路径，通常情形下，以控制在 100m 以内为宜。依照经济电流密度法，选择合适的电缆截面，减少电阻损耗。在系统级损耗控制方面，可以通过 MPPT 多路独立跟踪形式，减少组件失配损失。在运行管理中，定期清除光伏板积灰，以避免灰尘积累导致的发电损失。通过能耗控制优化，切实提升电气自动化节能水平。

2.5 电率平衡设计

在电气自动化技术应用中，深入做好电率平衡设计，能够有效减少无功功率过度补偿现象，有效提升电气自动化工程的准确度，有效解决新能源波动性与负荷需求之间的动态匹配问题，达到良好的节能效果。例如通过谷充峰放和光储协同的分时调控策略，能够在平滑输出曲线的同时，降低整体用电成本，达到良好的节能成效。在光伏发电并网系统运行中，基于历史数据 +AI 算法，实现对次日负荷曲线和光伏发电量的精准预测，再由自动化系统自动生成调度指令，能够动态调整充放电功率及逆变器输出，以智能调度方式达到良好的节能成效[3]。在系统中设置双向电能计量装置，根据光伏出力和站内负荷的差异特征，自动启动储能充电或限制逆变器功率，结合快速功率调节装置，实现功率平衡的有效保护。

3、新能源工程中电气自动化节能技术应用趋势

我国新能源产业高速发展背景下，要切实提升电气自动化节能技术应用成效，提升整体运行效益，就必须要适应技术发展趋势，注重如下几个方面发展。首先是要注重人工智能技术的融合应用，尤其是通过AVC 智能系统的应用，实现电力系统网络运行中各个节点数据信息的全面采集，通过精准评估分析，优化生产运行计划，提升输配电效率和稳定性，有效提升能源利用效率和经济效益水平。其次是要注重电网结构的优化设计，确保负载的工作电压和运行功能都符合相应的规范标准，加快老旧设施改造力度，形成更合理的网络架构，切实提升新能源工程运行效率。最后是要积极推动新能源并网建设，构建灵活性、智能化的源网储协同体系，降低新能源工程运行中不必要的能耗损失，切实推动新能源产业高质量发展。

4、结束语

电气自动化节能技术在新能源工程建设中的合理应用，是确保新能源产业优势发挥的基本要求，在未来人工智能技术融合应用更加深入情形下，节能技术应用形式将会进一步优化，切实推动我国新能源工程产业高质量发展，为经济发展和双碳目标达成提供坚实支撑。

参考文献

[1]南艳子,党世红. 基于新能源的电气自动化工程节能设计 [J]. 电子元器件与信息技术, 2022, 6 (10): 17-20.

[2]白晓帅,李伟. 新能源开发中电气工程自动化节能措施应用 [J]. 中国高新科技, 2022, (17): 40-41+44 .

[3]张辉. 浅析电气自动化工程中的节能设计技术 [J]. 电子元器件与信息技术, 2022, 6 (01): 108-109.