風力發電機及風力發電控制技術

王 超

(國電電力甘肅新能源開發有限公司，甘肅 酒泉 735000)

0 前言

資源、能源的龐大消耗是擺在人類發展面前的巨大問題，在我國，快速發展一度導致了嚴重的環境污染問題，經過長時間的治理才最終得到了令人滿意的結果，而目前面對能源的短缺，新時代如何更好地利用清潔能源，是發展的重要課題[1]。風力發電技術在我國多年的攻關下取得了較大的發展，開始成為清潔能源的重要組成部分，本文將闡述目前我國應用的風力發電技術以及風力發電的控制技術，并分析其中的優勢，對未來的發展進行展望，為我國的風力發電事業提供理論支持。

1 風力發電機

風力發電技術是應對未來能源危機的重要手段，以其通過對自然能源的利用帶來的清潔能源受到全球的重視。傳統的風力發電機主要是壟型異步發電機、有刷雙饋發電機以及同步發電機等傳統發電機。

而如今，技術的發展和進步使得風力發電機的種類也多了起來，如今的風力發電技術不斷進步，使得風力發電機也逐漸呈現出多元化的特點，例如新型的無刷雙饋異步發電機、永磁無刷同步發電機等等。這樣的新型發電機在結構上更加簡化，并且提升了運行效率，使風力發電機對能源的利用率得到了提高，結合先進的風力發電控制技術，在如今的風力發電領域開始逐漸推廣使用。

2 風力發電控制技術分析

2.1 H∞魯棒控制技術

H∞魯棒控制技術是以Hardy空間作為理論依據的，借助個性別指數才能夠實現對無窮范數的最大優化，使控制器具有強大的魯棒功能。H∞魯棒控制能夠實現從護理多變量角度出發，借助科學的數學邏輯，避免建模過程中出現的誤差[2-3]。在風能激勵的情況下，H∞的相應范數最小，系統的輸出能夠被控制在一個十分穩定的范圍內。對風力發電機組而言，H∞魯棒控制技術十分重要，如果風向和風速并不穩定，而且頻繁改變，就可通過H∞魯棒控制原理來控制變速恒頻的風力發電系統，實現系統對風能的快速跟蹤，以最大限度地提高風能利用效率和捕獲風能的效率。

2.2 模糊控制技術

模糊控制技術是風力發電控制技術領域當中在智能方面具有一定代表性的技術。模糊控制技術的技術理論是模糊推理和語言規則，是新時代開創的高級控制技術，這種技術在應用過程中，其模糊推理的技術理論使其不會受到線性因素的影響。應用模糊控制技術的風力發電機系統在過去常規技術的基礎上進一步提升了風能的利用效率，并且實時追蹤最大功率，同時，在變速恒頻方面也頗有優勢。借助模糊控制技術多方面的優點，目前，在該技術的發展過程當中開始逐漸嘗試融入人工智能等先進技術，帶動該技術的智能性得到進一步地提升。

3 風力發電控制技術的發展前景

3.1 海上風電場技術

內陸地區的風力資源受到很多條件的制約，如地形環境、天氣氣候等，相較于內陸地區，海上環境的風力資源十分豐富，而且對于風力發電來說十分重要的風向問題也很好解決，海上的風向更加穩定，環境較為單一，不會對發電穩定性造成太大的影響，因此，海上風電場的建設是未來發展的重要方向。但目前在海上風電領域很多技術還沒有得到有效地解決，例如風電系統保護技術、海上風電場協調控制技術、海上風電場運輸技術，因此，在這些重要問題得到解決之后，海上風電場將會成為風力發電的重要來源。

3.2 最大風能的捕獲技術

使風力發電機的轉速達到理論最大值是目前技術領域研究的主要方向，為了在保持最大轉速的同時能夠保持風力發電機的穩定性，就要持續、實時地進行并網開關調節。持續地調整發電機的扭轉功率和槳距是風力發電機在運行過程中獲得最大運轉效率的主要手段，只有這樣才能讓風力發電技術迅速發展。

3.3 大容量的風電系統

目前，電力資源是維持社會運轉的基本能源，人們對電力資源的需求量也在不斷增加，風力發電系統當中重要的設備便是大容量的風電系統。要使電力能夠最大程度地存儲，使風力發電機發揮最大的試用效率，使電力資源能夠真正地得到有效使用，為風力發電帶來最大的經濟效益。但大容量的風電系統是橫亙在目前風電研究領域的一大難題，難度較高，但是如果該技術得到了突破，將會帶動風力發電行業向前邁進一大步。

4 結語

本文簡要闡述了風力發電機以及風力發電技術，強調了風力發電控制技術對于風力發電系統的重要性，同時，對目前熱門、新興的風力發電控制技術做了分析，并展望了未來風力發電的發展方向。總體來看，目前阻礙風力發電的主要因素還是技術，很多技術難關沒有被攻克，導致風力發電技術不能帶來更多的經濟效益，也無法提供更多的清潔能源，希望通過本文的總結和闡述，能夠為風力發電的技術突破帶來一些理論參考。