談風(fēng)力發(fā)電電氣控制技術(shù)及應(yīng)用實(shí)踐

王磊

摘 要： 風(fēng)能目前是一種相對(duì)清潔的能源，在中國(guó)發(fā)電行業(yè)中具有很高的應(yīng)用價(jià)值。但是，由于我國(guó)不同地區(qū)，風(fēng)能的大小自然不同，風(fēng)速變化規(guī)律也有明顯區(qū)別。因此，以往傳統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)當(dāng)前市場(chǎng)，同時(shí)還需要相應(yīng)技術(shù)人員進(jìn)行不斷深入的研究。本文首先介紹了風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)象，然后分析了風(fēng)力發(fā)電的電氣控制技術(shù)及其應(yīng)用。希望相關(guān)人員可以更有效地對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用。

關(guān)鍵詞： 風(fēng)力發(fā)電;電氣控制;發(fā)展現(xiàn)狀;技術(shù)及應(yīng)用

【中圖分類號(hào)】TM614 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? ? 【文章編號(hào)】1674-3733（2020）21-0174-01

近年來(lái)，國(guó)家政策積極推動(dòng)了新能源的建設(shè)，風(fēng)電相關(guān)項(xiàng)目也在逐步發(fā)展。然而，由于風(fēng)電產(chǎn)業(yè)是相對(duì)復(fù)雜的產(chǎn)業(yè)，因此為了獲得高效率的效益，電氣控制技術(shù)在風(fēng)電行業(yè)中的重要性也顯現(xiàn)了出來(lái)[1]。

1 我國(guó)風(fēng)力發(fā)電發(fā)展的現(xiàn)狀概述

眾所周知，風(fēng)能是一種新型清潔能源，在新時(shí)代得到了積極推廣。它的優(yōu)點(diǎn)對(duì)每個(gè)人都是顯而易見(jiàn)的，但也有不可避免的局限性。最大的優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有污染且永不枯竭，但受限性也更大。例如，風(fēng)力發(fā)電的穩(wěn)定性比其他發(fā)電方法弱，且風(fēng)能不便于儲(chǔ)存，只能進(jìn)行實(shí)地取用。

因此，這在我國(guó)的風(fēng)力發(fā)電過(guò)程中引起了很多問(wèn)題，最大的問(wèn)題是風(fēng)速和風(fēng)向隨機(jī)變化，這對(duì)電網(wǎng)和電網(wǎng)質(zhì)量的影響更大。這種隨機(jī)性導(dǎo)致負(fù)載和電能的一系列變化。如果電網(wǎng)較小，則穩(wěn)定性會(huì)受到一些影響，但是如果電網(wǎng)較大，則會(huì)影響電源質(zhì)量。不僅如此，當(dāng)前在我國(guó)主要風(fēng)力發(fā)電廠中使用的設(shè)備，具有不可忽視的局限性，并且總的來(lái)說(shuō)，其特性十分復(fù)雜，無(wú)法有效地控制風(fēng)力發(fā)電。

更重要的是，我國(guó)目前有兩種風(fēng)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(jié)合，它為了實(shí)現(xiàn)最大的風(fēng)能捕獲，必須調(diào)整發(fā)電機(jī)的相關(guān)屬性，并且這種方法相對(duì)簡(jiǎn)單。但是，與非線性模型相比，線性模型在許多方面都存在很大差異，例如工作范圍和環(huán)境。如果采用傳統(tǒng)的控制方法，將無(wú)法滿足風(fēng)力發(fā)電過(guò)程中的各種需求，也將阻礙中國(guó)的風(fēng)力發(fā)電。

2 風(fēng)力發(fā)電電氣控制技術(shù)及相關(guān)的應(yīng)用實(shí)踐

2.1 變速風(fēng)力發(fā)電技術(shù)及應(yīng)用實(shí)踐

變速風(fēng)力發(fā)電的主要目的，就是打破了發(fā)電機(jī)原有的恒速運(yùn)動(dòng)，不同的風(fēng)速會(huì)改變風(fēng)力發(fā)電機(jī)的狀態(tài)，因此可以根據(jù)特定的風(fēng)速進(jìn)行調(diào)整。在運(yùn)行期間處于各種狀態(tài)以獲得恒定的發(fā)電頻率。運(yùn)行狀態(tài)隨風(fēng)速的不同而變化。當(dāng)風(fēng)速較大時(shí)，功率的大小會(huì)影響發(fā)電質(zhì)量和效率。為了避免過(guò)大功率對(duì)其產(chǎn)生影響，應(yīng)及時(shí)調(diào)整風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)速的一系列指標(biāo);當(dāng)風(fēng)速較小時(shí)，還需要努力獲得更多的風(fēng)能，以滿足穩(wěn)定的輸出功率。此外，我國(guó)不同地區(qū)的風(fēng)速也不盡相同，其變化規(guī)律也不盡相同。隨著科技的發(fā)展，我們對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的認(rèn)識(shí)也在逐漸加深。

鑒于當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)，該技術(shù)是未來(lái)發(fā)展的亮點(diǎn)。典型的變速風(fēng)力發(fā)電技術(shù)主要包括以下類別，包括籠型異步發(fā)電機(jī)，永磁發(fā)電機(jī)，交流勵(lì)磁雙饋發(fā)電機(jī)，無(wú)刷雙饋發(fā)電機(jī)和磁場(chǎng)調(diào)制類型。它們的主要特征是更高的風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率和更好的柔性連接。另外，無(wú)功功率和輸出功率可以獨(dú)立調(diào)節(jié)，槳距調(diào)節(jié)過(guò)程較簡(jiǎn)單，但轉(zhuǎn)速的工作范圍仍然較大。這些特征可以有效地改善發(fā)電機(jī)組的電能質(zhì)量。因此，我們需要放棄傳統(tǒng)的恒速發(fā)電技術(shù)，而要實(shí)現(xiàn)變速發(fā)電。該技術(shù)將廣泛應(yīng)用于我國(guó)各地的風(fēng)電廠，是發(fā)展風(fēng)電控制技術(shù)的必由之路[2]。

2.2 變槳距發(fā)電技術(shù)及應(yīng)用實(shí)踐

在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，如果應(yīng)用工作機(jī)組的工作功率降低，相應(yīng)的風(fēng)能利用效果會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，嚴(yán)重干擾裝置的正常發(fā)電。因此發(fā)電設(shè)備的功率調(diào)節(jié)非常重要。該技術(shù)可以有效地處理發(fā)電單元的低輸出功率，并且通過(guò)調(diào)節(jié)槳距角，可以調(diào)節(jié)發(fā)電單元的風(fēng)速，從而即使風(fēng)速太高，發(fā)電單元也可以保持相對(duì)穩(wěn)定的操作狀態(tài)。

近年來(lái)，有關(guān)于該變槳距的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)材料也得到了優(yōu)化，逐漸向輕質(zhì)材料傾斜，使裝置自重減輕。這種改進(jìn)方法可以減少無(wú)功功率的發(fā)生，控制相應(yīng)的沖擊負(fù)荷，有利于控制故障發(fā)生的概率，也為運(yùn)行中的控制程序提供了一定的方便。然而，在使用該技術(shù)時(shí)，難以有效地確保操作的穩(wěn)定性，后續(xù)的操作和維護(hù)工作無(wú)法有效地進(jìn)行，并且浪費(fèi)了大量的人力和物力。但是，相信通過(guò)長(zhǎng)期的研究和優(yōu)化，可以提高該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果，可以有效地解決不穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，并可以促進(jìn)中國(guó)發(fā)電的有效發(fā)展。

2.3 混合失速發(fā)電技術(shù)及應(yīng)用實(shí)踐

混合失速發(fā)電也稱為主動(dòng)失速發(fā)電。在實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電的過(guò)程中，槳距角通常根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r改變。在此基礎(chǔ)上，可以有效地對(duì)不同條件下的風(fēng)速和捕獲量加以控制。這種技術(shù)被稱為混合發(fā)電。

但是，在具體進(jìn)行應(yīng)用的過(guò)程中，通常會(huì)出現(xiàn)失速現(xiàn)象，這會(huì)嚴(yán)重影響風(fēng)力發(fā)電，從而使風(fēng)力發(fā)電廠難以有效控制自身的發(fā)電效益。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，有關(guān)人員應(yīng)注意控制該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用不足的問(wèn)題，并加以優(yōu)化，以保證發(fā)電方式的基本效益。

2.4 變槳距風(fēng)力發(fā)電技術(shù)及應(yīng)用實(shí)踐

如果風(fēng)速太高，將嚴(yán)重影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率，因此為了解決此問(wèn)題，我們引入了變槳距風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，該技術(shù)以葉片角度為主要原理。這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用大大降低了整個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)的質(zhì)量，這主要是由于使用了與傳統(tǒng)技術(shù)不同的材料，并且在發(fā)生一些小事故的情況下，整個(gè)發(fā)電機(jī)的影響也較小。

但是，此技術(shù)也有其局限性。例如，變槳距的運(yùn)行穩(wěn)定性差，風(fēng)力發(fā)電廠需要投入更多的人力和物力來(lái)完成工作，并且材料消耗高。為此，有關(guān)專家在研究未來(lái)發(fā)電控制技術(shù)時(shí)應(yīng)不斷思考和探索風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，使該技術(shù)將更加完善和可靠。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在當(dāng)前我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展過(guò)程中，國(guó)家正在積極推進(jìn)新能源的建設(shè)政策，與風(fēng)電有關(guān)的項(xiàng)目正在逐步開(kāi)發(fā)中。但是，由于風(fēng)電行業(yè)是一個(gè)比較復(fù)雜的行業(yè)，為了獲得高效的收益，電氣控制技術(shù)在風(fēng)電行業(yè)中的重要性就會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)。因此，要著眼于未來(lái)，因地制宜的采取不同措施，全方位做好工作，使發(fā)電的電氣控制技術(shù)，在風(fēng)電行業(yè)的應(yīng)用更加廣泛[3]。

參考文獻(xiàn)

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