風力發電系統技術的發展綜述

趙鵬+藥煒

【摘要】：國家在不斷的發展，社會在不斷的變化，然而風力作為一種新型能源，借助風力這種清潔能源發電可以有效降低能源消耗，保護生態環境，創造更大的經濟效益和社會效益。通過在風力發電中大量應用先進技術，有助于提升中國風力發電效益，大力推進風力市場建設和發展。對風力發電機和風力發電控制技術進行分析，從多種角度把握技術要點，提升風力發電經濟效益。

【關鍵詞】：風力發電；技術；發展；綜述

引言

社會在發展，經濟在進步，環境污染、能源短缺等問題卻日益凸顯出來，在一定程度上又開始阻礙著社會經濟的發展。尋求更快速的節約能源、更穩定的清潔能源是當下可持續發展的焦點之一，國家和企業都給予高度關注度。電力是十九世紀最偉大的發明之一，經過一個多世紀的發展，電力得到更加廣泛的應用，是當下我國經濟賴以發展的重要能源之一。由此，風力發電就有著影響極為深遠的歷史發展意義。然而，風力發電太靈活，又應用太廣，所以在質量監管方面困難重重，難以普及。本文就如何控制風力發電并網技術及電能質量進行探討，提出一些建議。

1、風力發電技術發展現狀

在國外，尤其是西方發達國家，風力發電技術已經較為成熟，隨著替代能源事業的發展，西方發達國家在風力發電技術研發上投入了大量的資金和科研力量，并把各種新材料、新工藝、電子計算機、通信技術、電氣化技術及自動控制技術行方面的新成果應用于風力發電系統，使風力發電技術得到了極大的進不。當前，一些發達國家已經在風力機設計模型、新型發電機、機組自動控制等方面，實現了長足的進步，走在了世界前列。尤其是在大規模利用風能方面，海上風力發電、內陸大規模風力場建設等，都已形成了規模，成為了傳統能源發電的有效補充。我國風力發電技術起步于上世紀50年代，發展時間短，主要是小型風力發電場，并經歷了一個停滯期。關鍵制造工藝和制造材料還無法全部實現自主生產，而在風力發電機組制造、電力并網等關鍵技術，還有賴于進口。這就導致我國大型風力發電場建設的成本較高，核心技術受制于人，影響了風力發電事業的快速發展。直到90年代，才進入一個新的發展時期，進入逐步推廣階段，隨即進入擴大建設規模階段，風電場規模和電機容量不斷增大。

2、風力發電技術的發展趨勢

2.1閃變按捺與電壓動搖按捺

除了諧波能影響風力發電電能質量之外，電壓閃變也是可以影響電能質量的一種主要成分。針對電壓閃變也有相應的設備來對抗，目前主要運用的是有源電力濾波器。在電壓閃變出現的時候，負荷電流開始迅猛劇烈動搖，源電力濾波器的敏捷呼應、抵償容量小、超高安全安穩性功能完全發揮到了作用，在此時完成對無功電流的抵償作業，從而超強操控動搖的電壓，具有顯著效果。

2.2矢量控制控制

矢量控制主要是在雙饋電機控制系統中應用，實現風能的最大效率利用，此種技術可以實現有功功率和無功功率的獨立解耦調節，抗干擾能力強，可以實現風力發電機組的穩定控制。但同時，此種技術由于轉自電流勵磁分量多少會對發電機組運行穩定帶來影響。通過收集得到的數據信息，應用現代化智能控制技術的同時，還要注重數據信息的深層次挖掘，把握數據規律，在此基礎上對于無法觀測的數據進行預測和分析，實現對風力發電運行過程的有效控制。

2.3儲能技術的多樣化

儲能技術是風電場保持電壓頻率穩定的關鍵，其不僅能夠儲存多余的風能，還能在適當時機釋放出所儲存的風能，對風速變化帶來的浪費進行彌補。目前常用的儲能技術是鉛酸蓄電池、鎳電池和鋰電池等蓄電系統，這是由其技術優勢所決定的。但是，更多的儲能技術如光儲能、壓縮空氣儲能、水儲能、生物儲能等也在不斷進步，使風電場儲能技術呈現出多樣化特點，也極大的降低了風能的浪費。

2.4定槳距失速發電

為了解決發電機組運行過程中的并網問題，在1985年，定槳距失速風力發電技術逐步應用于風力發電技術當中。發電機組運行過程中非常重要的一項因素就是定網。為了有效地將其作用率提高，我國技術人員投入了很多的精力，最終將定槳距失速的風力發電技術與實際的風力發電相結合，并將新的發電技術與傳統的風力發電的技術相結合，這樣做可以有效穩定風力發電設備的運行軌跡。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量來實現的。

2.5同步風力發電并網技術

風力發電并網技術最理想的狀態是同步發電機組和風力發電機組兩者之間步調一致、完美結合。一般情況下，因為風速一直是變幻不定的狀態，所以受之影響的發電轉子也會有大幅度的搖擺不定，就導致了風力發電并網調速無法達到同步發電機的精度，很容易出現失步狀況。正是因為存在這一難題，同步發電機雖然在一些領域有所涉及，但一直都沒有大規模去做推廣應用。如何使同步發電機與風力發電機有效協調步調同步，一直是電力學方面研討的關鍵與核心。電力及相關專業的專家學者在研發出可以有效應對此難題的變頻設備之后，即將其運用到同步風力發電并網技術中并不斷加以完善，在堅持不懈的努力之下，同步發電與風力發電運營組已經實現了初步的有機結合，前景看好。

結語

總而言之，電氣控制技術在風力發電中的應用已經得到了越來越多的重視，其地位不容小覷。可持續的發展戰略是我國所倡導的發展戰略，這一戰略與過量使用不可再生的礦物能源是相悖的。所以，可再生清潔能源的開發與利用是我國當下發展中的重點問題，而目前全世界范圍內利用較廣的清潔能源就是風能。因此，我們要大力發展風力發電，重視發電控制技術在風力發電中的具體應用，做好具體的發展工作成為了今后的一項重要任務和挑戰。我們要將眼光放長遠，因地制宜，不同的地區采取不同的措施，在各個方面都做好完善工作，讓發電電氣控制技術在風力行業的應用更加廣泛。

【參考文獻】：

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