新能源开发中电气工程自动化节能措施应用探究

国家电投集团安徽电力有限公司 黄延飞

我国在逐步推进城市化、工业化建设过程当中，对于电力能源的需求也逐步上涨，此时，对电气工程自动化技术提出了更高的要求。为了能够充分适应新能源发电下的节能环保需求，在新一轮能源革命中，应高度重视能源供给的平衡发展，以节能环保理念利用电气工程自动化技术加以开发应用，对新时期能源资源的合理利用具有重要意义。

1 新能源开发中电气工程自动化的有效节能技术

某公司在新能源开发中电气工程自动化的有效节能技术如下。

1.1 光伏发电技术

一般新能源光伏发电中的发电量计算公式如下：K=Sm×L×Ji×h，式中：K表示为光伏发电的实际电量；Sm表示为太阳能电池板的实际面积；L则表示为光照实际强度；Ji则代表了太阳能发电中电池板所具有的转换效率；并且h表示为光照时间。作为一种利用太阳能光伏发电的全新技术，该类技术在我国应用较早，因此在科学技术的高速发展之下，形成了较为成熟的技术应用体现。我国现阶段以发展建设了大规模的光伏发电系统，并且在光伏发电技术加以应用的过程当中，形成了更为完善稳定的产业链条。通过上述公式对光伏发电厂的实际发电量加以计算，能够清晰直观地掌握在光伏发电过程当中的具体资源获取程度。

在光伏发电中的电气工程自动化技术，主要是以自动化的光伏发电系统为主，通过太阳能电池板、蓄电池、控制器以及逆变器等设备元件，构成了基于自动化的光伏发电系统，在各项设备协调运行之下，满足光伏发电的自动化控制需求。正如实际发电情况而言，通过控制器调节太阳能电池板的角度，利用太阳能电池板收集太阳能能源，并借助于逆变器进行电能转换，随后向蓄电池加以传输，由蓄电池完成对电能的储存。作为主要的动力能源，通过蓄电池以及逆变器完成太阳能的转化与储存，将会形成更加鲜明有效的控制方法。

基于电气自动化的光伏发电系统，利用控制器以及逆变器对整体发电系统的传输结构加以控制，从而根据控制器终端对公共电网状态起到相应的管理作用。能够根据当地电网的实际应用情况进行合理的电能输送，避免在新能源电能开发过程中，由于电网资源运行输出数据计算失误造成能源浪费。现阶段，光伏发电技术在我国民用领域较为常见，主要是以太阳能热水器以及小型光伏发电装置为主。各城市中，通过在屋顶搭设电池板，使用太阳能发电装置，实现低成本公共用电。随后，与电力系统以及传输管线相互连接，向公用电网以及各用户用电终端进行电脑传输，进而构成了基于区域范围内的家庭式光伏供电，一定程度上实现了电力能源的有效节约。

1.2 风力发电技术

风力发电技术也是某公司在新能源发电中的另一常见使用技术，而风力发电技术的发电量计算应按照表1中的内容展开对比，其为我国最大风力发电设备下的发电量统计数据，因此在风力发电设备的使用过程中应对比这一数据检验风力发电的实际效果[1]。

表1 风力发电量标准对比表

作为一种典型的可再生能源，风力发电技术是通过风力带动发电机转动，从而将动能转换为电能。利用风力发电技术，则是通过风能吹动发电设备扇叶转动，形成机械能，随后带动发电机转换为电能。在风力发电中利用的电气工程自动化表现，主要是通过构成风力发电机的自动系统，包括定子、转子、发电机、塔架以及自动化控制系统。在转子结构中，结合我国一般风力发电机进行研究，发现多使用3～5个以上的桨叶构成。风力发电机最终的输出功率与效率将会受到桨叶的数量与形状影响。我国现阶段的风力发电机一般按照12m/s的风速加以计算额定功率。基于不同风速状态下风力发电机将会形成不同的功率输出变化，此时构成了功率曲线。

电气工程自动化技术的应用，为我国风力发电提供了更加良好的发展前景。在电气工程自动化中，通过利用数据采集、设备运行、监控设备以及测量调节等自动化预警功能，为风力发电厂构建了基于远程监控的自动化体系。在这一过程当中，使用UNO计算机作为数据网关，使用该数据网关能够平衡风力发电装置处于恶劣运行环境下的无故障时间，并且构成更为紧凑的平台，满足风力发电的使用需求。通过在风力发电系统当中搭建以太网上位信息管理接口，此时为风力发电系统创建了自动化的现场控制层应用[2]。

借助以太网接口以及PLC主控制通信，促使风力发电自动化控制系统能够自动监测风力发电设备的运行状况，并自动完成数据采集、设备监控以及各项参数调节等功能。同时，另一以太网接口与风力发电厂的监控中心服务器相连接，从而利用工业以太网将现场采集的数据信号，以及控制信号向服务器终端进行传递。利用这样的电气工程自动化控制系统，则能够在风力发电过程中形成更加科学有效的管理表现。针对风力发电设备在运行过程中出现各项故障问题，均能够及时有效地加以解决，从而避免风力发电能源浪费。在风力发电厂当中，广泛应用具有良好的应用前景，展现出充分的节能优势。

1.3 地热能源应用技术

地热能源同样也是新能源主要开发方向之一。开发地热能源能够实现对绿色环保，低碳可持续发展的清洁能源应用需求。截至2020年年底，我国已开发出超过4亿m2的浅层地热能源面积。针对地热能源的开发应用已经超过了1160万tce的年替代能源使用需求，使用地热能源促使我国每年能源资源应用过程中，所产生的二氧化碳含量降低了3000万t。同时，在发电工程中也广泛利用到高温地热能源。而热力计算则可以利用有机朗肯循环为例，公式如下：Qeva=mwf×（h1-h4），式中：Qeva表示为地热发电的实际量；mwf表示为地热井的工质流量；h1与h4分别表示为地热钻井的最高点与最低点。

当前，使用地热能源发电是通过钻井获取地下高温热流体作为能源进行发电，在经过发电之后，剩余地热流体重新向地下回灌。一般情况下而言，通过钻井所获取的地热流体分为干蒸汽汽水混合物热水等三种不同状态。而根据流体性质选择的地热能发电系统，可包括四种不同类型。分别为一、二次闪蒸蒸汽热力系统、干蒸汽热力系统以及双工制热力系统[3]。利用地热能发电具有良好的节能表现，通过采集地下热能向电能加以转换，则能够有效起到降低其余资源能耗的有效作用。首先来讲，应挖掘地热钻井。在一般地热能发电过程当中，会创建众多不同的生产井口，因此应连接生产井，随后分离生产井所采集的蒸汽向汽轮机加以输送。

地热流体采集系统包括汽轮发电机组以及生产井，在地热能发电过程当中所应用到的电气工程自动化节能技术表现之一，就是在汽轮发电机组中的自动化应用。包括在管网设计、汽水分离器设计、自动输水器配置以及井口选型设置等相应内容当中，均可利用自动化技术加以处理。通过创建自动数据采集系统，分析生产井在采集能源过程中的热水能源与蒸汽能源占比状态，从而设定科学合理的分离参数，由自动输水系统完成汽水分离，随后向汽轮机加以传递。

完成自动化处理，确保汽水分离更为精确，避免浪费地热能源从而为汽轮发电机组提供源源不断的地热能资源。我国现阶段所创建的地质能发电站总装机容量能够达到28.18MW，其中以西藏洋马井为例，共创建了7台超过3MW的二级扩容机组以及1台进口3.18MW机组，同时配备一台超过1MW装机容量的单级扩容机组，借助于这样的前沿技术设备，能够为地热发电提供更加强大的技术支撑。

2 某公司新能源开发中电气工程自动化的有效环保技术

2.1 变压器选择设计

在新能源的开发应用过程当中，电气工程自动化同样也需要注重对变压器的合理选择。变压器对于电气工程自动化而言具有重要影响作用，包括在不同线路设备中转换电流、电压以及功率等，促使变压器自身在运行过程中也需要消耗较多能源。因此，通过对变压器复合材料加以优化设计，则能够促使变压器在运行过程中达到更加良好的节能环保作用。结合实际而言，考虑到变压器运行公式：压器功率=输出电压×输出电流单相变压器功率由用电总功率×120%获得(效率按80%计算)，三相变压器功率计算如下(以相电压220V、线电压380V为例)：Qji=1.732×Aji×Vji=3×Aji×Vhi，式中：Qji表示为三相变压器的额定功率；Aji表示为额定电流参数；Vji则表示为变压器额定线电压；Vhi表示为额定相电压。

考虑到这样的额定功率，电流以及电压参数要求等，因此对变压器进行电气工程自动化节能设计，应注重对绝缘材料的合理挑选，包括铜、硅、钢等材料应符合相应设备的使用需求，按照完善设计标准，保障变压器具有良好技能表现。考虑到在新能源开发过程中电气自动化节能环保需求，在变压器设计时，在其使用范围内使通信设备进行自动连接，并强化变压器与部分人员与设备之间的有效连通作用，从而解决信息参数采集缺失所带来的损失。或是使用铜材料作为变压器，配电柜与配电线的材料，此时降低磁密度，促使变压器在空载过程中的能耗有效减少。

2.2 无功功率补偿

在新能源开发中，利用电气工程自动化技术可能会产生能源消耗与无功功率，此时利用控制电压的方式则能够有效降低无功功率的产生。并且与此同时，在开发新能源技术的过程当中，利用电气工程自动化补偿无功功率损失，则能够形成更加良好的节能表现，促使电力使用平衡，节约电费成本。利用电气工程自动化技术对电气容量进行自动计算，从而通过参数设计当达到既定电气容量标准之后，则可以自动切换投切开关。进而利用自动化技术，分析计算电容与自然功能。同时，综合我国现阶段各种新能源发电厂的实际应用，为了避免在电能生产过程中造成过度无功补偿，则利用电气工程自动化技术，采用模糊投切方式，能够保持电率平衡，实现对无功功率的合理补偿。

2.3 提升配电技术水平

在新能源的开发过程当中，利用电气工程自动化节能技术，应注重配电技术水平的合理优化提升。作为驱动各行业设备使用的先决条件，电力能源的重要性不言而喻。而在电气设施的使用建设过程当中，应进一步满足设备需求，同时关注使用者的切实生产要求，配置电气工程自动化装备的过程当中，应考虑各项机械设备传输电力能源时所产生的节能与安全表现。要求电气设备均符合各行业的生产需求，并适应新能源开发中的稳定性要求，因此创建自动化技术能够便于对电气系统展开更加高效便捷的管控工作。

针对配电线路在使用过程当中的强度与安全性能需求，利用电气工程自动化技术可自动采集线路热能与负载参数。经过自动计算分析对比标准线路运行状态下的条件，检验当前配电线路是否处于安全运行状态。若出现异常数据，则能够第一时间加强预警，从而对配电线路进行优化改造，确保配电线路在电气工程中能够形成更加合理的运行表现。

3 结语

近年来，新能源开发是我国面临资源紧缺局势下的重要举措，而注重新能源开发下的电气工程自动化技术应用则能够达到更加合理的节能环保表现。例如，风能发电、光伏发电以及地热能源发电中，利用工程自动化技术展现出卓越的节能优势，同时也可以利用无功功率补偿、提升配电技术水平、科学合理选择变压器的方式，满足当前阶段的新能源建设节能需求，从而为社会今后的绿色环保发展提供坚实基础。