風力發電電氣控制技術及應用實踐

張建軍

摘 要：在國內全面推進可持續發展的政策背景之下，風能作為新型清潔能源，其現實價值不言而喻。現今國內不少單位與科研機構已經開展了對風力發電電氣控制技術的深入研究，并且已經趨于成熟，在實踐中已然得到了較為廣泛的應用。為此，本文從風力發電電氣控制技術的概述入手，對相關技術的應用實踐進行了簡要分析，以期能夠為業界同仁相關工作的開展給以一定的理論參考。

關鍵詞：風力發電；電氣控制；應用實踐

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.161

風能作為現今主要的新型清潔能源之一，雖然有著較為廣泛的應用價值，但是在其應用過程中也需要克服較多的難點。由于風力發電是一個持續性的過程中，且風速、風向等都不可能長時間為此在恒定狀態，故其發電質量多會存在一定的問題。再加上風能應用相關技術依舊有待進一步開發，所以其在現實中的應用仍然存在不小的局限性，為此應當將電氣控制技術與風力發電技術進行有機整合，以此進一步提高風力發電的應用價值。

1 風力發電電氣控制技術概述

就現實情況來看，風力發電與其他發電模式相比存在較強的不穩定性，很容易受外界各類因素的影響，例如風速、風向、大氣壓強、溫度等等，所以在電氣控制技術應用的過程中，應當以此入手，進一步克服外界因素對風力發電過程的干擾。另外，為提高風能發電的效率，必須對各類風能發電設備對風力的利用效率進行系統的分析，提高其能量的轉化率。例如我國在綜合考慮風力發電葉片荷載、穩定性及其風能利用率的基礎之上，將風力發電機的葉片長度范圍設定在60至100m范圍之內，轉化效率極高。此外，由于風力發電設備運轉的環境大多都較為惡劣，所以在設備檢修與維護上如果單純的依賴人力完成相關操作顯然是不現實的，為此，應該合理融入遠程遙感控制技術等，以此全面提高風力發電過程電氣控制的實際成效。

2 風力發電電氣控制技術及其應用實踐

早在多年以前，國內就已經開始了對風能利用的相關研究，但其具體應用仍然是采取示范的形式進行，并未形成規模。在1990年以后，我國才開始了風力發電廠的規模化建設，在此之后我國風力發電技術研究進入了高速發展時期，現今已然衍生了較多的風力發電電氣控制技術，并且已經得到了廣泛實踐應用，其主流控制技術如下所示。

（1）定槳距失速風力發電技術應用實踐。為處理好風力發電機組在運轉過程中必須并同的現實問題，上個世紀后期，我國相關人員已經在傳統風力發電技術的基礎之上，研究出了定槳距失速風力發電技術，有效提高了風力發電過程的穩定性。該技術在實際應用的過程中，需要實現對其風力發電機組的功率進行限定，其葉片的構造相對比較復雜，且有一定的重量。該技術的在風力發電過程中的應用，雖然有效解決了發電過程的穩定性問題，但是由于其本身結構的限制，在發電的過程中需要消耗大量的無用功，機組的運作效率大多不高，所以該技術現今大多應用于級數較低的小風環境之中。而就該技術的發展來看，必須處理好功率限制問題，以此提高拓寬其應用范圍。

（2）變槳距失速風力發電技術應用實踐。該技術在風力發電過程的應用能夠有效解決原本風力發電機組輸出功率不高的現實問題，能夠通過改變原本葉片傾角的方式，提高風能的利用效率。另外，該技術的應用可以以更換材料的方式進一步降低原本扇葉的重量，這不僅可以降低其所做無用功的比例，還可以降低對應的沖擊荷載。但是，由于該技術減輕了設備的質量，所以其在變槳距運轉的過程中，很有可能出現失穩問題，在其后期維護過程中也需要花費大量的人力物力資源，但伴隨著國內電氣控制技術水平的不斷提升，該問題必然會逐漸得到緩解。

（3）主動失速風力發電技術應用實踐。主動失速發電技術也可以稱之為混合失速風力發電技術，該技術實現了上文所述定、變槳失速風力發電技術的有機整合，能夠根據風速以及風向的變化合理調整槳距角，有著極高的能量轉化效率。但是，該技術在應用的過程中極有可能出現較為嚴重的失速問題，會在一定程度上制約功率的輸出，顯然是不利于其發電過程電氣控制的。對此，必須切實加強對該技術的改進工作，以此全面發揮該控制技術的現實價值。

（4）變速風力發電技術應用實踐。該技術基于變速運動原理，能夠打破電機原有恒定速度運轉對風能轉化效率的影響，進而其發動機組能夠根據風力的變化及時調整其運轉速率，可以有效提高發電過程的穩定性。該技術的應用，能夠使發電機組運轉速率實現動態化的轉變。比如在風數等級較高時，能夠根據有效實現對風輪轉速相應指標的高效控制，這就可以避免由于功率過大所導致的過電壓問題，可以進一步保障其電機組運轉的穩定性。而在風速等級較低的情況下，其能夠根據風力特征，通過調整漿角等方式，盡可能的實現對風力的捕捉，進而保障其實際需求。該技術的應用打破了傳統單一模式電氣控制的束縛，提高了風力發電過程中電氣控制的實際成效。由此，不難得出，變速風力發電必然是未來風力發電的重要發展方向，我國相關人員也需要注意這一點，以此保障該類技術的應用效果。

3 結語

綜上所述，根據全球能源供給現狀，必須加強對新型清潔能源的開發。而就風力發電來看，為提高其電能轉化效率，提高其發電過程中的穩定性，必須從風力發電電氣控制技術入手，并結合其應用實踐過程中所存在的問題，切實落實對相關技術的優化與開發工作，進而發揮出該技術經濟價值與社會效益的同時，為風力發電電氣控制技術的發展打下堅實的基礎。

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