风力发电电气控制技术及应用孙琪

风力发电电气控制技术及应用孙琪

孙琪1王东2张惟涛3刘德军4

（国华通辽风电有限公司内蒙古通辽市028000）

摘要：经济的发展造成了能源消耗过快、污染加剧，为了改变这一现状，研发新型能源迫在眉睫，如今新型能源正在人们的生产生活中发挥着重要的作用，其中风力发电电气控制技术颇具代表性，电气控制技术对风力发电厂的运行稳定有着直接的影响，为此本文对风力发电电气控制技术及应用进行分析，以期提高风力发电的应用价值。

关键词：风力发电；电气控制技术；应用

风力发电与其他方式相比，可靠性较低，它受到周围环境的影响因素较大，比如大气压、温度、湿度等自然因素。所以在进行风力发电时，我们必须考虑如何降低自然因素对发电的影响。风力发电效率的一个重要考量指标就是风能利用率。我国内目前，一些规模较大的风力发电叶片厂商会把发电机组的叶片直径设置在60—100m，这样可以最大限度地提高风能利用率。此外，风力发电周围的环境都很恶劣，专业的工作人员无法及时进行现场监控，所以难以实现预期效果。为实现对风力发电的合理监控，我们必须重视风力发电电气控制技术的应用。

1风力发电和电气控制技术简介

风力发电就是把自然界的风能转换成电能，对于风能的利用其实很早就开始了，它是一种蕴量巨大、清洁环保的可以再生的能源，这对目前能源紧张、污染严重的的国内现状而言，是极其难得的，将其利用到发电过程中，不仅实现了资源节约的目的，而且还达到了环境保护的效果，因此颇受世界各国的重视，在我国也得到了较快的发展，但是风力发电最大的问题是它的可靠性还不是很强，这与风力发电受环境、气压、气温等自然条件的影响是分不开的，所以为了解决这一问题，将电气控制技术应用到风力发电中，利于提高发电的可靠性。电气控制技术将多个电气原件进行组合，借助其控制某个对象或某些对象，以使被控的设备在运行时能够更加的安全、可靠。目前，这一技术在发电领域得到了较好的应用，使得发电的整个运行过程得到了较强的控制，成效十分显著。

2风力发电的现状问题

2.1风力发电系统设备不完善

根据现状来看，许多风力发电系统的建设较为注重核心功能设备的安装，对于一些辅助性功能的设备存在一定疏忽，导致许多功能作用无法得到充分的发挥，这种复杂动态也不利于风力发电系统的电气控制作业。同时，我国风力发电系统模型主要分为非线性模型和线性模型，其中非线性模型具有比较高的复杂性，相比线性模型还存在着比较高的不成熟型，不利于电气控制工作的有效展开。而线性模型的应用方向适用于传统风力系统，通过提高风能捕捉量对发电机的重要属性进行调节和控制，这种方法具有一定的简单性，但是其工作范围和工作环境存在一定局限性，而且传统的电气控制技术已经无法满足于风力发电系统的发展需求，极大阻碍着风力发电系统的持续发展。

2.2外界因素的不利影响

在风力发电系统的运行过程中，除了发电设备自身的故障问题会影响到发电系统的稳定运行，还存在着诸多外界因素的不利影响，主要包括有自然因素和人为因素。就自然因素来说，一般风力发电系统的建设都处于高水平面的地理环境，这些地方的温度、大气压、雷雨以及湿度等自然因素的变化较为极端，不仅会影响到风力发电系统的稳定运行，在很大程度上也会造成风力发电系统的损坏，严重影响到风力发电系统的正常运行。就人为因素来说，风力发电系统的控制工作具有较高的复杂性和专业性，若是工作人员不具备相应的专业能力和工作意识，在实际工作中很容易出现违规操作或疏漏操作，不仅无法有效保证风力发电系统的安全性能，也会造成诸多的不利影响，甚至是直接导致风力发电系统的故障问题。

3风力发电电气控制技术的应用

3.1变桨距发电技术

在风力发电的过程中，如果用于风力发电的机组出现输出功率不高的问题，风能的利用率因此也会下降，对发电的效果造成极大不良影响，控制风力发电机组的风速功率显得尤为重要，而变桨距发电技术的应用就是专门解决这一问题的，通过桨叶角度的改变，确保风力发电机组在风速过高的时候得到有效的控制，进一步提高风能的利用率。另外，随着科学技术的发展，变桨距的扇叶在制造时所用的材料更加轻便，使得扇叶的重量有所降低，整体重量随之下降，对应的冲击荷载也随之下降了，这样的做法在运行中降低了事故发生的几率，控制工作变得相对容易了很多，但是也带来另一个问题，那就是变桨距在运转中，稳定性较差成为了新的需要解决的问题，失稳问题的出现，需要投入大量的人力物力，增加了人力和物力资源的消耗，相信随着不断提升的电气控制技术水平，这一问题终有一天会得到缓解，甚至是妥善的解决。

3.2定桨距失速发电技术

这一技术的应用有效结合运用了传统发电技术和新型发电技术，更好的确保了风力发电系统的运行轨迹，有效提高设备的稳定性。因为在发电过程中发电机组需要并网进行工作，这对发电机组的稳定运行提出了更高的要求。定桨距失速发电技术借助叶片比较复杂的构造实现对发电机组功率的控制，同时叶片还存在重量大、体积大等情况，这都要使得在发电的过程中，消耗大量的无用功，对发电机组的运行效率极为不利，使运行效率无法得到保证，这一技术的应用受到了很大的限制，只能在风力等级低的小风环境中应用，在风力等级高的大风环境中还没能得到应用，这也成为了以后重要的研究方向，拓宽其应用范围。

3.3主动失速发电技术

这一技术整合了定、变桨失速风力发电技术，因此又称作混合失速发电技术，根据风速的变化、风向的变化对桨距角进行合理的调整，实现对风能捕捉量的控制和风速的控制，能量转化效率极高，风力发电的运行效益得到了很高的保障。但在实际应用中，失速问题频频出现，这就导致功率输出受到不同程度的影响，对电气控制极为不利。加强技术改进势在必行。

3.4变速风力发电技术

变速风力发电技术的主要目的就是针对风力发电机的原有恒速进行影响和控制，根据不同风速控制风力发电机的运行情况，以此保证恒定发电频率。由于风力发电机会受到风速变化的影响，为保证风力发电机的运行效率就要根据实际情况调整相关的风轮转速指标，并注重输出功率的平稳性，从而有效确保风能能量。这种技术代表着风力发电的发展方向，恒速发电技术将成为风力发电的核心技术。

3.5混合失速发电的应用分析

混合失速发电技术具有一定的主动性特征，即这种电气控制技术能够在风力因素的变动状态下自主进行调节活动。而混合失速发电技术装置中所特有的桨距角能够在外部条件变化的过程中，实时感受到外部风能的速率以及可捕获的实际状态。但就目前混合失速发电技术的发展程度来看，该技术在稳定发电功率的过程中还明显存在着欠缺现象，即失速现象。失速情况下，发电站便很难稳定固定时间段内的发电收益，因此这种电气控制技术对于发电站的长远技术收益而言，明显不具有长效的维护特征。而相关技术人员若要坚持利用混合失速发电技术的可调节优势，就应该在应用的过程中尽可能弥补一些技术缺陷，从而利用不间断的维护手段来提升整个失速发电电气控制技术的高效性特征。

结论

综上所述，我国风力发电电气控制技术主要包括有变桨距发电技术、定桨距失速发电技术、主动失速发电技术以及变速风力发电技术，这些技术的应用过程有其优势，也有其缺点，相信在科学技术的持续发展下，这些技术都能够得到有效完善。

参考文献：

［1］丁江流.风力发电电气控制技术及应用实践探析［J］.科技创业月刊，2016（29）：142~143.

［2］王家坤.风力发电控制系统中现代信息化控制技术的应用策略［J］.中国高新技术企业，2017（10）：69~70.