風力發(fā)電電氣控制技術(shù)發(fā)展探析

李騰飛 高勇

摘要：受到大氣壓力、空氣濕度以及溫度這些自然因素的影響，運用風力進行發(fā)電因為在發(fā)電技術(shù)中存在著不穩(wěn)定性，所以在發(fā)電過程中要著重關(guān)注以下幾點：第一，監(jiān)測影響風力發(fā)電的自然因素的發(fā)生，這些自然因素大多是不可控的;第二，將風能的利用率發(fā)揮到最大水平，提高風力發(fā)電的發(fā)電效率;第三，運用遠程監(jiān)控技術(shù)對風力發(fā)電進行實時監(jiān)控，避免了惡劣的自然環(huán)境下，人力不能及時進行現(xiàn)場監(jiān)控的問題。

關(guān)鍵詞：風力發(fā)電;電氣控制技術(shù);應用

一、關(guān)于我國風力發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀分析

1.1作為新型能源中的一種，風能不但具有優(yōu)點，同樣缺點也是存在的。取之不盡用之不完、無污染是其主要的優(yōu)點;無法儲存、穩(wěn)定性較差是其主要的缺點，由于這些問題的存在，一時又無法解決，自然限制了我國風力發(fā)電技術(shù)的進一步發(fā)展。

1.2電能和負荷會因為風向和風速的隨機改變而改變，電能的質(zhì)量也會受到一定程度的影響（較大電網(wǎng)中）。

1.3風力發(fā)電設(shè)備并不完善，限制了一些作用的發(fā)揮，復雜的動態(tài)阻礙了對風力發(fā)電系統(tǒng)的控制工作。同時，線性模型和非線性模型這兩種是目前國內(nèi)常見的風電系統(tǒng)模型。其中線性模型主要是用于傳統(tǒng)風力系統(tǒng)控制，最大化風能捕獲量的實現(xiàn)是通過對發(fā)電機相關(guān)屬性的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)的這一過程就是其工作的主要原理，從表面上看這種方法的操作非常簡單，但是由于有非常的差別在線性模型和非線性模型中存在，因為無論是在工作環(huán)境還是在工作范圍等方面都有明顯的區(qū)別，并在實際的風力發(fā)電中以往的控制方法已經(jīng)滿足不了它的要求，這也在一定程度上使風力發(fā)電設(shè)備的進一步發(fā)展受到了阻礙。

二、我國風力發(fā)電存在的問題

2.1我國風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈欠缺

風力發(fā)電行業(yè)的快速發(fā)展，與之相對應的產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)需求緊迫，從目前我國風力發(fā)電行業(yè)的發(fā)展形勢分析，在風電機組組裝過程中，所需的核心部件大多是從國外引進的，例如，電氣編程控制系統(tǒng)、集電環(huán)等部件;而在我國，僅僅能提供電氣零件這些配件設(shè)備，就我國目前的產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展水平來看，離整機組裝并設(shè)計機組的能力還差很遠，而對于風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈的輔助技術(shù)，如運輸、監(jiān)控、檢測修理等方面都不能達到系統(tǒng)的一個體系，這些因素為風電行業(yè)發(fā)展增加了阻礙。

2.2我國風力發(fā)電的電力輸送困難

在我國，風能產(chǎn)生豐富的區(qū)域大多分布在山谷以及平原這些地處偏避且開闊的地方，而風力發(fā)電廠也都設(shè)立在這些區(qū)域，如何將電能輸送出來是需要解決的問題，要想將電能輸送到需要的地方，就需要大量組建電網(wǎng)，而組建全新的電網(wǎng)設(shè)施，不僅僅需要人力物力，同時也需要大量的時間，這也就使得組建電網(wǎng)的速度遠遠滯后于電能產(chǎn)生的速度，出現(xiàn)風力發(fā)電廠發(fā)出的電能輸送不出去的現(xiàn)象出現(xiàn)。

2.3國家政策對于風力發(fā)電支持不夠

建立風力發(fā)電廠需要足夠的資金作為支持，在我國，風力發(fā)電投資的路徑有限，國家對于風力發(fā)電的政策扶持不到位，沒有相對應的優(yōu)惠政策，在風力發(fā)電行業(yè)中的銀行貸款條件遠高于其他行業(yè)，面對這些有限的條件，只能組建規(guī)模較小的風力發(fā)電項目，也就阻礙了風力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，不利于風力發(fā)電項目的廣泛推廣，使得風力發(fā)電的價格持續(xù)提高，很難運用到人們的工作和生活中。

三、風力發(fā)電電氣控制技術(shù)的應用

3.1變槳距發(fā)電技術(shù)

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(shù)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(shù)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(zhuǎn)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(shù)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(shù)

這一技術(shù)的應用有效結(jié)合運用了傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)和新型發(fā)電技術(shù)，更好的確保了風力發(fā)電系統(tǒng)的運行軌跡，有效提高其的穩(wěn)定性。因為在發(fā)電過程中發(fā)電機組需要并網(wǎng)進行工作，這對發(fā)電機組的穩(wěn)定運行提出了更高的要求。定槳距失速發(fā)電技術(shù)借助葉片比較復雜的構(gòu)造實現(xiàn)對發(fā)電機組功率的控制，同時葉片還存在重量大、體積大等情況，這都要使得在發(fā)電的過程中，消耗大量的無用功，對發(fā)電機組的運行效率極為不利，使運行效率無法得到保證，這一技術(shù)的應用受到了很大的限制，只能在風力等級低的小風環(huán)境中應用，在風力等級高的大風環(huán)境中還沒能得到應用，這也成為了以后重要的研究方向，拓寬其應用范圍。

3.3主動失速發(fā)電技術(shù)

這一技術(shù)整合了定、變槳失速風力發(fā)電技術(shù)，因此又稱作混合失速發(fā)電技術(shù)，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(zhuǎn)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(shù)改進勢在必行。

3.4變速風力發(fā)電技術(shù)

變速風力發(fā)電技術(shù)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(guān)的風輪轉(zhuǎn)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(shù)代表著風力發(fā)電的發(fā)展方向，恒速發(fā)電技術(shù)將成為風力發(fā)電的核心技術(shù)。

四、結(jié)語

隨著我國國民經(jīng)濟水平的不斷發(fā)展，再生能源的發(fā)展在國家未來發(fā)展規(guī)劃中起到重要作用，利用風力進行發(fā)電技術(shù)則是充分利用自然條件進行再生能源建設(shè)的有利途徑，解決我國風力發(fā)電中遇到的諸多問題，大力支持風力發(fā)電技術(shù)，政府部門也要給予風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)相應的政策扶持，使我國風力發(fā)電電氣控制技術(shù)得到快速發(fā)展。

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