風力發電電氣控制技術及應用研究

劉曉強

摘要：風能作為一種干凈清潔的新能源，隨著經濟技術的發展，單一的火力發電已經不能滿足社會的發展，為了社會的可持續發展，迫切需要研發新能源。已經被用作發電技術的很重要的一種。下面分析分析風力發電的現狀、發電電氣控制技術和應用研究，期望能提供一些參考價值。

關鍵詞：風力發電，控制技術，應用

世界上的能源有很多，歸結起來分為兩大類，一類是可再生能源一類是不可再生能源，礦物能源歸為不可再生能源比如石油、煤炭，而風能再屬于可再生資源。以前，人類主要利用礦物能源來進行生活和生產，后來隨著科學技術的發展，我們也有了可再生資源供我們使用。近年來，由于人類追求發展，不注意生態環境的可持續發展，大氣層遭到破壞，石油煤炭等礦物能源開采量逐漸減少，我們也不得不尋求新的可再生資源來代替傳統的只用礦能資源來進行生活和生產發展。風力資源取之不盡用之不竭，不僅可以緩解礦物能源瀕臨枯竭問題，還可以改善環境惡化問題。

1.風力發電的現狀

風能作為一種可再生能源，清潔無污染，在某些地方已經做到了推廣普及，但是風能也有一定的缺點。比如，風能無法存放，只能立即使用，而且風力發電的穩定性較弱，優點則是沒有污染，取之不盡。由于風能的不穩定性和不能儲存這些特性，我國在研究風力發電技術的過程中遇到了很多的問題。因為風的大小速度和方向隨機變化，我們無法具體掌握，并會導致負荷和電能發生變化，結果就會對電網質量和電能產生較大的影響。假使電網規模偏大，就會降低電能質量;假使電網規模偏小，則電力穩定性又會下降。風力發電系統模型分為兩類，一類是線性模型另一類是非線性模型[1]。線性模型相對簡單，多數與傳統的控制方法配合，通過調節設備的屬性來捕捉更多的風能。在工作范圍、環境等都和非線性模型有很多的不同。傳統的控制方法，無法滿足現階段風力發電的各種需求，同時阻礙了風力技術的發展。

2.風力發電技術中的現代控制技術

2.1增益調度控制技術

通過增益調度控制技術能夠將常規性的設計控制方式擴展成非線性時變系統方式，其在非線性時變系統的控制方法中被廣泛使用。風力技術發展越來越趨于成熟，增益調度控制方法也逐漸流行起來，與線性參數變化模型相互配合，簡化了增益調度控制技術中控制器的設計，同時降低了成本，提高了效率。現在好多的實際工程中已經成功運用了該技術。

2.2模糊控制技術

模糊控制技術是目前相對研究較多、技術較為成熟的一種智能控制技術，它的本質是非線性控制技術的一種。模糊控制技術不用數學建模，根據系統的實際輸入輸出結果設計控制器。利用模糊控制技術設計的控制器抗干擾能力強，魯棒性強和一些參數變化對實際控制結果影響細微，特別適用于非線性時變系統和滯后等偏復雜系統的控制。所以在現在的風力發電系統中，使用模糊控制技術比較多。

2.3神經網絡控制技術

人工神經元通過自學習，高度自適應，自組織相關神經元組成神經網絡，以此進行控制的技術就是神經網絡控制技術，這種技術可以控制很多系統，不僅能提高設備的容錯性，還能提高設備的魯棒性。不過由于神經網絡都是有多個神經元組成，神經元內部結構復雜，訓練神經元消耗時間長，無法更好的進行實時控制。所以一般用于實時性要求不高的場合，比如風速預測、功率預測和辨識模型等場合。

3風力發電電氣控制的應用研究

3.1變速電力發電應用

利用傳統風力發電的同時必須保持風速恒定不變，如果風速變大或變小，則發電機狀態也會相應的進行改變，以此來適應風速，這就使得發電頻率的穩定性能大幅提高，這就是變速電力發電的基本原理。如果風速較大，發電效率和發電質量都會受到影響，如果風速較小，那么輸出功率穩定性就會降低，所以要及時調整風輪轉速，以期發電機運行狀態和風速變化趨近同步。我國地理跨度大，南方北方東部西部，風速強弱和變化規律都不同，恒速發電無法滿足不同地理地區的發電需求，所以要利用變速電力發電去滿足需求。

3.2變槳距發電技術應用

風力發電過程中，必須保證風力發電機的發電功率，如果功率不夠，就會影響發電質量和發電效率，影響發電效果，同時降低了風能的利用率。由此可見，在風力發電機使用過程中，如何控制風速功率就顯得非常重要，變槳距發電技術應運而生。變槳距發電技術更方便控制設備機組發電的秘籍就是轉動設備改變槳距的角度，這種技術在風速較高時候設備也能適應，更好的提高了風力發電的利用率。科技的發展帶動了設備的升級換代，現在的發電機組扇葉在降低質量的同時也提高了質量，設備的整體重量變輕，荷載沖擊也相應變低。變槳距發電技術的使用，能夠有效的降低發電機組運行中可能出現的意外事故的概率，控制工作就變得比較容易。只有投入大量人力資源和物力資源，才能在發電機組運轉的過程中通過變槳距來提高發電效率，使發電機組的穩定性不至于降低。這就造成了人力資源和物力資源的大量損耗，希望隨著科技的發展，這個問題能夠更好的解決。

3.3定漿距失速發電技術應用

傳統發電技術滿足不了社會的發展，新型發電技術又不是很成熟，二者有機結合起來就是定槳距失速發電技術的核心。該技術在提高風力機組設備發電的運行質量的同時，也提高了設備系統的穩定性。發電機組并網進行發電工作，就得需要更強的設備穩定性。不過設備葉片重量過重，葉片體積又大，發電過程中，就浪費許多的無用功，降低了設備運行效率。定槳距失速發電技術只有在風力等級低的場合中，才能讓發電機組操作人員使用定槳距失速發電技術。如果風力等級高，該技術就不適合使用了。

結束語

綜上所述，為了社會的可持續發展，發電技術不能全部依賴于火力發電，必須嚴加重視可再生能源的開發利用。我國地大物博，各種地勢地貌都具備，這就給風力發電帶來了巨大優勢，風力發電尤為重要。風能的利用，可以降低礦物能源的消耗，能夠推動電力行業的健康發展，還能大力促進國家經濟的發展。積極的運用風力發電電氣控制技術，提高風力發電的質量和效率，為社會的可持續發展做貢獻。

參考文獻

[1] 包磊. 風力發電電氣控制技術及應用研究[J]. 電子技術與軟件工程， 2020（20）：2.

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[3] 陳濟穎. 風力發電電氣控制技術及應用研究[J]. 中國戰略新興產業， 2019（38）.

[4]石磊. 風力發電電氣控制技術及應用實踐[J].? 2020.