高磊 蔡應(yīng)森 天奧迪 熊牛兵 孫赟
摘 要:隨著我國新能源的發(fā)展,我國風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)已進(jìn)去快速發(fā)展時(shí)期。該文章通過論述風(fēng)力發(fā)展的現(xiàn)在的情況,來大致談?wù)擄L(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)的探索趨勢,還有其沒有解決的問題和解決辦法。
關(guān)鍵詞:風(fēng)力發(fā)電;現(xiàn)狀;控制技術(shù)
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.05.175
如今,人們解決能源和環(huán)境問題迫在眉睫,有些資源有限,還會(huì)產(chǎn)生許多污染。所以,世界各地都在關(guān)注可再生能源,而風(fēng)電有許多優(yōu)點(diǎn),所以,利用可再生能源已成為各國的重點(diǎn)發(fā)展方向。我國的風(fēng)能資源并不匱乏,所以開發(fā)潛力很大。我國的風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)和控制技術(shù)的發(fā)展很快,因而,通過分析現(xiàn)階段我國風(fēng)力發(fā)電的情況和控制技術(shù)水平的發(fā)展情況,為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略提供一些有價(jià)值的信息。
1 我國風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)況
我國風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展在技術(shù)方面上分為三步,一是引進(jìn)新技術(shù),二是把技術(shù)消化吸收三是進(jìn)行自主創(chuàng)新?,F(xiàn)如今,在這方面我國以快速發(fā)展起來。例如,我國的風(fēng)力制造業(yè)不斷提升。還有隨著國內(nèi)5WM容量等級風(fēng)電產(chǎn)品的不斷改進(jìn),我國的兆瓦級機(jī)組在風(fēng)力發(fā)電市場被大量使用。雖然我國的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組制造業(yè)和配置零組件的發(fā)展足以滿足所需,但是一些高級配置仍然需要從國外進(jìn)口。所以,培養(yǎng)自主創(chuàng)新能力和不斷探索新技術(shù)迫在眉睫。
目前,是創(chuàng)新的年代,是需要快速發(fā)展的時(shí)代,新能源就是一個(gè)活生生的例子。作為新能源的一個(gè)重要部分,風(fēng)力發(fā)電近年來的發(fā)展越來越好。全球的能源越來越少,之前的能源已經(jīng)不足人們也已經(jīng)意識(shí)到了這個(gè)問題,風(fēng)力發(fā)電無污染,施工時(shí)間比較短,投資也不多,而且需要的地區(qū)也不多,這就使得各個(gè)國家對其越來越關(guān)注。在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中,并網(wǎng)逆電器是一個(gè)非常重要的裝置,其特性的好壞決定了發(fā)電是否靈活。隨著信息技術(shù)的發(fā)展,人們也將風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)做出了很多改變,使其性能得到了很大改進(jìn),促進(jìn)了其進(jìn)一步發(fā)展。
2 風(fēng)力發(fā)電的控制技術(shù)的發(fā)展
風(fēng)力發(fā)電的控制技術(shù)是綜合許多學(xué)科的一項(xiàng)工程技術(shù),比如:電學(xué)、力學(xué)等。
2.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)的發(fā)展
控制技術(shù)極其重要,它是決定發(fā)電機(jī)組可以快速運(yùn)行的關(guān)鍵,以下是幾條原因:
(1)風(fēng)力機(jī)得到的風(fēng)能是不能控制的,有些隨意。因?yàn)槠綍r(shí)的風(fēng)速的方向和大小受大氣和地形的影響而變得隨機(jī)和難控制。
(2)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的的的風(fēng)輪有很大的慣性,因?yàn)樗娜~片直徑在一定范圍內(nèi),更好地利用了風(fēng)能。
(3)自動(dòng)控制在多方面也能更好地被利用,比如在風(fēng)力發(fā)電的并網(wǎng)和脫網(wǎng)時(shí)。
(4)風(fēng)力發(fā)電所需的風(fēng)力所在的地方都是比較偏遠(yuǎn)的,一般在海邊,工作人員想采用無人近距離的監(jiān)控的方法來控制比較隨機(jī)的風(fēng)力,這就需要風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變得更好。
有些技術(shù)在應(yīng)用到風(fēng)力發(fā)電的的領(lǐng)域后,其它的控制技術(shù)也在不斷的發(fā)展。并且,控制方式也不再單一,向著多方面發(fā)展。
定槳距型風(fēng)力機(jī)就是槳葉與輪轂的連接是無法改變的。當(dāng)風(fēng)速高于額定風(fēng)速時(shí),用失速特性,限制發(fā)電機(jī)的功率就是失速性。而失速特性是氣流的攻角達(dá)到一定時(shí),就會(huì)有渦流。失去調(diào)節(jié)型有許多優(yōu)勢,因?yàn)橥饨缫蛩馗淖冚敵龉β蕰r(shí),利用槳葉的被動(dòng)失速調(diào)節(jié)不做任何控制,極大地簡化了系統(tǒng)。但是它的葉片很重,有些部件所受的力有些大,所以風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的效率很低,也會(huì)造成重要的部件被損壞。
近年來,我國找到了一種新型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),也就是變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,它的很多性質(zhì)都不受到外界影響。它同恒速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組比較,其優(yōu)勢是能在風(fēng)速低時(shí)跟蹤風(fēng)速變化,在使用過程中可以更好的使葉尖速比達(dá)到適中,在風(fēng)速比較快時(shí),可以使機(jī)組正常地運(yùn)作。前者用變槳距調(diào)節(jié)和勵(lì)磁控制使得正常運(yùn)作。在風(fēng)機(jī)發(fā)電控制技術(shù)發(fā)展的進(jìn)程中,輸出功率比額定功率大時(shí),機(jī)組就會(huì)利用風(fēng)速來改變發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)差率,達(dá)到最優(yōu)的葉尖速比。該機(jī)組的優(yōu)點(diǎn)是使額定功率得以保證并且輸出功率趨于穩(wěn)定狀態(tài)。
2.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制策略的發(fā)展
風(fēng)力發(fā)電需要風(fēng)能,但是風(fēng)能比較隨機(jī)它的大小和方向不可控,就會(huì)使得葉片改變方向,葉尖速比也達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。風(fēng)力機(jī)的效率也會(huì)降低,輸入功率也會(huì)受到影響,更嚴(yán)重的,會(huì)使得其不穩(wěn)定。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的部件有柔性,可以減小壓力,不過,會(huì)使系統(tǒng)變得復(fù)雜會(huì)使有的模塊震動(dòng)?,F(xiàn)如今,控制器有兩類,一是傳統(tǒng)控制,二是現(xiàn)代控制。前者的基礎(chǔ)是數(shù)學(xué)模型,可以更好的提高風(fēng)能的利用率。但在變化過快時(shí),就沒辦法發(fā)揮到最好。
2.3 現(xiàn)代控制方法
現(xiàn)代控制方法有更多,比如魯棒控制,它可以解決多變量問題,使誤差減小,變得更準(zhǔn)確。而變結(jié)構(gòu)控制可以很快回應(yīng),步驟簡化,能更好地實(shí)施。這就使得它普遍被使用的原因。還有模糊控制,是智能地控制,它不需要數(shù)學(xué)模型就可以排除干擾。解決了數(shù)學(xué)模型不容易得到的問題,這種控制方法也被學(xué)者注意起來。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是利用工程技術(shù)去模仿人的腦神經(jīng)元的特點(diǎn)和構(gòu)成的一種系統(tǒng),人們用人腦神經(jīng)元建立各種各樣的擴(kuò)展結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)神經(jīng),從而建立一個(gè)生物網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)的仿真版,為控制風(fēng)力機(jī)在風(fēng)速較低時(shí)的距離,可以采用網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)的學(xué)習(xí)特點(diǎn)。
3 結(jié)束語
如今,我國的風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)在逐步提升,但是,仍然還有許許多多的問題等著被解決。一些風(fēng)力發(fā)電企業(yè),在不斷探索創(chuàng)新的過程中,許多的不了,數(shù)據(jù),代碼等無法滿足,這就要進(jìn)口大量外國技術(shù)。不僅在風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)方面,還是在制造方面,都要從外國購買很多的所需品。此外,一些重要的零部件,我國風(fēng)力發(fā)電技術(shù)還達(dá)不到別的國家的程度,其規(guī)范性也達(dá)不到要求,我國的零部件的質(zhì)量還不夠好,壽命也不是很長。我們發(fā)展風(fēng)電產(chǎn)業(yè),就要引進(jìn)外國先進(jìn)的技術(shù),汲取外國先進(jìn)技術(shù),融入到已有的基礎(chǔ)之上,不斷創(chuàng)新,使其更規(guī)范化,投入大量資金,建立健全相關(guān)政策。
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安徽三聯(lián)學(xué)院2017省級大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(201710959017)
*為指導(dǎo)老師