新能源开发进程中电气工程自动化控制策略探析

引言

新能源的开发利用成为全球能源转型的重要方向，但受限于新能源的间歇性、波动性等特点，其大规模并网面临诸多技术挑战。电气工程自动化技术在新能源开发中扮演着至关重要的角色，科学合理的自动化控制策略是提高新能源利用效率、保障电网安全稳定运行的关键。

1 电力新能源开发的积极作用

以前为了能够促进我国社会经济良好建设、快速发展，消耗了大量资源，这导致我国不可再生资源日渐枯竭。在我国提出可持续发展战略理念下，为了能够促进我国电力行业持续且良好发展，满足实际用电需求，越来越注重对新能源的开发利用，包括太阳能、风能、核能等，一方面，能够满足不断提高的用电需求。随着社会经济的不断发展，国民生活水平显著提高，注重打造智能家居，进而安装应用的智能家居增多，相应的对电能需求增加；又因为我国工业、军事、科研等领域中科学研究、机械制造等方面同样需要较多的电能支持。积极地开发和应用新能源，可以开发更多的电能，满足不断提高的用电需求。另一方面，传统火电厂发电过程中利用锅炉燃烧煤炭来发电会产生二氧化碳等污染物，严重污染自然环境，不利于促进我国生态环境良好发展。积极地开发新能源可以降低传统发电比率，进而逐渐改善环境污染的情况，促使生态环境持续且良好地发展。

2 新能源开发面临的挑战

2.1 新能源的间歇性与不稳定性

与常规能源相比，风能、太阳能等新能源具有明显的随机性与波动性，其发电出力会随着风速、风向、日照强度等自然条件的变化而呈现出起伏不定的特点。这种间歇性与不稳定性给电力系统的调度运行带来了严峻挑战。一方面，新能源发电的不确定性增加了电网负荷预测和电量平衡的难度，容易导致电力供需失衡，影响电网的安全稳定运行；另一方面，新能源发电机组的频繁启停和出力波动也给电网调峰和频率控制带来压力，甚至会引发电力质量问题。此外，大规模新能源并网还会对电网的无功优化、电压稳定等产生不利影响。因此，如何有效应对新能源的间歇性与不稳定性，实现其与电力系统的友好互动，是新能源发展必须攻克的难题。

2.2 平抑新能源电力波动的技术能力不足

为了促进我国电力行业可持续发展，我国政府颁布了一系列关于新能源开发利用的优惠政策，鼓励相关企业能够积极地、高效地、安全地开发利用电力新能源，以便逐步扩大新能源发电的占比。但深入了解我国太阳能、风能、水能等新能源开发利用的实际情况，存在诸多影响因素，如地形地貌、气候条件、季节变换等等，这就使得新能源发电量难以得到保障。尤为重要的是，平抑新能源电力波动技术能力不足，导致电力供应结构不合理。

2.3 新能源发电成本较高

新能源发电成本高于传统化石能源，是新能源产业发展面临的现实挑战。新能源项目前期投资大，涉及设备采购、安装调试、并网配套等多个环节，资金需求量大。同时，受技术成熟度、市场规模等因素影响，新能源发电设备的制造成本与系统集成成本仍处于较高水平。此外，新能源电站运维管理专业性强，对技术人才和管理手段提出更高要求，也加大了新能源发电的运营成本。电价方面，尽管近年来新能源上网电价持续下调，但在平价上网之前，新能源发电仍需要政府补贴才能维持运营，难以在市场化竞争中占据优势。新能源发电成本居高不下，不仅增加了企业的资金压力和经营风险，也制约了新能源的推广应用与产业升级。因此，如何通过技术进步、规模化发展等手段降低新能源发电成本，是新能源产业必须正视和解决的关键问题。

3 电气工程自动化在新能源开发中的控制策略

3.1 进一步完善电网配置

城市化进程不断加快的当下，为了能够满足不断提高的电能消耗，并且保证电力供应的安全性、可靠性及耐用性，就需要正视当前电网配置不足的情况，积极对其予以完善、优化。从近年来城市建设与发展的实际情况来看，无论是居民生活用电还是工业生产用电，电能需求均在不断提高，并且用电具有一定的特殊性。比如，工业生产中需要大量电气设备的支持，而要想保证各个电气设备均能够良好运行，就需要为电气设备持续供电，并且保证供电稳定。为了能够满足实际用电需求，同时，降低能源消耗，需要电力企业能够了解当前城市用电需求情况及电网配置的实际情况，进而按照相关规范要求，对同一电压等级的供电系统予以合理设置，保证其配电级数不超过两级；并且合理地控制供电电压。为了保证工业生产中循环水泵、压缩机等大型设备能够持续且良好的运行，避免出现短路情况，需要注意降低导体与断流器的短路耐受等级，如此即可降低线路损耗，又可以减少电缆截面。

3.2 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。必须降低供电线路、变压器、电容器等设备的有功功率消耗。

3.3 智能维护决策支持系统

结合故障诊断和预测结果，构建智能维护决策支持系统。该系统根据设备的故障类型、故障严重程度、剩余寿命以及维护成本等因素，运用优化算法为运维人员提供最佳的维护方案。例如，对于风力发电机叶片的故障，系统综合考虑叶片的损坏程度、维修成本、更换新叶片的成本以及对发电量的影响等因素，通过成本效益分析和优化计算，为运维人员提供是进行叶片修复还是更换新叶片的决策建议，实现维护资源的合理配置和维护成本的有效控制。

结语

综上所述，电气工程自动化控制技术在新能源开发进程中具有不可替代的重要作用，通过实施发电设备自动化监控与控制、电网接入自动化管理以及故障诊断与预测性维护等一系列策略，能够有效提高新能源开发的效率、保障电力供应的稳定性、降低运营成本，推动新能源产业的可持续发展。随着人工智能、物联网、大数据等新兴技术的不断发展和融合应用，电气工程自动化控制技术在新能源领域将展现出更广阔的应用前景。未来，新能源开发企业和相关科研机构应进一步加强技术创新和实践探索，不断优化和完善自动化控制策略，为实现全球能源转型和可持续发展目标提供强有力的技术支持。

参考文献：

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