談風力發電電氣控制技術及應用實踐

李武東

（廣東省風力發電有限公司，廣東廣州510630）

談風力發電電氣控制技術及應用實踐

李武東

（廣東省風力發電有限公司，廣東廣州510630）

隨著科技的日新月異，風力發電技術的發展速度越來越快，電氣控制技術的發展勢頭更是不容小覷。由于經濟全球化的腳步逐步加快，促使我國的國際地位也有了明顯提升，人們的生活水平有了一定的提高，對能源的需求量也在飛速上漲。目前，我國正在努力推進新能源發展戰略，風力發電產業也迎來了全新時代，為了滿足廣大人們日益上升的能源需求，必須將電氣控制技術與風力發電技術相融合。主要闡述了電氣控制技術在風力發電中的具體應用實踐。

風力發電；電氣控制技術；發電機組；現場監控

現如今，科技無界限，電氣控制技術已經越來越廣泛地應用于風力發電行業。近年來，國家政策大力推進新能源建設，風力發電的相關項目也逐漸發展起來。但風電行業是一個比較復雜的行業，要想獲得高效率的收益，電氣控制技術在風力發電行業中的重要性也就隨之顯現。風能是一種新型能源，我們應該仔細考慮如何提高風力發電的整體效益。由此可見，研究風力發電電氣控制技術的發展對目前我國的新能源發展有著極其重要的意義。

在眾多發電方式當中，風力發電與其他方式相比，可靠性較低，它受到周圍環境的影響因素較大，比如大氣壓、溫度、濕度等自然因素。所以，在進行風力發電時，我們必須考慮如何降低自然因素對發電的影響。風力發電效率的一個重要考量指標就是風能利用率。目前，一些規模較大的風力發電葉片廠商會把發電機組的葉片直徑設置在60～100 m，這樣可以最大限度地提高風能利用率。此外，風力發電周圍的環境都很惡劣，專業的工作人員無法及時進行現場監控，所以，難以實現預期效果。為了實現對風力發電的合理監控，我們必須重視風力發電電氣控制的遠程監控。

1 風力發電現狀分析

眾所周知，風能是新時期大力推進的新型清潔能源，其優點有目共睹，但也具有不可避免的局限性。它的優點主要是沒有污染，永遠不會衰竭；但其局限性也較大，比如風力發電的穩定性比其他發電方式弱，且風能不能儲存，只能實地采取。因此，在我國風力發電的發展過程中也遇到了不少問題，主要問題是對電能、電網質量的影響較大，因為風的速度和方向變化隨機。這種隨機性會引起負荷和電能發生一系列變化。如果電網的規模較小，其穩定性多多少少也會受到影響；但如果電網規模較大，就會影響到電能質量。不僅如此，我國目前各大風力發電所的使用設備也有著不容忽視的局限性，它們的特性一般較為復雜，所以無法對其進行有效的風力發電控制。更重要的是，我國目前有兩種風電系統的模型，分別是線性模型和非線性模型。線性模型一般與傳統的控制方法相結合，它要想實現最大量風能捕獲，就要調節發電機的相關屬性，這種方法是較為簡單的。但與非線性模型相比，線性模型在工作范圍、環境等多方面都有很大的不同。如果采用傳統的控制方法，就無法滿足風力發電過程中的各項需求，也就會阻礙我國風力發電的發展。

2 風力發電的電氣控制技術應用分析

2.1 變速風力發電

變速風力發電，顧名思義，就是打破了發電機原有的恒速運動，當風速大小不同時，風力發電機的狀態就會得到改變，這樣一來，就可以根據具體的風速來調整其運行過程中的各種不同狀態，以此得到恒定的發電頻率。運行狀態根據風速的不同改變，當風速較大時，發電質量以及發電效率會受到功率的影響，為了避免功率過大對其產生影響，我們要及時調控風輪轉速的一系列指標；在風速較小時，我們也要力求獲得更多的風能來滿足平穩的輸出功率。更重要的是，我國不同地區的風速的大小是不同的，其變化規律也千差萬別。隨著技術的發展，我們逐步深入了對這一技術的認識。從現如今的發展趨勢看，該技術是未來發展的重頭戲。常見的變速風力發電技術主要有以下幾類，有籠型異步發電機類、永磁發電機類、交流勵磁雙饋型、無刷雙饋發電機類以及磁場調制型等。它們的主要特點是風能轉換效率較高，可以實現較好的柔韌性連接。此外，它們還可以實現對無功功率、輸出功率的獨立調節，調節變槳距的過程也更加簡單，但轉速的運行范圍依然較大，這些特點均可以有效提高發電機組的功率質量。因此，我們要拋棄傳統的恒速發電技術，實行變速發電。這項技術會在我國不同地區的風力發電廠得到廣泛應用，是風力發電電氣控制技術發展中的必經之路。

2.2 混合失速發電

混合失速發電又稱為主動失速發電，槳距角根據具體的情況會有不同的變化，以此來控制不同條件下的風能捕獲量和速度。但這個技術還有很大的上升空間，它的缺點是有可能會導致失速現象的發生，這樣會對整個風力發電的功率造成很大的影響，風力發電廠也更加難以控制其發電效益。所以，電氣控制技術在風力發電的具體應用過程當中，我們要彌補主動失速技術的缺陷，積極改進其不足的地方，從而最大限度地提高風力發電的效益。

2.3 定槳距失速發電

為了解決發電機組運行過程中的并網問題，在1985年，定槳距失速風力發電技術逐步應用于風力發電技術當中。發電機組運行過程中非常重要的一項因素就是定網。為了有效地將其作用率提高，我國技術人員投入了很多的精力，最終將定槳距失速的風力發電技術與實際的風力發電相結合，并將新的發電技術與傳統的風力發電的技術相結合，這樣做可以有效穩定風力發電設備的運行軌跡。我們從中可以看出，該技術的一項非常重要的目的就是進行功率限制，因此，其自身的構造較為復雜，且體積和質量較大，即使可以達到限制功率的目的，整個機組的運行效率也難以得到保證。所以，在這項工作的推進過程中，它的一項主要工作就是進行功率限制。功率限制主要是通過復雜的葉片結構以及較大的質量來實現的。但這無疑會對發電機組的整體運行效率造成影響，在風力級數較高的地區當中，這項技術還沒有得到廣泛應用。所以，在將來的風力發電電氣控制技術中，我們要考慮如何才能在風力較大的地區運用這項技術。

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.18.147

2095－6835（2017）18－0147－03