風力發電電氣控制技術及應用

楊秋利

摘要：風力發電電氣控制技術在提高風能轉化為電能的效率，提高其穩定性中發揮著重要的作用，必須加強相關技術的優化與開發工作，促進風力發電電氣控制技術的發展。鑒于此，本文主要分析風力發電電氣控制技術及應用。

關鍵詞：風力發電;電氣控制;應用

中圖分類號：TM76 ? ?文獻標識碼：A

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、風力發電的現狀問題

2.1、風力發電系統設備不完善

根據現狀來看，許多風力發電系統的建設較為注重核心功能設備的安裝，

對于一些輔助性功能的設備存在一定疏忽，導致許多功能作用無法得到充分發揮，這種復雜動態也不利于風力發電系統的電氣控制作業。同時，我國風力發電系統模型主要分為非線性模型和線性模型，其中非線性模型具有極高的復雜性，相比線性模型還存在著較高的不成熟型，不利于電氣控制工作的有效展開。而線性模型的應用方向適用于傳統風力系統，通過提高風能捕捉量對發電機的重要屬性進行調節和控制，這種方法具有一定的簡單性，但是其工作范圍和工作環境存在一定局限性，而且傳統的電氣控制技術已經無法滿足于風力發電系統的發展需求，極大阻礙著風力發電系統的持續發展。

2.2、外界因素的不利影響

在風力發電系統的運行過程中，除了發電設備自身的故障問題會影響到發電系統的穩定運行，還存在著諸多外界因素的不利影響，主要包括有自然因素和人為因素。就自然因素來說，一般風力發電系統的建設都處于高水平面的地理環境，這些地方的溫度、大氣壓、雷雨以及濕度等自然因素的變化較為極端，不僅會影響到風力發電系統的穩定運行，在很大程度上也會造成風力發電系統的損壞，嚴重影響到風力發電系統的正常運行。就人為因素來說，風力發電系統的控制工作具有較高的復雜性和專業性，若是工作人員不具備相應的專業能力和工作意識，在實際工作中很容易出現違規操作或疏漏操作，不僅無法有效保證風力發電系統的安全性能，也會造成諸多的不利影響，甚至是直接導致風力發電系統的故障問題。

3、風力發電電氣控制技術的應用

3.1、變槳距發電技術

在風力發電的過程中，如果用于風力發電的機組出現輸出功率不高的問題，風能的利用率因此也會下降，對發電的效果造成極大的影響，控制風力發電機組的風速功率顯得尤為重要，而變槳距發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，穩定性較差成為了新的需要解決的問題，失穩問題的出現，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。

3.2、定槳距失速發電技術

一般在發電機組的設置過程中都要進行并網，這對于發電機組的穩定運行有著決定性的影響作用，為了提高發電機組的作用率，我國技術人員研發除了定將失速發電技術，并將這項技術應用到實際的風力發電系統中，使傳統發電技術和新型發電技術得到有效結合運用，最大化確保了風力發電系統的運行軌跡。同時，定槳距失速發電技術的主要目的就是控制發電機組的功率，這就反映出定槳距的本身構建極為復雜，而且還存在著高重量和大體積等情況，在這種情況下就無法保證發電機組的運行效率，所以在一些風力等級較高的風力發電系統中并未采用這項技術，而這也是技術人員的重要研究方向。

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。

3.3、主動失速發電技術

這一技術整合了定、變槳失速風力發電技術，因此又稱作混合失速發電技術，根據風速的變化、風向的變化對槳距角進行合理的調整，實現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，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。

3.4、變速風力發電技術

變速風力發電技術的主要目的就是針對風力發電機的原有恒速進行影響和控制，根據不同風速控制風力發電機的運行情況，以此保證恒定發電頻率。由于風力發電機會受到風速變化的影響，為保證風力發電機的運行效率就要根據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性，從而有效確保風能能量。這種技術代表著風力發電的發展方向，恒速發電技術將成為風力發電的核心技術。

總之，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。

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