風(fēng)電電氣工程自動(dòng)化中的問題和解決辦法分析

石良策

五凌電力有限公司 湖南 邵陽 422000

在全球資源枯竭的形勢(shì)下,風(fēng)能作為一種清潔的、可再生的自然資源,被廣泛應(yīng)用到生活和生產(chǎn)中。與傳統(tǒng)的煤、石油、天然氣等資源不同,風(fēng)能屬于一種可再生資源,不會(huì)隨著使用而減少,且我國風(fēng)能資源相對(duì)比較豐富,根據(jù)全國的風(fēng)能資源普查結(jié)果顯示：中國陸地風(fēng)能距離地面10m高度的經(jīng)濟(jì)可開發(fā)量高達(dá)2.53億k W,近海地區(qū)的風(fēng)資源比這一數(shù)據(jù)明顯升高了3倍左右。在這種情況下,隨著風(fēng)能開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展,風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)成為我國繼水電之后的最重要的一項(xiàng)舉措。

1 風(fēng)電電氣工程自動(dòng)化

1.1 風(fēng)電電氣工程自動(dòng)化 風(fēng)力發(fā)電是利用風(fēng)能進(jìn)行發(fā)電。風(fēng)力電氣工程自動(dòng)化,顧名思義就是從電力生產(chǎn)到電力消費(fèi)的每一個(gè)環(huán)節(jié)、每一個(gè)層次中都充分利用了自動(dòng)化進(jìn)行控制。在這一過程中,涉及到了大量的電子信息技術(shù),如：電力電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等。與其他的工程相比較,風(fēng)電電氣工程自動(dòng)化具有較強(qiáng)的復(fù)雜性、綜合性,是電氣信息領(lǐng)域的一個(gè)新興領(lǐng)域。在新的形勢(shì)下,隨著生活、生產(chǎn)用電量的急劇增加。在這種情況下,只有通過電力工程自動(dòng)化,不斷提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率,才能更好推動(dòng)我國經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。

1.2 風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng) 在整個(gè)風(fēng)電電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)中,風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)最為關(guān)鍵,是實(shí)現(xiàn)風(fēng)電工程自動(dòng)化的關(guān)鍵性設(shè)備。通過風(fēng)機(jī)的控制系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)工作進(jìn)行良好的限度,并根據(jù)實(shí)際情況對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié),以最大限度的捕獲風(fēng)能,并在此基礎(chǔ)上保證電網(wǎng)兼容性良好的。一個(gè)風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng),主要包括四部分,即：監(jiān)控系統(tǒng)、主控系統(tǒng)、變槳控制系統(tǒng)、變頻系統(tǒng)。風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)順利與否,直接關(guān)系著風(fēng)電發(fā)展前景。

2 風(fēng)電電氣工程自動(dòng)化中存在的問題

目前,風(fēng)力發(fā)展已經(jīng)在我國得到了廣泛的應(yīng)用,風(fēng)力發(fā)電的能源占比越來越高。但是,在風(fēng)電發(fā)電的過程中,由于風(fēng)能快速發(fā)展、大規(guī)模風(fēng)電機(jī)組的投入運(yùn)行導(dǎo)致負(fù)荷不穩(wěn)定,電網(wǎng)配套跟不上,調(diào)峰能力不匹配等問題,以至于風(fēng)力發(fā)電吸收和消納一直以來不能達(dá)到最佳狀態(tài)。具體來說,我國風(fēng)電電氣工程自動(dòng)化過程中初期,主要存在的問題主要有以下幾方面：其一,電網(wǎng)適應(yīng)性。在大多數(shù)風(fēng)電電氣工程自動(dòng)化中,頻繁脫網(wǎng)現(xiàn)象較為嚴(yán)重,嚴(yán)重影響了風(fēng)力發(fā)電的穩(wěn)定性。而在研究中發(fā)現(xiàn),導(dǎo)致風(fēng)電電氣工程自動(dòng)化出現(xiàn)頻繁脫網(wǎng)的主要原因有：電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)中設(shè)備本身硬件存在一定的缺陷,恢復(fù)期間,整個(gè)系統(tǒng)處于暫太弱生存性；風(fēng)電場(chǎng)的保護(hù)策略、保護(hù)方案無法避免電網(wǎng)波動(dòng)機(jī)組并網(wǎng)要求,以至于風(fēng)電機(jī)組電網(wǎng)適應(yīng)性較差,在電網(wǎng)故障期間惡化電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力。其二,風(fēng)電機(jī)組故障。風(fēng)電機(jī)組故障頻集中表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1)風(fēng)輪故障,在風(fēng)電機(jī)組中,風(fēng)輪負(fù)責(zé)捕獲風(fēng)中的能量,主要由葉片和輪轂組成。在發(fā)電過程中,葉片在氣動(dòng)力、重力和離心力的作用下,常常出現(xiàn)葉片揮舞、葉片擺振故障,湍流容易一起機(jī)組振動(dòng)停機(jī)和設(shè)備故障,山地風(fēng)電尤為明顯。(2)變槳系統(tǒng)故障,變槳系統(tǒng)是風(fēng)電機(jī)組調(diào)整槳葉吸收風(fēng)能的重要組成部分,根據(jù)變槳系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)力的不同,又可進(jìn)一步具體劃分為液壓變槳和電氣變槳。(3)齒輪箱故障,齒輪箱作為傳統(tǒng)雙饋機(jī)組的重要增速傳動(dòng)部件,常見的故障有斷齒、斷軸、齒輪磨損、滲漏油、散熱等故障。(4)變頻系統(tǒng)故障,變頻器作為風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)連接部分,是風(fēng)機(jī)機(jī)組并網(wǎng)和提高電能質(zhì)量的重要組成部分,主要故障原因?yàn)榄h(huán)境濕度、散熱不良造成變頻設(shè)備故障

3 風(fēng)電電氣工程自動(dòng)化中問題的解決措施

針對(duì)風(fēng)電電氣工程自動(dòng)化過程中存在的主要問題,筆者認(rèn)為可從以下幾方面進(jìn)行有效的解決和完善：

3.1 電網(wǎng)適應(yīng)性較差有效解決措施 根據(jù)引發(fā)風(fēng)電電氣工程自動(dòng)化出現(xiàn)脫網(wǎng)的原因,應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：第一,確保風(fēng)電機(jī)組具有優(yōu)秀的低電壓穿越能力。第二,不斷提高風(fēng)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的性能,以有效確保風(fēng)電場(chǎng)的容量、配置與相應(yīng)速率相互滿足。第三,全面提升風(fēng)電機(jī)組對(duì)電網(wǎng)的適應(yīng)性。對(duì)風(fēng)電機(jī)組中的主控定值、電壓保護(hù)等各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的分析研究、優(yōu)化調(diào)整。第四,完善風(fēng)電場(chǎng)匯集系統(tǒng)中小電流接地系統(tǒng)。第五,提高風(fēng)功率預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性,準(zhǔn)確的對(duì)未來風(fēng)況及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的出力進(jìn)行預(yù)測(cè)并上傳調(diào)度,提高風(fēng)力發(fā)電的電網(wǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力；第六,研究布局風(fēng)電場(chǎng)儲(chǔ)能技術(shù),配套儲(chǔ)能設(shè)備,增強(qiáng)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的調(diào)峰能力,提高設(shè)備出力穩(wěn)定性。

3.2 加強(qiáng)風(fēng)電機(jī)組維護(hù)、檢修及診斷 針對(duì)風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行過程中出現(xiàn)的故障問題,除了進(jìn)行故障檢修之外,最重要的是加強(qiáng)風(fēng)電機(jī)組的定期檢修、日常維護(hù)工作及設(shè)備診斷技術(shù),以最大限度降低風(fēng)電機(jī)組的故障發(fā)生率。第一,定期檢修。定期對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行維護(hù)檢修,有效提高整個(gè)風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行效率。第二,日常維護(hù)。在風(fēng)電機(jī)組的日常維護(hù)中,及時(shí)解決設(shè)備存在的隱患及缺陷。第三,設(shè)備診斷技術(shù),在設(shè)備重要位置進(jìn)行在線振動(dòng)監(jiān)測(cè),對(duì)齒輪箱定期做好油樣檢測(cè)及內(nèi)窺鏡檢測(cè)等技術(shù),及時(shí)掌握設(shè)備健康狀況并采取相應(yīng)的預(yù)防措施,保證設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4 結(jié)語

綜上所述,隨著風(fēng)力資源的進(jìn)一步開發(fā),以及風(fēng)電機(jī)組的大規(guī)模運(yùn)行。受到多種因素的影響,風(fēng)電電氣工程自動(dòng)化過程中暴露的問題日益增多,嚴(yán)重影響了風(fēng)電發(fā)電的安全性和經(jīng)濟(jì)性。在這種情況下,必須要針對(duì)性采取有效措施,降低風(fēng)電電氣工程自動(dòng)化過程中故障頻率,有效提升整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率,以最大限度保證社會(huì)生產(chǎn)、人們生活的正常用電。