風力發(fā)電技術(shù)與功率控制策略

廖蘭蘭

摘要：與傳統(tǒng)能源相比，風能的開發(fā)利用不僅成本低，而且環(huán)境安全。最重要的是風能是一種可再生能源。風能的開發(fā)利用主要是風力發(fā)電。在實際工作中，風力發(fā)電機的利用率相對較低，因此專家們一直在不斷研究提高風力發(fā)電利用率的技術(shù)。

關(guān)鍵詞：風力發(fā)電技術(shù);功率控制;策略分析研究

1風力發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀

近年來，隨著科學技術(shù)的不斷進步，風力發(fā)電技術(shù)的應用越來越廣泛。風力發(fā)電應用原理：通過風力發(fā)電設備，將溫差產(chǎn)生的氣流轉(zhuǎn)化為電能。具體來說，風力驅(qū)動風車的葉片旋轉(zhuǎn)，葉片軸與速度表連接以促進速度增加，動能轉(zhuǎn)化為機械能驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。風力發(fā)電具有以下特點：風力發(fā)電技術(shù)裝機規(guī)模逐年增加，風力發(fā)電應用比例逐年增加;風力渦輪機的功率不斷增加;海上風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)正在商業(yè)化。海上風力發(fā)電干擾因素少，風速高且穩(wěn)定，發(fā)電量大。風力發(fā)電可以通過發(fā)電機組有效地進行;風力發(fā)電的前期投資較高，但運行成本較低。在全球范圍內(nèi)，風力發(fā)電市場發(fā)展迅速，風力發(fā)電在發(fā)電行業(yè)中占據(jù)了重要地位。目前，市場上風力發(fā)電機組的設計技術(shù)存在很大差異，突出的差異主要體現(xiàn)在發(fā)電系統(tǒng)與風力發(fā)電機組的組合上。電機轉(zhuǎn)速隨風速增加，以最大限度地提高風能利用率，并確保有功功率和無功功率均處于可控狀態(tài)。

2風力發(fā)電技術(shù)的基本發(fā)電原理

風力發(fā)電主要是將風能轉(zhuǎn)化為機械能進行基本發(fā)電，然后將機械能轉(zhuǎn)化為電動能。在實際工作過程中，風會帶動風車風機葉片旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)過程中，利用加速機來加速風機葉片的轉(zhuǎn)速，從而有效地促進發(fā)電機發(fā)電。風力發(fā)電過程中使用的設備統(tǒng)一稱為風力渦輪機，可分為三部分：風力渦輪機、發(fā)電機和塔架。將風能轉(zhuǎn)化為機械能的最重要方式是風輪，它由兩個或多個螺旋槳形狀的葉片組成。當葉片受到風的影響時，葉片上會產(chǎn)生空氣動力來轉(zhuǎn)動風輪。為了確保風輪始終與風向?qū)R以獲得最大功率，在實際使用中，有必要在風輪后面安裝一個類似于風向標的尾舵。風力渦輪機的塔架是支撐整個渦輪機、方向舵和發(fā)電機的框架。在設置風塔高度時，必須考慮地面障礙物對風速的影響以及實際環(huán)境中風機葉片的實際直徑，以確保風塔高度滿足風機實際工作的要求。發(fā)電機的主要功能是當風輪受到風的影響時產(chǎn)生恒定的速度，然后增速器將其傳輸給發(fā)電機，使其均勻運行，最后發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)換為電能。一般來說，小型風力發(fā)電系統(tǒng)具有較高的發(fā)電效率，但這種發(fā)電機不僅由一個發(fā)電頭組成，而且是一個具有一定科學技術(shù)水平的系統(tǒng)，包括系統(tǒng)中的發(fā)電機和變流器。一般來說，風力渦輪機由機頭、轉(zhuǎn)子、機尾和葉片組成，每一個都有其作用。風力渦輪機的葉片主要受風的影響，并通過機頭轉(zhuǎn)化為電能，發(fā)電機的尾部確保葉片始終朝向風向，以獲得最大風力，風力渦輪機的尾部扭轉(zhuǎn)提供了保障工作，通常用在轉(zhuǎn)子上的是永磁體或勵磁體，電能是通過定子繞組電阻切斷磁場線產(chǎn)生的。

3風力發(fā)電功率控制策略

3.1風機變槳距控制

在風力發(fā)電中，根據(jù)風力機的葉片和輪轂，風力機的安裝結(jié)構(gòu)可分為定槳距風力機和變槳距風力機。定槳距風力機是一種安裝在輪轂上的固定葉片，在工作過程中，葉片角度不會發(fā)生變化。在變槳距風力機的實際應用中，必須解決葉片功率的自動調(diào)節(jié)和風力機的制動功能。具體性能如下：（1）變槳距風力機采用葉片與輪轂之間的非剛性連接方式，使葉片在工作中可以通過槳距進行調(diào)整，葉片與輪轂之間的角度可以根據(jù)風速進行調(diào)整。在實際工作中，無論風速如何變化，葉片和輪轂始終保持最佳角度，這可以提高風力發(fā)電的輸出功率。（2） 當風力過大，無法切斷風力渦輪機的風速時，它將自動停止工作。當風機停止工作時，葉片可以保護風機免受損壞。

3.2風電機組的偏航控制

風力機的偏航控制是風力機控制系統(tǒng)的重要組成部分。偏航控制系統(tǒng)可以與風機協(xié)調(diào)，使風機處于逆風狀態(tài)，從而大大提高風機的功率效率，保證風機運行的安全性。風力機的偏航系統(tǒng)分為主動偏航系統(tǒng)和被動偏航系統(tǒng)。風力機的偏航控制系統(tǒng)可以在風力變化時更好地調(diào)節(jié)風力機，使風力機始終處于風向正前方，從而最大限度地捕獲風能，極大地提高風力機的功率輸出。

3.3風力渦輪機控制

在風力發(fā)電技術(shù)的功率控制中，風力發(fā)電機組可以控制功率輸出。大多數(shù)風力渦輪機使用雙饋異步風力渦輪機。雙饋異步發(fā)電機最大的優(yōu)點是可以根據(jù)風速的變化進行適當?shù)恼{(diào)整，保證風力發(fā)電機始終處于最佳運行狀態(tài)，這對提高風能利用率有很大幫助。同時，在雙饋異步風力發(fā)電機的運行過程中，通過控制輸入電流參數(shù)，在保持定子輸出電壓和頻率不變的基礎(chǔ)上，調(diào)整電網(wǎng)的功率因數(shù)，以保證風力發(fā)電機的系統(tǒng)穩(wěn)定性。

4中國風力發(fā)電的前景

近年來，我國風電產(chǎn)業(yè)整體水平不斷提高，取得了可喜的成績。然而，由于起步較晚，與其他先進國家相比，中國的風力發(fā)電技術(shù)仍有很大的進步空間。技術(shù)落后、體制不健全、成本控制等問題嚴重制約了我國風電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前，電價體系仍需完善，這嚴重影響了投資者的收益。然而，高電價也間接增加了電力保護企業(yè)的壓力，這對它們的長期發(fā)展非常不利。因此，有關(guān)主管部門應高度重視體制改革，完善電價體系及相關(guān)配套措施，為發(fā)電行業(yè)提供良好的發(fā)展機遇，在滿足風力發(fā)電需求的基礎(chǔ)上，盡可能緩解電力企業(yè)的壓力。隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，對電力的需求日益增加，而可利用的能源也越來越緊張。在這種背景下，新能源的現(xiàn)實意義不言而喻。風力發(fā)電等環(huán)保能源的應用受到了社會的廣泛關(guān)注。有關(guān)部門要加強風電宣傳推廣，全面貫徹落實黨中央精神，順應現(xiàn)代能源發(fā)展趨勢。

結(jié)論

目前，越來越多的人認識到風力發(fā)電的重要性，并不斷加強風力發(fā)電技術(shù)的研發(fā)和改進。未來，風電技術(shù)的建設成本將逐步降低，并將逐步向海上轉(zhuǎn)移。在風力發(fā)電推廣過程中，為了擴大風力發(fā)電規(guī)模，有必要不斷改進和完善風力發(fā)電技術(shù)，從而提高風力發(fā)電效率。在控制風機功率的過程中，相應的技術(shù)人員需要調(diào)查風機的實際工作環(huán)境，不斷優(yōu)化和改進風機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而有效提高風電設備的穩(wěn)定性和效率。

參考文獻

[1]王珊珊.風力發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].電子技術(shù)與軟件工程，2017（04）：238.