电气自动化在新能源发电中的关键技术分析

电气自动化在新能源发电中的关键技术分析

王宪林

黑龙江天粤科技有限公司，黑龙江省哈尔滨市 150000

摘要：在新能源的开发过程中，电气工程自动化技术扮演着实现节能环保目标的关键角色。这项技术的应用不仅优化了新能源的发掘与使用，还提升了配电技术的水平，减少了能源的消耗，并确保了电力供应的可靠性和稳定性。面对能源匮乏和气候变化的挑战，新能源发电，特别是太阳能和风能，已经变为关键的解决方案。尽管这些能源的输出存在不稳定和间歇性的问题，对电力系统的稳定性与可靠性带来了新的考验，但电气自动化技术在这一挑战中起到了至关重要的作用。它通过提升发电效率、降低运营成本以及推动可持续发展，为新能源的广泛采用提供了坚实的技术支撑。

关键词：电气自动化；新能源发电；关键技术

引言

国际社会正致力于寻找利用可再生能源的途径，以取代传统的化石能源和其他不可再生能源。在这一领域，风能和太阳能发电技术得到了广泛地推广和应用，成为可再生能源技术发展的佼佼者。全球范围内，这两种技术的应用已经取得了显著的成就，为推动能源转型和实现可持续发展目标作出了重要贡献。

1、新能源发电概述

新能源发电是指利用新技术开发和利用的可再生能源进行发电的过程，主要包括太阳能、生物质能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能等。这些能源形式不仅来源广泛，而且对环境的保护有积极作用。新能源发电的崛起与全球对环境保护的重视和节能减排的倡导密切相关。随着技术的进步，新能源发电的成本也在快速下降，这是其快速发展的另一重要推动力。从全球角度来看，新能源发电量在近年来有显著增长。新能源发电的快速发展也带动了相关产业的发展。例如，光伏发电主要包括硅料硅片、光伏电池组件、逆变器、光伏辅材、光伏加工设备等细分行业。风电则主要包括风电零部件和风电整机两个细分行业。这些细分行业的市场规模和投资价值都在不断增长。总体来说，新能源发电的发展对于全球能源结构的转型具有重要意义，不仅有助于减少对化石能源的依赖，还能促进环境保护和可持续发展。随着技术的不断进步和成本的持续下降，新能源发电有望在未来成为主流的能源形式[1]。

2.电气自动化控制系统的设计原则

2.1设计原则概述

在设计电气自动化控制系统时，必须遵守一系列核心原则，以确保系统的效率和可靠性。第一，系统必须遵循集成性原则，这意味着系统的各个组件——包括传感器、控制器、执行机构等——需要无缝地结合在一起，共同构成一个和谐一致的工作整体。第二，模块化设计原则要求系统具有出色的可扩展性和适应性，以便未来能够轻松地进行升级和维修。第三，用户友好性原则要求系统的操作界面清晰直观，使用户能够轻松地进行管理和控制。最后，经济性和效益最大化原则强调成本控制和资源的最优利用，以实现最高的经济效益。这些原则对于创建一个高效、稳定且易于维护的自动化控制系统至关重要，它们不仅为系统设计提供了基本指导，还确保系统能够适应不断变化的技术和市场条件。

2.2系统可靠性、安全性和效率性的重要性

（1）信赖性：在电气自动化控制系统的设计中，信赖性是最重要的考量因素。一个值得信赖的系统应当能够稳定持久地运作，降低故障和停机的频率，确保生产过程的连贯性和产品品质的统一性。为了实现这一点，系统必须具备自我诊断和错误容忍的能力，以便在遇到硬件故障或软件错误时能够有效应对。（2）效能性：效能性涉及系统性能和资源使用效率。一个高效的电气自动化控制系统应当能够显著提升生产效率，同时减少能源和原材料的消耗。这不仅能够增强企业的经济收益，还能对环境保护做出积极贡献[2]。

3.风能发电系统中的电气自动化

3.1风力发电机的控制

在风能转换为电能的过程中，风力发电机的控制策略起着至关重要的作用，它直接影响着风力发电机的工作效率和稳定性。控制策略包括最大功率点跟踪控制、风速调节控制和转速限制控制等。其中，最大功率点跟踪控制是最常用的方法，旨在确保系统安全运行的同时，尽可能提升风力发电机的发电效率。为了进一步优化风力发电机的性能，研究人员还提出了控制策略的改进方案。例如，在实施最大功率点跟踪控制时，通过预测风速来调整转速，这样可以提升风力发电机的发电效率；而在风速调节控制方面，应用模糊逻辑控制器能够有效解决风速调节和功率稳定性问题。通过采用集成控制系统，可以将风力发电机、变流器、逆变器和网络连接器等组件相互连接，实现对整个系统的综合监控和管理，进而优化控制策略，以达到更高效、更稳定的风力发电效果。

3.2预测和监测

在风能发电系统中，准确的预测和严密的监测是实现高能量产出的重要手段。利用数据分析和监控系统，系统管理员能够实时掌握系统的运行状况，并对风速进行预测，从而优化风力发电机的操作和提升电力产出。这样的流程不仅增强了系统的可靠性和维护性，还在多个方面发挥着重要作用：风速预测：通过观察大气状况和风速变化，数据分析能够预先估计风能的产出，并据此调整风力发电机的运行设置。这有助于提升发电效率，并确保电力产出的可预测性。故障诊断：数据分析和监测系统能够识别并报告任何可能出现的问题或故障，使得维护工作可以及时进行，从而减少系统停机的时间。

4.太阳能发电中电气自动化的应用

4.1太阳能光伏发电的安全保障技术

太阳能光伏电站作为一种环保、可持续且高效的发电方式，已经在全球范围内得到广泛采用。随着光伏电站规模的不断增加，其安全性和可靠性的重要性也日益突出。为了保障太阳能光伏发电系统的可靠运行、安全性和稳定性，必须实施一系列安全技术措施。这些技术包括系统设计、设备监控、灾害预防和应急反应等多个方面，旨在提高太阳能光伏发电的安全性。系统设计是确保太阳能光伏发电系统安全的关键第一步。通过精心的系统规划和布局，包括合适的设备选择、组件安装和电气布线，可以有效降低因设计不当而造成的安全隐患[3]。

4.2太阳能光伏发电的监测与预测技术

一个标准的太阳能光伏发电系统主要由太阳能电池板阵列、传输电缆、电力电子转换器、储能设备和负载等组成。这些组件共同构成了一个微电网系统，其中太阳能电池板阵列与储能装置通过控制器和电力电子转换器进行系统的调控和保护。当监测到异常情况，如电压异常升高或降低、电流不平衡等问题时，应立即采取维修或更换措施。通过使用气象部门提供的天气预报和气候信息，可以预测未来的天气状况和气候趋势。结合历史电力消耗数据和预计的负载变化，可以对未来的电力需求进行预估。

5.展望

风能作为一种洁净且可再生的能源，正在全球能源领域中逐渐占据更大的比重。技术进步和资本投入的降低使得风电成为最具成本效益的清洁能源选项之一。预计在未来几年中，风能发电技术将经历飞速的发展和广泛的应用，其装机容量也将继续扩大。此外，风力发电机组的功率也将持续增长。随着风电技术的智能化和数字化转型，其运营和维护的效率将显著提升。利用智能监控系统、互联网技术等工具，风电场能够实现更精确地运作和维护，这有助于提高发电效率并减少成本。风电场还将成为能源互联网的关键部分，与其他类型的清洁能源相辅相成，共同构建一个更加稳固的能源供应网络。

结束语

新能源发电技术将在众多领域获得广泛应用。随着电动汽车、智能家居和数字化工业的日益普及，新能源电力将成为未来能源体系的一个必要组成部分。电气自动化技术为可持续能源的生产和可再生能源的广泛应用提供了重要支撑，为未来能源系统的发展开辟了新的可能性。

参考文献：

[1]宋卓远.110kV变电站电气自动化技术及应用研究[J].科学技术创新，2019(36)：174-175.

[2]吴志浩.110kV变电站电气自动化技术及应用研究[J].建筑工程技术与设计，2018，000(15)：4315，4307.

[3]漆沁雨，张文瑜，李杰.110kV变电站电气自动化技术及应用研究[J].科技风，2018(4)：148.