風力發(fā)電電氣控制技術及應用

梁森

摘要：隨著經(jīng)濟的發(fā)展，能源問題越來越突出，為了有效緩解能源壓力，人們加大了對新型能源的研究與開發(fā)力度，其中風能作為新型清潔能源之一，顯示出了極大的應用價值。風力發(fā)電電氣控制技術日趨成熟，并逐步得到應用，因此，探究風力發(fā)電電氣控制技術及應用有著重要的現(xiàn)實意義。

關鍵詞：風力發(fā)電；電氣控制技術；應用

經(jīng)濟的發(fā)展造成了能源消耗過快、污染加劇，為了改變這一現(xiàn)狀，研發(fā)新型能源迫在眉睫，如今新型能源正在人們的生產(chǎn)生活中發(fā)揮著重要的作用，其中風力發(fā)電電氣控制技術頗具代表性，電氣控制技術對風力發(fā)電廠的運行穩(wěn)定有著直接的影響，為此本文對風力發(fā)電電氣控制技術及應用進行分析，以期提高風力發(fā)電的應用價值。

一、風力發(fā)電和電氣控制技術簡介

風力發(fā)電就是把自然界的風能轉換成電能，對于風能的利用其實很早就開始了，它是一種蘊量巨大、清潔環(huán)保的可以再生的能源，這對目前能源緊張、污染嚴重的的現(xiàn)狀而言，是極其難得的，將其利用到發(fā)電過程中，不僅實現(xiàn)了資源節(jié)約的目的，還達到了環(huán)境保護的效果，因此頗受世界各國的重視，在我國也得到了較快的發(fā)展，但是風力發(fā)電最大的問題是它的可靠性還不是很強，這與風力發(fā)電受環(huán)境、氣壓、氣溫等自然條件的影響是分不開的，所以為了解決這一問題，將電氣控制技術應用到風力發(fā)電中，利于提高發(fā)電的可靠性。電氣控制技術將多個電氣原件進行組合，借助其控制某個對象或某些對象，以使被控的設備在運行時能夠更加安全、可靠。目前，這一技術在發(fā)電領域得到了較好的應用，使得發(fā)電的整個運行過程得到了較強的控制，成效十分顯著。

二、風力發(fā)電的現(xiàn)狀

（一）風力發(fā)電系統(tǒng)的設備還不夠完善

主要表現(xiàn)在很多風力發(fā)電系統(tǒng)在建設時，比較重視起核心功能的設備，而忽視了起輔助功能的設備，造成諸多功能作用得不到充分的發(fā)揮，影響其發(fā)電，同時也不利于電氣控制作業(yè)。非線性模型復雜性極高，技術運用還不夠成熟，電氣控制工作受其阻礙，而線性模型雖已成熟，但工作范圍和環(huán)境都有局限性，傳統(tǒng)的電氣控制技術滿足不了風力發(fā)電的需求，對風力發(fā)電的持續(xù)發(fā)展不利。

（二）風力發(fā)電受外界因素的不利影響

一方面是自然因素，這是不可避免的，通常情況下，風力發(fā)電都會選擇高出水平面的地理環(huán)境，提高風力發(fā)電的效果，但這也就使風力發(fā)電的運行會受大氣壓、溫度、雷雨等自然因素的影響，這些自然因素變化較為極端，不但穩(wěn)定性受影響，還會使發(fā)電設備受到損壞，另一方面是人為因素，風力發(fā)電電氣控制工作需要工作人員有較強的專業(yè)能力和工作意識，因為這是一項復雜性和專業(yè)性較高的工作，工作人員素質達不到，操作要么違規(guī)，要么疏漏，不僅安全性能無法保證，還會直接導致故障問題，影響其發(fā)電。

三、風力發(fā)電電氣控制技術的應用

（一）變槳距發(fā)電技術

在風力發(fā)電的過程中，如果用于風力發(fā)電的機組出現(xiàn)輸出功率不高的問題，風能的利用率因此也會下降，對發(fā)電的效果造成極大的影響，控制風力發(fā)電機組的風速功率顯得尤為重要，而變槳距發(fā)電技術的應用就是專門解決這一問題的，通過槳葉角度的改變，確保風力發(fā)電機組在風速過高的時候得到有效的控制，進一步提高風能的利用率。另外，隨著科學技術的發(fā)展，變槳距的扇葉在制造時所用的材料更加輕便，使得扇葉的重量有所降低，整體重量隨之下降，對應的沖擊荷載也下降了，這樣的做法在運行中降低了事故發(fā)生的幾率，控制工作變得相對容易了很多，但是也帶來另一個問題，那就是變槳距在運轉中，穩(wěn)定性較差成為了新的需要解決的問題，失穩(wěn)問題的出現(xiàn)，需要投入大量的人力物力，增加了人力和物力資源的消耗，相信隨著不斷提升的電氣控制技術水平，這一問題終有一天會得到緩解，甚至是妥善的解決。

（二）定槳距失速發(fā)電技術

這一技術的應用有效結合運用了傳統(tǒng)發(fā)電技術和新型發(fā)電技術，更好的確保了風力發(fā)電系統(tǒng)的運行軌跡，有效提高其的穩(wěn)定性。因為在發(fā)電過程中發(fā)電機組需要并網(wǎng)進行工作，這對發(fā)電機組的穩(wěn)定運行提出了更高的要求。定槳距失速發(fā)電技術借助葉片比較復雜的構造實現(xiàn)對發(fā)電機組功率的控制，同時葉片還存在重量大、體積大等情況，這都要使得在發(fā)電的過程中，消耗大量的無用功，對發(fā)電機組的運行效率極為不利，使運行效率無法得到保證，這一技術的應用受到了很大的限制，只能在風力等級低的小風環(huán)境中應用，在風力等級高的大風環(huán)境中還沒能得到應用，這也成為了以后重要的研究方向，拓寬其應用范圍。

（三）主動失速發(fā)電技術

這一技術整合了定、變槳失速風力發(fā)電技術，因此又稱作混合失速發(fā)電技術，根據(jù)風速的變化、風向的變化對槳距角進行合理的調整，實現(xiàn)對風能捕捉量的控制和風速的控制，能量轉化效率極高，風力發(fā)電的運行效益得到了很高的保障。但在實際應用中，失速問題頻頻出現(xiàn)，這就導致功率輸出受到不同程度的影響，對電氣控制極為不利。加強技術改進勢在必行。

（四）變速風力發(fā)電技術

變速風力發(fā)電技術的主要目的就是針對風力發(fā)電機的原有恒速進行影響和控制，根據(jù)不同風速控制風力發(fā)電機的運行情況，以此保證恒定發(fā)電頻率。由于風力發(fā)電機會受到風速變化的影響，為保證風力發(fā)電機的運行效率就要根據(jù)實際情況調整相關的風輪轉速指標，并注重輸出功率的平穩(wěn)性，從而有效確保風能能量。這種技術代表著風力發(fā)電的發(fā)展方向，恒速發(fā)電技術將成為風力發(fā)電的核心技術。

四、結語

風力發(fā)電電氣控制技術在提高風能轉化為電能的效率，提高其穩(wěn)定性中發(fā)揮著重要的作用，必須加強相關技術的優(yōu)化與開發(fā)工作，促進風力發(fā)電電氣控制技術的發(fā)展。

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