風(fēng)力發(fā)電中電力電子技術(shù)的應(yīng)用

李雅倩 茹意 何瑤

摘要：21世紀(jì)是一個(gè)創(chuàng)新開(kāi)發(fā)新能源的時(shí)代，我國(guó)對(duì)于新能源不斷探索研究的過(guò)程，也為我國(guó)經(jīng)濟(jì)鋪設(shè)了一條可持續(xù)發(fā)展的光明道路。風(fēng)力能源作為我國(guó)目前可再生清潔能源的代表，具有廣闊的發(fā)展空間。以風(fēng)力能源基礎(chǔ)而建立的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)有效的節(jié)約了我國(guó)傳統(tǒng)電能發(fā)電的資金成本，為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展邁上更高層次的舞臺(tái)提供了一個(gè)跨越式的高階梯。然而，我國(guó)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)因?yàn)檫€處于逐步完善的發(fā)展階段，部分功能還有待開(kāi)發(fā)，在發(fā)電的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。所以，這些問(wèn)題亟待有思想有技術(shù)的專(zhuān)業(yè)人士去發(fā)現(xiàn)去解決，積極地推進(jìn)我國(guó)新能源的良好發(fā)展。本文論述了風(fēng)力發(fā)電過(guò)程中電子電力技術(shù)的具體應(yīng)用，希望對(duì)我國(guó)新能源事業(yè)的發(fā)展具有一定重要的推動(dòng)作用。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力能源;風(fēng)力發(fā)電;電力電子技術(shù)

1 電力電子技術(shù)的具體內(nèi)涵

電力電力技術(shù)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，指的是電力發(fā)展領(lǐng)域中電力技術(shù)的統(tǒng)稱(chēng)。它是由電路以及一系列的電子元件整合而成，其中半導(dǎo)體材料是電力電子元器件中最為基本的原材料，且電子學(xué)是電路的基礎(chǔ)理論。電力電力技術(shù)的穩(wěn)步發(fā)展為我國(guó)電能源事業(yè)的發(fā)展提供了必要的條件，它可以通過(guò)交流變頻器變化控制電能裝置，保證發(fā)電過(guò)程中電流的雙向交互性，從而確保電能的持久性，使發(fā)電工作能夠保持最佳的工作狀態(tài)。現(xiàn)今，我國(guó)正致力于研究電子電力技術(shù)在新能源中的具體應(yīng)用，最為顯著的為風(fēng)力發(fā)電中電力電子技術(shù)的重要發(fā)展，高效提升了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的工作效率。不過(guò)風(fēng)能發(fā)電仍有部分問(wèn)題需要我們?nèi)ジ倪M(jìn)，繼續(xù)完善，不斷創(chuàng)新，砥礪前行，使它能夠呈現(xiàn)一個(gè)穩(wěn)步的發(fā)展的模式[1]。

2 風(fēng)力發(fā)電過(guò)程中使用的電力電子元器件

2.1 IGBT功率器件

在具體的風(fēng)力發(fā)電過(guò)程中，IGBT是用于控制發(fā)電功率的相關(guān)元器件，IGBT因?yàn)樽陨淼墓π裕梢詫?shí)現(xiàn)對(duì)電流的及時(shí)切斷，使控制電能源這樣一個(gè)原本復(fù)雜的過(guò)程變得相對(duì)簡(jiǎn)單。風(fēng)能發(fā)電模式由于風(fēng)能源具有一定的不穩(wěn)定，所以必須采取有關(guān)針對(duì)性的措施，將不穩(wěn)定的風(fēng)能源轉(zhuǎn)換為持續(xù)穩(wěn)定的電力能源。也是由于風(fēng)力發(fā)電的不穩(wěn)定性，IGBT在具體的運(yùn)行過(guò)程中，不僅要承受風(fēng)力發(fā)電過(guò)程中所產(chǎn)生的波形相對(duì)波動(dòng)，而且還會(huì)經(jīng)受高程度的熱量的灼燒。如此下去，IGBT元器件必定會(huì)產(chǎn)生一定的問(wèn)題，為此，專(zhuān)業(yè)人士精心研發(fā)，在市場(chǎng)上推出了IGBT的逆變器，風(fēng)力過(guò)程所產(chǎn)生的波形波動(dòng)對(duì)IGBT逆變器幾乎不會(huì)有什么影響，這是一個(gè)比較有積極意義的創(chuàng)新，從根本上規(guī)避了風(fēng)力發(fā)電這一穩(wěn)定的特性，而且也不會(huì)影響工作效率，依然高效的確保對(duì)電流功率的實(shí)時(shí)控制，掌握具體的發(fā)電功率狀態(tài)，極大的推動(dòng)了電能事業(yè)的發(fā)展。

2.2 矩形參數(shù)變換器

電力電子技術(shù)中的矩形參數(shù)變換器在風(fēng)力發(fā)電中的具體應(yīng)用也是十分普遍的。它可以準(zhǔn)確的分析交流電中的參數(shù)信息，并且相應(yīng)的作出調(diào)整，必要時(shí)對(duì)參數(shù)信息進(jìn)行一定程度的轉(zhuǎn)換。IGBT所推出的逆變器可以避免風(fēng)力能源不穩(wěn)定的不足，然而在它的基礎(chǔ)上，矩形參數(shù)變換器則可以很好的完全解決風(fēng)力發(fā)電頻率電壓不穩(wěn)定，不好控制的弊端。它可以通過(guò)在恒定電壓頻率與交流電壓頻率之間進(jìn)行切換的具體操控模式，對(duì)風(fēng)力發(fā)電時(shí)的真實(shí)狀態(tài)有一個(gè)宏觀的掌握，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)電壓的穩(wěn)定性，保持系統(tǒng)工作的恒定高效性。風(fēng)力發(fā)電過(guò)程中因?yàn)橛斜姸嚯娏υ骷拇嬖冢诺靡蚤L(zhǎng)久的發(fā)展。因此，相關(guān)的工作人員需要時(shí)刻保持工作上的認(rèn)真細(xì)致，定期觀察電力電子元器件在風(fēng)力發(fā)電過(guò)程中的具體狀態(tài)，并及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決相關(guān)問(wèn)題，對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期檢測(cè)維修，以保證發(fā)電設(shè)備良好的性能，高效的工作狀態(tài)[2]。

2.3 交直流交變頻器

在電力電子技術(shù)的具體應(yīng)用中，交直流交變頻器與矩形參數(shù)變換器具有部分相似的功能，都可以對(duì)風(fēng)力發(fā)電過(guò)程中的頻率進(jìn)行相應(yīng)的控制調(diào)整，但是兩者所具有的功能也不盡數(shù)相同。矩形參數(shù)變換器主要是可以實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電中參數(shù)的準(zhǔn)確分析，并且進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換。交直交流變頻器自身配備有變頻器，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)具有恒頻的特性，交直交流變頻器可以實(shí)現(xiàn)發(fā)電過(guò)程中的雙向電流，并且通過(guò)變頻裝置，有效地將有波動(dòng)的風(fēng)能源轉(zhuǎn)化為持久穩(wěn)定的電能，對(duì)于風(fēng)力發(fā)電具有極為顯著的作用。由此可見(jiàn)，電力電子技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電過(guò)程中是必不可少的一部分，它可以將綠色可持續(xù)發(fā)展的風(fēng)能源，在一定的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行一系列的加工轉(zhuǎn)換，使其為人類(lèi)技術(shù)社會(huì)的進(jìn)步做出了不小的貢獻(xiàn)。

3 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中電力電子技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 電力電子技術(shù)對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的改造更新

處于一個(gè)信息技術(shù)快速發(fā)展的社會(huì)，只有不斷的改革創(chuàng)新才能順應(yīng)時(shí)代的潮流，躋身社會(huì)前位，一旦止步不前，滿足于當(dāng)前的發(fā)展，就容易被不斷進(jìn)步發(fā)展的社會(huì)所拋棄。在傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的工作模式中，都是利用讓風(fēng)能源主動(dòng)失去速度的方式讓其轉(zhuǎn)換為電能，這種方式耗費(fèi)了大量的時(shí)間以及人力，不利于新能源在發(fā)電事業(yè)中的長(zhǎng)久應(yīng)用發(fā)展。擯棄這種傳統(tǒng)落后的轉(zhuǎn)化電能的方式，經(jīng)由社會(huì)上的多位創(chuàng)新人才以及相關(guān)的專(zhuān)家研究，推出了電力電子技術(shù)，并且將它應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電的具體過(guò)程中。新模式下的電力電力技術(shù)，將眾多物理元器件組織整合在一起，集中改變風(fēng)力發(fā)電過(guò)程中不穩(wěn)定的特性，并且采用交流電的形式，將風(fēng)能持續(xù)不斷的轉(zhuǎn)換為電能源。電力電子技術(shù)中一個(gè)具有重要現(xiàn)實(shí)意義的發(fā)明即是變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，它將風(fēng)力發(fā)電整個(gè)過(guò)程貫穿一致，逐漸邁上一體化的進(jìn)程[3]。

3.2 電力電子技術(shù)使風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)逐漸趨于穩(wěn)定性

新時(shí)代的風(fēng)力能源因?yàn)槠渚G色健康可持續(xù)發(fā)展的特性，受到眾多技術(shù)研究者的喜愛(ài)，都集體加入到開(kāi)發(fā)新能源應(yīng)用的行列中。當(dāng)下要充分發(fā)揮風(fēng)能源的優(yōu)勢(shì)作用，就必須把它的相關(guān)缺點(diǎn)降到最小化，才能為人們提供最好的電能服務(wù)。為了解決風(fēng)力不穩(wěn)定性的因素，各位學(xué)者集結(jié)多方智慧，不斷地創(chuàng)新發(fā)展新的技術(shù)，以求解決這個(gè)問(wèn)題，從根本上保證風(fēng)力發(fā)電、供電的穩(wěn)定性。當(dāng)前人們對(duì)于風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能的關(guān)注度不斷的上升，應(yīng)為最為廣泛的莫屬于蓄電池，智能的整合了多種電力電子技術(shù)，它安裝簡(jiǎn)便，儲(chǔ)存電能的速率也相當(dāng)?shù)母撸瑸楫?dāng)前風(fēng)力系統(tǒng)儲(chǔ)能的主要發(fā)展方向。系統(tǒng)儲(chǔ)能性的有效保障，為風(fēng)力發(fā)電注入了不斷蓬勃發(fā)展的新鮮活力。由此可見(jiàn)電力電子技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的積極應(yīng)用，為新能源發(fā)電帶來(lái)了許多重要的創(chuàng)新改革。相信科技的不斷發(fā)展，會(huì)為新能源的發(fā)展開(kāi)辟更多嶄新的道路，我國(guó)也會(huì)拓展出新能源在其他應(yīng)用領(lǐng)域上的重要發(fā)展[4]。

3.3 電力電子技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電傳輸電能的技術(shù)應(yīng)用

在電力電子技術(shù)應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電的具體過(guò)程中，將風(fēng)力轉(zhuǎn)換為持久恒定的電能源并傳輸電能是電力電子技術(shù)的主要功能任務(wù)。與此同時(shí)，當(dāng)風(fēng)力轉(zhuǎn)換為電能，現(xiàn)下一個(gè)迫切需要解決的問(wèn)題即是要將電能進(jìn)行高效遠(yuǎn)距離的傳輸，要保證電能源的恒定性以及有效性，把電能損耗降到最低。為了應(yīng)對(duì)這個(gè)問(wèn)題，風(fēng)力發(fā)電企業(yè)，正在著手研發(fā)HVDC電力電子技術(shù)，采用高壓直流輸電的形勢(shì)，確保電流遠(yuǎn)距離傳輸?shù)母咝圆⑶医档蛽p耗。這種電力電子技術(shù)的優(yōu)越性在于對(duì)于環(huán)境的整體要求相對(duì)較低，而且可以保證高質(zhì)量，低損耗的傳輸電能，研究發(fā)展前景是十分廣闊的。該技術(shù)完美的融合現(xiàn)代高科技技術(shù)，把它與電力電子技術(shù)整合在一起，共同用于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中電能的傳輸，展示了我國(guó)科技發(fā)展的持續(xù)穩(wěn)定性，是我國(guó)科技快速進(jìn)步的重要標(biāo)志。

3.4 電力電子技術(shù)風(fēng)力發(fā)電過(guò)程濾波補(bǔ)償?shù)奶幚響?yīng)用

風(fēng)能源發(fā)電的過(guò)程中，存在多種突發(fā)狀況，比如閃變、發(fā)電源的間接性波動(dòng)以及風(fēng)力配電網(wǎng)諧波收到污染等多種情況。相關(guān)監(jiān)管風(fēng)力發(fā)電過(guò)程的工作人員，一定要時(shí)刻觀測(cè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的具體狀態(tài)，高度重視此類(lèi)問(wèn)題，及時(shí)告知上方部門(mén)處理相關(guān)狀況。同時(shí)這些發(fā)電問(wèn)題的存在，也對(duì)電力電子技術(shù)提出了新的要求，要及時(shí)更新相關(guān)電子配件，進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電過(guò)程的濾波補(bǔ)償處理。在當(dāng)前形勢(shì)下，有源電力濾波器和靜止無(wú)功補(bǔ)償器是處理風(fēng)力發(fā)電過(guò)程濾波補(bǔ)償?shù)闹匾娏﹄娮蛹夹g(shù)。有源電力濾波器在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力發(fā)電過(guò)程瞬間無(wú)功率的控制;而靜止無(wú)功補(bǔ)償器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電過(guò)程中所產(chǎn)生的負(fù)電荷的具體實(shí)際狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，并且提供相應(yīng)的無(wú)功率補(bǔ)償。二者相互配合，便可以使風(fēng)力發(fā)電過(guò)程濾波補(bǔ)償工作順利的展開(kāi)[5]。

4 總結(jié)

電力電子技術(shù)的應(yīng)用與風(fēng)力風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)，在許多環(huán)節(jié)中都扮演著比較重要的角色，它已經(jīng)成為了風(fēng)力能源發(fā)電向前發(fā)展不可缺失的一部分。風(fēng)能源發(fā)電盡管初期由于技術(shù)上的不完善，存在著諸多的問(wèn)題，當(dāng)隨著現(xiàn)在科技的不斷發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電事業(yè)也不斷的發(fā)展擴(kuò)大，甚至成為當(dāng)前社會(huì)電能的主要來(lái)源，作為一種可持續(xù)發(fā)展的能源，在未來(lái)的發(fā)展中無(wú)疑具有無(wú)限的拓展空間。望我國(guó)持續(xù)的創(chuàng)新發(fā)展新能源，開(kāi)拓出更多可以持續(xù)利用的能源，把它們應(yīng)用于人們生活的方方面面，造福于社會(huì)，推動(dòng)祖國(guó)經(jīng)濟(jì)事業(yè)的又快又強(qiáng)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]張嵩，谷鳴，李瑩.電力電子技術(shù)在可再生能源發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].國(guó)網(wǎng)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，17（05）.

[2]師苑，劉玉叢，崔春峰.電力電子技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用[J].電子質(zhì)量，2013（07）.

[3]楊慧穎，鄔嘉鳴，張波，杜敏.風(fēng)力發(fā)電中電力電子技術(shù)的應(yīng)用[J].山東電力高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)，2005（04）.

[4]聶晶鑫.風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中儲(chǔ)能技術(shù)的研究[D].西南交通大學(xué)，2011.

[5]王兆安，等.風(fēng)力發(fā)電過(guò)程中諧波抑制和無(wú)功功率補(bǔ)償[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2005.