楊秋利

摘要：風力發(fā)電電氣控制技術在提高風能轉化為電能的效率，提高其穩(wěn)定性中發(fā)揮著重要的作用，必須加強相關技術的優(yōu)化與開發(fā)工作，促進風力發(fā)電電氣控制技術的發(fā)展。鑒于此，本文主要分析風力發(fā)電電氣控制技術及應用。

關鍵詞：風力發(fā)電;電氣控制;應用

中圖分類號：TM76 ? ?文獻標識碼：A

1、風力發(fā)電現(xiàn)狀分析

眾所周知，風能是新時期大力推進的新型清潔能源，其優(yōu)點有目共睹，但也具有不可避免的局限性。它的優(yōu)點主要是沒有污染，永遠不會衰竭;但其局限性也較大，比如風力發(fā)電的穩(wěn)定性比其他發(fā)電方式弱，且風能不能儲存，只能實地采取。因此，在我國風力發(fā)電的發(fā)展過程中也遇到了不少問題，主要問題是對電能、電網(wǎng)質(zhì)量的影響較大，因為風的速度和方向變化隨機。這種隨機性會引起負荷和電能發(fā)生一系列變化。如果電網(wǎng)的規(guī)模較小，其穩(wěn)定性多多少少也會受到影響;但如果電網(wǎng)規(guī)模較大，就會影響到電能質(zhì)量。不僅如此，我國目前各大風力發(fā)電所的使用設備也有著不容忽視的局限性，它們的特性一般較為復雜，所以無法對其進行有效的風力發(fā)電控制。更重要的是，我國目前有兩種風電系統(tǒng)的模型，分別是線性模型和非線性模型。線性模型一般與傳統(tǒng)的控制方法相結合，它要想實現(xiàn)最大量風能捕獲，就要調(diào)節(jié)發(fā)電機的相關屬性，這種方法是較為簡單的。但與非線性模型相比，線性模型在工作范圍、環(huán)境等多方面都有很大的不同。如果采用傳統(tǒng)的控制方法，就無法滿足風力發(fā)電過程中的各項需求，也就會阻礙我國風力發(fā)電的發(fā)展。

2、風力發(fā)電的現(xiàn)狀問題

2.1、風力發(fā)電系統(tǒng)設備不完善

根據(jù)現(xiàn)狀來看，許多風力發(fā)電系統(tǒng)的建設較為注重核心功能設備的安裝，

對于一些輔助性功能的設備存在一定疏忽，導致許多功能作用無法得到充分發(fā)揮，這種復雜動態(tài)也不利于風力發(fā)電系統(tǒng)的電氣控制作業(yè)。同時，我國風力發(fā)電系統(tǒng)模型主要分為非線性模型和線性模型，其中非線性模型具有極高的復雜性，相比線性模型還存在著較高的不成熟型，不利于電氣控制工作的有效展開。而線性模型的應用方向適用于傳統(tǒng)風力系統(tǒng)，通過提高風能捕捉量對發(fā)電機的重要屬性進行調(diào)節(jié)和控制，這種方法具有一定的簡單性，但是其工作范圍和工作環(huán)境存在一定局限性，而且傳統(tǒng)的電氣控制技術已經(jīng)無法滿足于風力發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展需求，極大阻礙著風力發(fā)電系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展。

2.2、外界因素的不利影響

在風力發(fā)電系統(tǒng)的運行過程中，除了發(fā)電設備自身的故障問題會影響到發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，還存在著諸多外界因素的不利影響，主要包括有自然因素和人為因素。就自然因素來說，一般風力發(fā)電系統(tǒng)的建設都處于高水平面的地理環(huán)境，這些地方的溫度、大氣壓、雷雨以及濕度等自然因素的變化較為極端，不僅會影響到風力發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，在很大程度上也會造成風力發(fā)電系統(tǒng)的損壞，嚴重影響到風力發(fā)電系統(tǒng)的正常運行。就人為因素來說，風力發(fā)電系統(tǒng)的控制工作具有較高的復雜性和專業(yè)性，若是工作人員不具備相應的專業(yè)能力和工作意識，在實際工作中很容易出現(xiàn)違規(guī)操作或疏漏操作，不僅無法有效保證風力發(fā)電系統(tǒng)的安全性能，也會造成諸多的不利影響，甚至是直接導致風力發(fā)電系統(tǒng)的故障問題。

3、風力發(fā)電電氣控制技術的應用

3.1、變槳距發(fā)電技術

在風力發(fā)電的過程中，如果用于風力發(fā)電的機組出現(xiàn)輸出功率不高的問題，風能的利用率因此也會下降，對發(fā)電的效果造成極大的影響，控制風力發(fā)電機組的風速功率顯得尤為重要，而變槳距發(fā)電技術的應用就是專門解決這一問題的，通過槳葉角度的改變，確保風力發(fā)電機組在風速過高的時候得到有效的控制，進一步提高風能的利用率。另外，隨著科學技術的發(fā)展，變槳距的扇葉在制造時所用的材料更加輕便，使得扇葉的重量有所降低，整體重量隨之下降，對應的沖擊荷載也下降了，這樣的做法在運行中降低了事故發(fā)生的幾率，控制工作變得相對容易了很多，但是也帶來另一個問題，那就是變槳距在運轉中，穩(wěn)定性較差成為了新的需要解決的問題，失穩(wěn)問題的出現(xiàn)，需要投入大量的人力物力，增加了人力和物力資源的消耗，相信隨著不斷提升的電氣控制技術水平，這一問題終有一天會得到緩解，甚至是妥善的解決。

3.2、定槳距失速發(fā)電技術

一般在發(fā)電機組的設置過程中都要進行并網(wǎng)，這對于發(fā)電機組的穩(wěn)定運行有著決定性的影響作用，為了提高發(fā)電機組的作用率，我國技術人員研發(fā)除了定將失速發(fā)電技術，并將這項技術應用到實際的風力發(fā)電系統(tǒng)中，使傳統(tǒng)發(fā)電技術和新型發(fā)電技術得到有效結合運用，最大化確保了風力發(fā)電系統(tǒng)的運行軌跡。同時，定槳距失速發(fā)電技術的主要目的就是控制發(fā)電機組的功率，這就反映出定槳距的本身構建極為復雜，而且還存在著高重量和大體積等情況，在這種情況下就無法保證發(fā)電機組的運行效率，所以在一些風力等級較高的風力發(fā)電系統(tǒng)中并未采用這項技術，而這也是技術人員的重要研究方向。

我們從中可以看出，該技術的一項非常重要的目的就是進行功率限制，因此，其自身的構造較為復雜，且體積和質(zhì)量較大，即使可以達到限制功率的目的，整個機組的運行效率也難以得到保證。所以，在這項工作的推進過程中，它的一項主要工作就是進行功率限制。功率限制主要是通過復雜的葉片結構以及較大的質(zhì)量來實現(xiàn)的。但這無疑會對發(fā)電機組的整體運行效率造成影響，在風力級數(shù)較高的地區(qū)當中，這項技術還沒有得到廣泛應用。所以，在將來的風力發(fā)電電氣控制技術中，我們要考慮如何才能在風力較大的地區(qū)運用這項技術。

3.3、主動失速發(fā)電技術

這一技術整合了定、變槳失速風力發(fā)電技術，因此又稱作混合失速發(fā)電技術，根據(jù)風速的變化、風向的變化對槳距角進行合理的調(diào)整，實現(xiàn)對風能捕捉量的控制和風速的控制，能量轉化效率極高，風力發(fā)電的運行效益得到了很高的保障。但在實際應用中，失速問題頻頻出現(xiàn)，這就導致功率輸出受到不同程度的影響，對電氣控制極為不利。加強技術改進勢在必行。

3.4、變速風力發(fā)電技術

變速風力發(fā)電技術的主要目的就是針對風力發(fā)電機的原有恒速進行影響和控制，根據(jù)不同風速控制風力發(fā)電機的運行情況，以此保證恒定發(fā)電頻率。由于風力發(fā)電機會受到風速變化的影響，為保證風力發(fā)電機的運行效率就要根據(jù)實際情況調(diào)整相關的風輪轉速指標，并注重輸出功率的平穩(wěn)性，從而有效確保風能能量。這種技術代表著風力發(fā)電的發(fā)展方向，恒速發(fā)電技術將成為風力發(fā)電的核心技術。

總之，現(xiàn)如今，科技無界限，電氣控制技術已經(jīng)越來越廣泛地應用于風力發(fā)電行業(yè)。近年來，國家政策大力推進新能源建設，風力發(fā)電的相關項目也逐漸發(fā)展起來。但風電行業(yè)是一個比較復雜的行業(yè)，要想獲得高效率的收益，電氣控制技術在風力發(fā)電行業(yè)中的重要性也就隨之顯現(xiàn)。風能是一種新型能源，我們應該仔細考慮如何提高風力發(fā)電的整體效益。由此可見，研究風力發(fā)電電氣控制技術的發(fā)展對目前我國的新能源發(fā)展有著極其重要的意義。

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