新能源开发中电气工程自动化节能技术分析

引言

新能源开发是能源转型的重要方向，但其能量转换、传输等环节存在能耗问题。电气工程自动化节能技术可精准管控新能源开发全流程，对降低能耗、提升效率意义重大。相关技术在各新能源领域已有应用，但仍存在场景适配不足、落地成本高等问题。现有研究对技术应用的系统性评估与优化还需完善。本文开展相关研究，为新能源开发中电气工程自动化节能技术的高效应用提供支撑，助力新能源产业可持续发展。

一、核心技术基础

1.1 新能源开发与电气工程自动化关联

新能源开发的核心是实现能量的高效转换与利用，而电气工程自动化是这一过程的技术支撑。以风电、光伏、水电为例，新能源需经历原始能量捕获、机械能或电能转换、并网传输的链条，每个环节都存在能耗点：光伏板吸收的光能需通过逆变器转换为交流电，风机的风能需经传动系统转化为机械能，这些转换过程易因设备运行不稳产生损耗。电气工程自动化通过传感器实时监测各环节参数，依托控制系统调节设备运行状态，例如在光伏转换中动态调整逆变器负载，在风电转换中控制风机转速，实现对能量采集、转换、传输全流程的精准管控，从机制上减少无效能耗。

1.2 电气工程自动化节能技术原理

节能技术围绕减少损耗、提升效率构建技术体系。能量转换优化技术聚焦核心设备，通过改进变流器拓扑结构降低电能转换中的热损耗，采用变频调速技术使电机输出功率与负载需求匹配，避免大马拉小车的能耗浪费。自动化控制节能技术以智能算法为核心，通过分析历史运行数据预判能量波动，提前调整设备运行参数，对非核心辅助设备采用按需启停控制，减少空载能耗。能源传输与存储节能技术则优化链路损耗，通过低电阻导线设计降低传输过程中的线路损耗，利用智能充放电算法延长储能电池寿命并减少充放电能耗，实现能量从产生到存储的低损耗流转。

1.3 节能技术与新能源开发的适配逻辑

适配逻辑的核心是特性匹配与全链协同。不同新能源的能量特性决定技术选择：光伏发电受光照强度影响大，需搭配跟踪控制类节能技术提升光能捕获效率，风电因风速波动显著，需通过变桨调速技术稳定输出并减少机械损耗，水电则需根据来水流量动态调节水轮机运行，适配调速节能技术。全链协同要求节能技术覆盖开发全流程，在能源采集阶段采用自适应控制减少原始能量浪费，转换阶段通过设备优化提升效率，传输阶段依托低损耗技术降低沿途消耗，各环节技术形成互补，避免单一环节节能而其他环节损耗增加的问题，最终实现新能源开发整体能效提升。

二、不同新能源领域的节能技术应用

2.1 光伏发电领域

光伏发电领域的节能技术聚焦光能捕获与电能转换环节。光伏阵列配备双轴跟踪自动化系统，通过光照传感器实时感知太阳方位，动态调整面板角度，确保最大受光面积；当遭遇多云天气时，系统自动切换至固定角度模式，避免频繁调整造成的能耗浪费。逆变器采用智能休眠与唤醒机制，在光照强度不足时，部分模块进入低功耗休眠状态，光照恢复后快速唤醒。同时通过算法优化输出波形，减少谐波损耗，提升电能转换效率。此外，组件温度控制技术通过监测面板温度，联动散热设备按需启动，避免高温导致的发电效率下降。

2.2 风力发电领域

风力发电领域以稳定输出与机械损耗控制为核心。风机变桨系统搭载自适应控制算法，根据实时风速调整桨叶角度：风速过低时增大受风面积提升捕获效率，风速过高时减小角度避免过载，偏航系统通过风向传感器精准定位，减少机舱转向的无效能耗。传动链采用柔性启动技术，降低启动瞬间的机械冲击损耗；并网环节的变流器通过动态调整开关频率，在保证并网稳定性的同时减少开关损耗。

2.3 水力发电领域

水电站变桨技术通过对水能有效利用与调节设备，水轮机组控制调速系统针对流量信息，实现水轮机流量、导叶开度，最终使水电站水轮机组处于最优高效工作区域，当水流量急骤降低后切换到空载保压状态，有效降低关停能耗；水电站辅助设备的群控技术是针对水泵、油泵等设备，根据其实际运行需求进行分组，通过不必要设备待机，中央控制自动启动与控制。

2.4 新能源综合利用领域

多能互补节能主要是指新能源综合利用工程中的互补，协同控制节省能源。多能互补系统中的能量管理系统实时跟踪光伏、风电、储能的运行情况，综合负荷情况等输出电量：当出现大阳光照射的情况下多输出光电能，多余的电量储存至储能设备；当出现强风时扩大风电的接入，以减少储存的能量流出。微电网通过智能负荷侧控制技术对用户的使用习惯进行监测，当能源出现紧张状况时，不必要或不必要的负荷会自动降低供电级别。

三、节能效果评估与优化

3.1 评估指标体系构建

节能指标应涵盖技术应用每个环节的节能效益，按照节能性、能耗率、投入产出三个指标构架进行设计。节能性从主要环节过程考虑，分别从能源转化率、设备利用率、系统性能耗进行反映；能耗率从损失出发，分别从设备每消耗单位的能耗率、能量传输损耗率、辅助系统能量使用率进行反映；投入产出从投入与产出进行考虑，分别从节能改造一次性投入回报年限、降低能耗成本率、设备维护成本影响等方面进行分析，全方位揭示节能技术应用收益的价值。

3.2 评估方法与应用

需实现评估的定性与定量分析相结合，评价方式常用的有能效比对评估法和生命周期评估法，其中能效比对评估法是主要以技术应用前后关键指标的对比体现能耗是否降低，更适合具体单设备或环节的评价；生命周期评估法则是将该技术产品的技术全生命周期的能耗、收益全部考虑在内，以技术全寿命周期的能耗作为结果输出，适用于评价一个系统。应用中做好动态监控、预警，避免出现指标预警；应用后做好综合评价，发现经验、标准化。

3.3 现存问题与优化方向

亟待解决的问题：一是节能技术的匹配问题，由于气候工况的多样性以及使用的不同，部分节能技术在使用过程中受气候温度以及设备影响出现一定程度的能源浪费；二是节能装置的应用以及安装成本高问题，新型节能装置等由于初次投入成本高问题，当前部分新能源项目设备接口不兼容问题以及一些操作人员对于节能技术系统无法适应、控制算法不了解或者培训不到位等问题。

结语

电气工程自动化节能技术为新能源开发节能降耗提供了有效路径，在各新能源领域应用成效显著。但场景适配不足、落地成本高等问题仍需解决。未来需持续优化技术以适应复杂场景，降低应用成本。随着技术完善，其将更深度赋能新能源开发，推动新能源产业高效、可持续发展。

参考文献

[1]梁恩妙.新能源开发中的电气节能措施分析[J].集成电路应用,2020,37(12):88-89.

[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 .