新能源開發中電氣工程自動化節能措施應用探究

國家電投集團安徽電力有限公司 黃延飛

我國在逐步推進城市化、工業化建設過程當中，對于電力能源的需求也逐步上漲，此時，對電氣工程自動化技術提出了更高的要求。為了能夠充分適應新能源發電下的節能環保需求，在新一輪能源革命中，應高度重視能源供給的平衡發展，以節能環保理念利用電氣工程自動化技術加以開發應用，對新時期能源資源的合理利用具有重要意義。

1 新能源開發中電氣工程自動化的有效節能技術

某公司在新能源開發中電氣工程自動化的有效節能技術如下。

1.1 光伏發電技術

一般新能源光伏發電中的發電量計算公式如下：K=Sm×L×Ji×h，式中：K表示為光伏發電的實際電量；Sm表示為太陽能電池板的實際面積；L則表示為光照實際強度；Ji則代表了太陽能發電中電池板所具有的轉換效率；并且h表示為光照時間。作為一種利用太陽能光伏發電的全新技術，該類技術在我國應用較早，因此在科學技術的高速發展之下，形成了較為成熟的技術應用體現。我國現階段以發展建設了大規模的光伏發電系統，并且在光伏發電技術加以應用的過程當中，形成了更為完善穩定的產業鏈條。通過上述公式對光伏發電廠的實際發電量加以計算，能夠清晰直觀地掌握在光伏發電過程當中的具體資源獲取程度。

在光伏發電中的電氣工程自動化技術，主要是以自動化的光伏發電系統為主，通過太陽能電池板、蓄電池、控制器以及逆變器等設備元件，構成了基于自動化的光伏發電系統，在各項設備協調運行之下，滿足光伏發電的自動化控制需求。正如實際發電情況而言，通過控制器調節太陽能電池板的角度，利用太陽能電池板收集太陽能能源，并借助于逆變器進行電能轉換，隨后向蓄電池加以傳輸，由蓄電池完成對電能的儲存。作為主要的動力能源，通過蓄電池以及逆變器完成太陽能的轉化與儲存，將會形成更加鮮明有效的控制方法。

基于電氣自動化的光伏發電系統，利用控制器以及逆變器對整體發電系統的傳輸結構加以控制，從而根據控制器終端對公共電網狀態起到相應的管理作用。能夠根據當地電網的實際應用情況進行合理的電能輸送，避免在新能源電能開發過程中，由于電網資源運行輸出數據計算失誤造成能源浪費。現階段，光伏發電技術在我國民用領域較為常見，主要是以太陽能熱水器以及小型光伏發電裝置為主。各城市中，通過在屋頂搭設電池板，使用太陽能發電裝置，實現低成本公共用電。隨后，與電力系統以及傳輸管線相互連接，向公用電網以及各用戶用電終端進行電腦傳輸，進而構成了基于區域范圍內的家庭式光伏供電，一定程度上實現了電力能源的有效節約。

1.2 風力發電技術

風力發電技術也是某公司在新能源發電中的另一常見使用技術，而風力發電技術的發電量計算應按照表1中的內容展開對比，其為我國最大風力發電設備下的發電量統計數據，因此在風力發電設備的使用過程中應對比這一數據檢驗風力發電的實際效果[1]。

表1 風力發電量標準對比表

作為一種典型的可再生能源，風力發電技術是通過風力帶動發電機轉動，從而將動能轉換為電能。利用風力發電技術，則是通過風能吹動發電設備扇葉轉動，形成機械能，隨后帶動發電機轉換為電能。在風力發電中利用的電氣工程自動化表現，主要是通過構成風力發電機的自動系統，包括定子、轉子、發電機、塔架以及自動化控制系統。在轉子結構中，結合我國一般風力發電機進行研究，發現多使用3～5個以上的槳葉構成。風力發電機最終的輸出功率與效率將會受到槳葉的數量與形狀影響。我國現階段的風力發電機一般按照12m/s的風速加以計算額定功率。基于不同風速狀態下風力發電機將會形成不同的功率輸出變化，此時構成了功率曲線。

電氣工程自動化技術的應用，為我國風力發電提供了更加良好的發展前景。在電氣工程自動化中，通過利用數據采集、設備運行、監控設備以及測量調節等自動化預警功能，為風力發電廠構建了基于遠程監控的自動化體系。在這一過程當中，使用UNO計算機作為數據網關，使用該數據網關能夠平衡風力發電裝置處于惡劣運行環境下的無故障時間，并且構成更為緊湊的平臺，滿足風力發電的使用需求。通過在風力發電系統當中搭建以太網上位信息管理接口，此時為風力發電系統創建了自動化的現場控制層應用[2]。

借助以太網接口以及PLC主控制通信，促使風力發電自動化控制系統能夠自動監測風力發電設備的運行狀況，并自動完成數據采集、設備監控以及各項參數調節等功能。同時，另一以太網接口與風力發電廠的監控中心服務器相連接，從而利用工業以太網將現場采集的數據信號，以及控制信號向服務器終端進行傳遞。利用這樣的電氣工程自動化控制系統，則能夠在風力發電過程中形成更加科學有效的管理表現。針對風力發電設備在運行過程中出現各項故障問題，均能夠及時有效地加以解決，從而避免風力發電能源浪費。在風力發電廠當中，廣泛應用具有良好的應用前景，展現出充分的節能優勢。

1.3 地熱能源應用技術

地熱能源同樣也是新能源主要開發方向之一。開發地熱能源能夠實現對綠色環保，低碳可持續發展的清潔能源應用需求。截至2020年年底，我國已開發出超過4億m2的淺層地熱能源面積。針對地熱能源的開發應用已經超過了1160萬tce的年替代能源使用需求，使用地熱能源促使我國每年能源資源應用過程中，所產生的二氧化碳含量降低了3000萬t。同時，在發電工程中也廣泛利用到高溫地熱能源。而熱力計算則可以利用有機朗肯循環為例，公式如下：Qeva=mwf×（h1-h4），式中：Qeva表示為地熱發電的實際量；mwf表示為地熱井的工質流量；h1與h4分別表示為地熱鉆井的最高點與最低點。

當前，使用地熱能源發電是通過鉆井獲取地下高溫熱流體作為能源進行發電，在經過發電之后，剩余地熱流體重新向地下回灌。一般情況下而言，通過鉆井所獲取的地熱流體分為干蒸汽汽水混合物熱水等三種不同狀態。而根據流體性質選擇的地熱能發電系統，可包括四種不同類型。分別為一、二次閃蒸蒸汽熱力系統、干蒸汽熱力系統以及雙工制熱力系統[3]。利用地熱能發電具有良好的節能表現，通過采集地下熱能向電能加以轉換，則能夠有效起到降低其余資源能耗的有效作用。首先來講，應挖掘地熱鉆井。在一般地熱能發電過程當中，會創建眾多不同的生產井口，因此應連接生產井，隨后分離生產井所采集的蒸汽向汽輪機加以輸送。

地熱流體采集系統包括汽輪發電機組以及生產井，在地熱能發電過程當中所應用到的電氣工程自動化節能技術表現之一，就是在汽輪發電機組中的自動化應用。包括在管網設計、汽水分離器設計、自動輸水器配置以及井口選型設置等相應內容當中，均可利用自動化技術加以處理。通過創建自動數據采集系統，分析生產井在采集能源過程中的熱水能源與蒸汽能源占比狀態，從而設定科學合理的分離參數，由自動輸水系統完成汽水分離，隨后向汽輪機加以傳遞。

完成自動化處理，確保汽水分離更為精確，避免浪費地熱能源從而為汽輪發電機組提供源源不斷的地熱能資源。我國現階段所創建的地質能發電站總裝機容量能夠達到28.18MW，其中以西藏洋馬井為例，共創建了7臺超過3MW的二級擴容機組以及1臺進口3.18MW機組，同時配備一臺超過1MW裝機容量的單級擴容機組，借助于這樣的前沿技術設備，能夠為地熱發電提供更加強大的技術支撐。

2 某公司新能源開發中電氣工程自動化的有效環保技術

2.1 變壓器選擇設計

在新能源的開發應用過程當中，電氣工程自動化同樣也需要注重對變壓器的合理選擇。變壓器對于電氣工程自動化而言具有重要影響作用，包括在不同線路設備中轉換電流、電壓以及功率等，促使變壓器自身在運行過程中也需要消耗較多能源。因此，通過對變壓器復合材料加以優化設計，則能夠促使變壓器在運行過程中達到更加良好的節能環保作用。結合實際而言，考慮到變壓器運行公式：壓器功率=輸出電壓×輸出電流單相變壓器功率由用電總功率×120%獲得(效率按80%計算)，三相變壓器功率計算如下(以相電壓220V、線電壓380V為例)：Qji=1.732×Aji×Vji=3×Aji×Vhi，式中：Qji表示為三相變壓器的額定功率；Aji表示為額定電流參數；Vji則表示為變壓器額定線電壓；Vhi表示為額定相電壓。

考慮到這樣的額定功率，電流以及電壓參數要求等，因此對變壓器進行電氣工程自動化節能設計，應注重對絕緣材料的合理挑選，包括銅、硅、鋼等材料應符合相應設備的使用需求，按照完善設計標準，保障變壓器具有良好技能表現。考慮到在新能源開發過程中電氣自動化節能環保需求，在變壓器設計時，在其使用范圍內使通信設備進行自動連接，并強化變壓器與部分人員與設備之間的有效連通作用，從而解決信息參數采集缺失所帶來的損失。或是使用銅材料作為變壓器，配電柜與配電線的材料，此時降低磁密度，促使變壓器在空載過程中的能耗有效減少。

2.2 無功功率補償

在新能源開發中，利用電氣工程自動化技術可能會產生能源消耗與無功功率，此時利用控制電壓的方式則能夠有效降低無功功率的產生。并且與此同時，在開發新能源技術的過程當中，利用電氣工程自動化補償無功功率損失，則能夠形成更加良好的節能表現，促使電力使用平衡，節約電費成本。利用電氣工程自動化技術對電氣容量進行自動計算，從而通過參數設計當達到既定電氣容量標準之后，則可以自動切換投切開關。進而利用自動化技術，分析計算電容與自然功能。同時，綜合我國現階段各種新能源發電廠的實際應用，為了避免在電能生產過程中造成過度無功補償，則利用電氣工程自動化技術，采用模糊投切方式，能夠保持電率平衡，實現對無功功率的合理補償。

2.3 提升配電技術水平

在新能源的開發過程當中，利用電氣工程自動化節能技術，應注重配電技術水平的合理優化提升。作為驅動各行業設備使用的先決條件，電力能源的重要性不言而喻。而在電氣設施的使用建設過程當中，應進一步滿足設備需求，同時關注使用者的切實生產要求，配置電氣工程自動化裝備的過程當中，應考慮各項機械設備傳輸電力能源時所產生的節能與安全表現。要求電氣設備均符合各行業的生產需求，并適應新能源開發中的穩定性要求，因此創建自動化技術能夠便于對電氣系統展開更加高效便捷的管控工作。

針對配電線路在使用過程當中的強度與安全性能需求，利用電氣工程自動化技術可自動采集線路熱能與負載參數。經過自動計算分析對比標準線路運行狀態下的條件，檢驗當前配電線路是否處于安全運行狀態。若出現異常數據，則能夠第一時間加強預警，從而對配電線路進行優化改造，確保配電線路在電氣工程中能夠形成更加合理的運行表現。

3 結語

近年來，新能源開發是我國面臨資源緊缺局勢下的重要舉措，而注重新能源開發下的電氣工程自動化技術應用則能夠達到更加合理的節能環保表現。例如，風能發電、光伏發電以及地熱能源發電中，利用工程自動化技術展現出卓越的節能優勢，同時也可以利用無功功率補償、提升配電技術水平、科學合理選擇變壓器的方式，滿足當前階段的新能源建設節能需求，從而為社會今后的綠色環保發展提供堅實基礎。