新能源开发进程中电气工程自动化控制策略探析

引言：

在全球能源结构加速向清洁低碳转型的背景下，新能源开发成为推动可持续发展的关键力量。新能源发电的间歇性、波动性特征，给电气工程自动化控制带来严峻挑战，如并网稳定性差、能源管理效率低等问题制约新能源产业发展。

、新能源开发与电气工程自动化概述

1.1 新能源的分类与发展现状

新能源主要涵盖太阳能、风能、水能、生物质能、地热能及氢能等类型。风能领域，陆上风电技术持续革新，海上风电发展迅速，我国 2023 年新增海上风电装机容量超6GW，累计装机容量稳居世界首位，单机容量向 10MW 及以上迈进。氢能作为零碳能源，在燃料电池汽车、储能等领域的应用逐步扩大，多地已建成氢能产业示范园区。

1.2 电气工程自动化在新能源开发中的作用

在新能源开发进程中，电气工程自动化发挥着关键作用。它能够实现新能源发电设备的高效运行与精准控制，通过自动化系统对风力发电机的叶片角度、光伏逆变器的功率输出进行实时调节，提升能源转换效率。电气工程自动化保障了新能源电力的稳定并网与安全传输，通过自动监测与调节电压、频率等参数，解决新能源发电间歇性、波动性问题，维持电网运行稳定性。

1.3 新能源开发对电气工程自动化控制的特殊要求

新能源的特性决定了其对电气工程自动化控制有着特殊需求。由于新能源发电具有间歇性与波动性，如太阳能受光照强度、时间影响，风力发电受风速、风向制约，这要求自动化控制系统具备更高的响应速度与调节精度，能够在短时间内适应能源输出变化，维持电网功率平衡。新能源发电设备常部署于偏远、恶劣环境，需具备抗高温、低温、沙尘等性能，确保设备长期稳定运行。

二、新能源开发中电气工程自动化控制现存问题分析

2.1 系统兼容性问题

在新能源开发中，不同类型发电设备与自动化系统的适配存在显著难题。在多能互补的微电网项目中，太阳能、风能、储能系统与自动化控制平台之间，阻碍系统对整体能源的统一调度与优化管理。随着新能源技术快速迭代，新旧技术融合面临障碍。老旧的自动化控制系统难以适配新型高功率密度发电设备与智能传感器，若对系统进行全面升级改造，不仅成本高昂，还存在技术风险，限制了新能源项目的智能化升级进程。

2.2 控制精度与稳定性不足

新能源发电的间歇性与波动性对自动化控制系统的精度与稳定性提出挑战。以光伏发电为例，光照强度在短时间内的剧烈变化，会导致输出功率大幅波动，传统控制策略难以快速响应，易造成电网电压、频率偏移，威胁电网安全稳定运行。在海上风电项目中，复杂多变的气象条件与海洋环境，使风力发电机的运行工况频繁改变，控制系统若无法精准调节桨距角与转速，将导致发电效率下降，甚至引发设备机械故障。

2.3 能源转换效率有待提升

现有控制策略对新能源的能源转换效率形成制约。在风力发电领域，部分风机的变桨控制算法优化不足，无法充分利用不同风速下的风能资源，导致发电效率损失。在储能系统中，充放电控制策略不合理，会造成电池过度充放，缩短电池使用寿命的同时，降低能量存储与释放效率。

2.4 智能化与信息化水平较低

新能源项目中的自动化系统在数据处理与分析能力上存在明显不足。大量实时监测数据未能得到有效挖掘与利用，仅停留在简单的存储与显示层面，无法为控制策略优化

提供有力支撑。远程监控与故障诊断功能不完善，当设备出现故障时，系统无法快速定位故障点、分析故障原因，依赖人工巡检与经验判断，导致故障修复周期长，增加运维成本。

三、新能源开发中电气工程自动化关键控制策略研究

3.1 分布式电源并网控制策略

DG 并网容易因为DG 本身的间歇性与间断性对电网稳定产生影响，所以对并网控制策略也要具备科学的管理应用，例如光伏并网的控制方式是最大功率点跟踪(MPPT)控制技术，用以适时调整太阳能光伏组串输出的电压电流，使其维持着最大功率输出状态，有利于提高光伏发电的效能；针对风力发电机组变流器的控制应用，其重要的变流控制技术将转子侧和网侧变流器的参数调节运用到控制系统之中，对并网风力的有功功率和无功功率实行独立控制，以此抑制电网的电压和频率。

3.2 储能系统协同控制策略

储能系统是支撑新能源发电波动的“稳定器”，储能系统与新能源发电设备的协调控制关键性体现。风光储联合发电系统中，根据光伏、风电的运行输出功率及电网的负荷需求，编制储能系统的充放电计划，储能系统内利用电池管理系统（BMS）对电池组的电压值、电池组的温湿度值、电池组的充放电状态进行实时监视和均衡控制，防止电池过充、过放现象发生，提高储能设备电池的寿命。利用双向变流器实现储能系统与电网能量双向流动，风电、光电上网时储能系统向电网输出电力、电网电力不足时储能系统给电网提供电力，提高能源利用率。

3.3 智能电网优化控制策略。

智慧调控技术的电网优化控制是对清洁能源以及传统能源的最优协调，并且根据电网运行效果，提高电网运行的效益和稳定性。根据大数据量测系统能够及时获取电网中每一个节点的电压信息、相位信息、频率信息，通过人工智能技术进行数据分析，评估以及预测电网的运行状态。在电网调度控制的环节中，能够应用分布式电源协调控制技术，将分散的分布式电源新能源作为整体来进行电力调度控制，科学制定发电计划以及电力分配。通过需求侧的响应控制技术，能够调节用户的用电量，使得在电网中的新能源发电出现高峰时期增加用户用电量，而在低谷期减少用户用电量，以此来达到新能源的最佳消纳效果。

3.4 微电网综合控制策略

微电网存在“自治”和“并网”两种运行模式，综合控制策略应具备灵活的模式切换及多能源协同运行的能力。孤岛运行模式下微电网依靠自身新能源发电和储能设备消纳系统功率，采用下垂控制，使得各分布式电源按容量大小分摊系统负荷，从而达到系统电压与系统频率稳定。并网运行模式下通过并网同步控制技术，使得微电网与大电网之间实现平稳的无缝切换，且不对大电网造成任何冲击。、结语

本研究系统剖析新能源开发中电气工程自动化控制的现存问题，针对性提出关键控制策略，为解决并网不稳定、能源转换效率低等难题提供有效方案。这些策略对推动新能源产业高质量发展、实现能源转型具有重要意义。随着技术不断革新，需持续深化策略创新与应用，推动电气工程自动化控制向更智能、高效方向迈进，助力全球能源可持续发展。

参考文献

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