風力發電電氣控制技術及應用研究

芮寧科

摘要：對于風力發電電氣控制技術來說，在實踐階段中對于電能轉換要求非常高。因此為了達到風力發電系統的運行要求，本文結合筆者多年工作實際，對電力發電電氣控制技術要點進行研究。希望通過相關分析后，可給類似工程提供借鑒。

關鍵詞：風力發電;電氣控制;技術;應用

引言

21世紀全球對能源問題非常重視，在實踐中如何采取有效的方式獲取電能滿足新能源發展需求，是非常關鍵的一項內容。風力發電是新能源方式之一，在實踐階段中能夠將風能合理利用轉換為電能，可以減少傳統發電形成的能耗問題。但是在風力發電系統中，受到技術因素、環境因素的影響，能源消耗問題還是存在，因此必須要綜合利用電氣控制技術，優化系統運行效果，保證電能供給量能滿足實際需求。

1風力發電及電氣控制技術概述

1.1風力發電

顧名思義風力發電主要是利用風能實現電能轉換的一種方式。風力發電具備環保性、節能性，通過風能的合理利用達到緩解能源緊張、控制環境污染等問題。就我國目前現狀看來在風力發電研究中我國最近幾年以來得到了一定的成績。但是在獲得相關成績的過程中，也遇到了相關的問題，即是如何實現高能的能量保恒，提升發電效率問題。故而，在風力發電中需要對電氣控制技術進行研究，通過有效的技術應用滿足風力發電需求。

1.2電氣控制技術

對于電氣控制技術主要是聯合多種元件方式，滿足控制需求，能夠將系統的可靠性和安全性提升。就目前現狀來說電氣控制技術在風力發電建設領域中得到了良好的效果。但是在具體應用時需要針對風能的利用效率進行考慮，做好風力發電效率的考量，做好電氣控制系統的控制范圍。由于風力發電系統的運行環境較為惡劣，在電氣控制層面需要考慮實際需求，做好預期和現實差距的控制，保證系統的運行效果能得到提升。

1.3風力發電機組

風力發電機組主要作用在于風能轉變為機械能，而后通過機械能轉換為電能，風力發電機組的構成包含代行發電機、風輪系統、控制系統。按照風力發電機的特征可知在風力發電機組應用過程中其主要的目標在于：其一，保障機組的安全運行，能夠達到風能的轉換需求，并且在并網之后有效的利用電能;其次通過利用信息技術對機組的運行參數以及狀態管理，對機組的運行狀態進行優化;第三可以優化機組的運行功率，通過不同技術的聯合應用，達到有效的控制目標。

2風力發電中電氣控制技術實際應用

在風力發電系統中，電氣控制技術的應用可以將發電機組的運行效率提升，對于不同類型的電氣控制技術來說其功能、作用方式存在差異性。對如下常見的電氣控制技術進行分析。

2.1定槳距失速

就目前現狀而言風力發電發展難點主要停留在設備不夠完善層面，在風力發電系統建設的過程中，由于將主要精力放在合理功能上面，對于輔助功能的作用不夠重視，導致電氣控制難度增加。因此，在該項工作開展時需要嚴格的按照規范要求，做好電氣控制技術的利用，提升風力發電系統的運轉能力。定槳距失速在結合傳統技術以及現代技術后，其效果得到了強化，能給系統運行軌跡奠定穩固基礎。系統運行效率自然也得到提升。一般情況下處于工作狀態之下的發電機組，采用的運行方式為并網運行方式，只有穩定性強才能將發電機組的效果發揮出來。而該技術的應用主要是依托構造葉片系統的功能，給控制機組功率的目標奠定了穩定的渠道，但是由于系統具備一定的復雜性，很多無用功能會消耗，導致運行機組的效率下降。故而在往后研究中需要針對此類問題進行優化改善。

2.2變槳距技術

對于風輪發電機組來說，其輸出功率在一定范圍內與利用率有著密切的聯系，輸出功率大小直接關系到發電最終效果。在實踐中變槳距技術出現，可以將機組風速功率控制，能夠利用漿葉角度轉換的方式對風能進行綜合利用，由于變槳距技術在應用過程中可以確定輸出功率以及風能的平衡點，減少扇葉帶來的沖擊荷載問題，提升了系統的運行能力。

對于該技術來說在應用時雖然能夠將風能發電穩定性問題解決，但是由于本身的結構特點，在發電的環節中需要應用到的耗能比較大，導致機組的運行效率下降。變槳距技術應用范圍不是很廣，因此在往后的研究中需要對變槳距技術進行優化，使其能夠擴大應用范圍。

2.3變速風力技術

一般來說人為因素以及自然因素會給風力發電帶來一定的影響，針對自然因素來說通常是難以避免的，通常情況下，風力發電站的選址在海拔高度比較高的區域，其目的在于得到更多的風量，但是由于地理位置的差異性很容易出現設備故障現象。在相比之下，人為因素則是可以控制的，人為因素主要體現在電氣控制工作存在違規操作等方面，給后續工作開展造成了很大的影響。因此，為了切實的將風力發電效率提升，在此背景下變速風力技術被提出來且得到了廣泛的運用。該技術核心內容在于可以按照風速為基礎，調整風電機組的狀態，保證發電頻率效果。同時在不同風速背景下，電機的運轉狀態通常會具備差異性，若想要獲得較大的能源，則會給效率造成影響，此時需要通過對風輪轉速進行全面的調整、控制。

2.4混合失速技術

風能源屬于可再生能源，合理的利用風能實現能源節約是非常重要的一項內容。但是由于風能具備穩定性差，無法大量儲能的因素存在，給風能利用造成了一定的影響。但是通過電氣控制技術的出現，可以對風力發電進行全面控制，讓風能作用發揮出來。最近幾年隨著科學技術的出現，混合失速技術在風力發電中得到了廣泛的應用，該技術又稱之為主動時速技術，具備變槳距技術、距漿失速等特點，需要從距漿角度出發，對風能以及風速進行全面控制實現高效的能源控制效果。當然該技術也存在一定的局限性，例如受到失速的影響功率輸入受到波動導致控制效益下降。故而在往后的研究中需要加大力度做好全面的技術優化，提升技術的控制范圍、性能使其滿足工況需求。

2.5電機變流裝置

針對直驅式風力電機來說其采用的控制技術主要以變速恒頻方式為主，通過該技術的應用能夠實現無功補償利用效果，可以捕獲很大的風能，從發電機輸出層面來看電能穩定性也得到提升。在該技術應用時其元件包含以下內容：其一，主要以出口交流轉向直流輸出的交流器;其二，實現直流合理控制的控制器;其三，按照系統需求調整電網直流的變流器。

但是從技術層面分析變流裝置技術應用重點則體現在以下幾個方面：首先按照風力模型的不確定性作為基礎，通過魯棒控制技術優化機組運行性能;其次可以按照機組的實踐情況對控制方式進行優化使其能夠達到外部環境需求;最后可以通過自動診斷的方式對冗余技術加以應用，提升系統的可靠性以及穩定性。

3結論

綜合以上敘述，對于風力發電而言，在實踐階段中，合理的利用電氣控制技術，能夠將風能向電能進行轉換，提升轉換效率還可以提高系統的穩定性，所以在往后的研究中，需要對風力發電電氣控制技術的應用范圍，以及優化內容進行研究，從而提高電氣控制技術的應用效果。

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