基于新能源探析电气自动化工程节能设计

基于新能源探析电气自动化工程节能设计

钟凯

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摘要：近几年，在我国工业化进程加速的同时，能源问题也越来越严重。为此，国家提出“化危为机”的新思路，大力推进新能源开发和应用。在这一背景下，这篇文章对电气自动化工程节能设计的原则和需求进行了概括，并在此基础上，将光伏发电技术融入到变电站用电项目中，分别从节能设计思路、安装规模设计、设备选型等方面，详细探讨了新能源与电气自动化工程节能设计的融合应用。

关键词：新能源；电气自动化；原理；设计

引言

电气自动化工程是由机械硬件和软件系统组成的，是由中央处理单元、编程器、输入输出电路、系统程序存储器和电源等组成的一种控制系统。因为电气自动化工程安全性高、环保性强、实用性好，在使用过程中可以实现综合的数字化管理，所以它在许多机电工程中得到了广泛的应用。当前，随着新能源行业的持续升级，新能源的应用领域越来越广，为保证其向高品质方向发展，还需要加强对电气自动化工程的运用，并提高其节能设计水平，使新能源的使用效率得到全面提升，从而提高其综合效益。本文首先介绍了电力自动控制工程中的节能设计原理。

一、.电气自动化系统的节能设计原理

（一）环境友好的设计原理

电气自动化工程的动力源是电能，尽管自动化技术应用到电气工程中，能够更好地控制其电能的消耗，但因为这类工程的规模越来越大，功能越来越多，所需要的传感器、执行器、监测装置等也越来越多，再加上一些电气自动化工程还处在从半自动到全自动的过渡阶段，因此对全生命周期的环境保护设计缺乏足够的了解，将重点放在了源头控制上，很容易忽视了设备自身和传输过程中的能量消耗。此外，对于大部分的电气自动化工程应用主体来说，在进行数字化监测和数据化管理时，都会遇到很多的问题，因此不能实现整体的环保设计。在当今高质量发展的时代背景下，有必要将绿色设计原理与“双碳”的实际要求相结合，以拓展绿色设计原理的运用。

（二）节约型的设计原理

在电气自动化项目中开展节能设计，必须要有成本的投资，如果投资的成本很大，超过了节能设计方案使用后所能得到的收益，那么应用主体就是在赔本的情况下，不会带来任何的收益。因此，在实际设计中，设计者必须严格遵守经济设计的原则，并尽量采用全面预算管理的方式和节能设计方案的最优设计方法，通过从设计到采购，再到安装，然后到试运行，接着维保，到最后正式运行，对硬件、软件、设计、运营和时间等费用进行综合核算，以保证投资和产出的平衡，推动节能设计方案的高效实施。

（三）安全性设计的基本原理

在电气自动化工程的节能设计中，首先要确定的就是安全设计，而安全设计的前提条件就是要保证其安全性。具体地说，电气自动化工程主要在各种机电项目中使用，伴随着机电设备一体化的发展，它的集成化水平也在不断地提高，在使用过程中，它的功耗也会相应地增大，同时，它的运行频率也会有很大的提高，特别是在对老设备进行智能化改造和升级之后，这类问题变得更加严重，如果在进行节能设计时忽视了安全性的原则，那么很可能会导致机电设备出现故障，从而导致它在投入使用之后存在着一些危险，所以，这就需要设计者们严格遵守安全设计的原则。

二、在电气自动化工程中新能源与节能设计的结合

（一）装置规模的设计

当将光伏发电技术并入到变电站用电中时，光伏系统的发电量与其建设面积呈正比关系，所以在实际设计时，需要对其进行匹配的安装规模设计。例如，一座变电所主控大楼的屋顶面积为380平方米，但实际能够安装太阳能电池的有效面积只有270平方米。假定在光伏发电项目所处地区的类似项目中，110 kV变电站站用负载在60 kW上下，当270 m

在2个装机容量下，最大输出功率约为35 KW时，实际需将本地变电所的站用负载再加上附加负载，才能将装机容量扩展至约100 KW。进一步假设，本项目安装区域每日日照3小时，保证30年，按每年365天计算，其总发电量理论上可达93 kW· h。由此可以看出，在将光伏发电与电气自动化工程节能设计结合起来的时候，要对安装规模进行充分的考虑，并对各项电气设备的投入成本进行合理的控制。

（二）仪器的选择和其它

(1)在选择装置时，要对各种蓄电池组的排列方式进行对比，并对换流器的个数、直流输入个数、各部件的连接方式、每路线路的个数、每路最大直流功率等方面进行对比。在无变压器和有变压器的条件下，也要区分开来。比如，在无变压器式逆变器方面，应该按照直流输入、交流输入方面的技术指标进行对比分析。

(2)光伏发电在能量传输的时候，会造成一定的损失，所以在选择变压器的同时，还要考虑到电抗器等耗能较大的设备，以及光源的设计，布局，坡度的控制，负荷的分配等。特别是在对电力系统进行故障诊断时，要与电力系统的自动监控功能相结合，对其进行合理的配置。

（三）建筑节能设计思想浅析

在光伏发电系统应用时，主要有三种系统结构，即并网型、离网型和混合型，在目前的使用中，前两种结构是主要的，这是由于混合型结构使用时的成本投入高，技术要求高。考虑到目前变电站的用电负荷主要是10 kV和380 V变压器，因此，主变的低压侧电源选用10 kV母线作为电源。从安全设计的角度来看，能够满足光伏发电在接入变电站时的安全性要求。对并网型与离网型两种结构进行了进一步的对比，发现离网型的运维管理比较复杂，在实际应用的时候，对于人、机、材、管理的需求都比较多，这会导致运营成本的提高，根据电气自动化工程节能设计中的经济设计原则，应该选择并网型结构。实践证明，在目前光伏发电系统并网结构的应用中，主要有两种方式，一种是集中式，另一种是分布式。在选择集中式并网时，需要光伏电池阵列的朝向与规格保持一致，且在使用时，需要配置单台逆变器。而当系统参数相差较大，阵列布置不同时，则应采用分散并联的模式，并采用多个逆变器配置。从环境保护的角度出发，采用多个逆变器并联后，其功率消耗会相应地增大。同时，在实际的光伏发电系统的安装过程中，大部分的变电站都是以建筑物为基础的，而主控楼的屋顶是比较平坦和规整的，所以，可以很好的满足集中式并网的要求。特别是在接入设计的过程中，有两种情况，一种是太阳能富余，另一种是太阳能缺乏。在前一种情况下，需要选择降压变联合光伏系统供电方案，而在后一种情况下，则应该选择降压变独立供电方案。因此，在满足节能设计的前提下，应该采用集中式接入的设计模式。

结语

在目前日益严重的能源危机中，既要加强新能源的开发和利用，又要加强新能源的开发和利用；另一方面，需要与高质量发展目标相结合，强化新能源与电气自动化工程之间的资源整合，在具有优势互补的条件下，通过节能设计来提升对新能源的使用效率，并将电气自动化工程的应用效果进行扩展。通过以上的分析，我们可以发现在电力自动化系统的节能设计中，存在着许多的前提条件，并且要求比较明确。提出了在电力自动化工程中，应遵循节能设计的原则，以供需平衡为基础，加强新能源在电气自动化工程中的应用。

参考文献

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[2]程敏.节能设计技术在电气自动化工程中的应用[J].产业创新研究,2022(20):142-144.

[3]南艳子,党世红.基于新能源的电气自动化工程节能设计[J].电子元器件与信息技术,2022,6(10):17-20