風力發電及其控制技術新進展探究

【摘??要】近年來，隨著我國社會經濟的發展與進步，為滿足人們正常的生產生活，所需要的能源需求量逐漸增加，因此重視新能源的開發刻不容緩。風能是可再生能源的一種，在國內的分布范圍十分廣泛，能夠進行有效的開發與利用。同時，風能發電不會污染環境，成本穩定可控，擁有廣闊的應用前景。當下，國內對于風力發電開展了一系列的研究，為取得最佳發電效果，還需要對其控制技術進行深入的研究。

【關鍵詞】風力發電;控制技術;新進展

當下，我國面臨嚴峻的能源緊張的局面，為促進電力行業實現健康、可持續發展，就需要科學合理的開發與利用風能。科技的發展與進步，極大的促進了風電發電技術的發展，作為一項極其復雜的綜合性技術，與多方面的內容息息相關，如力學、空氣動力學、機械學、材料學、自動控制等，也是當前風電行業的重點研究內容，為提高發電效率與改善發電質量，就需要有效控制風輪，調整風能代銷、控制變換器與發電機等[1]。

1風力發電技術現狀

科學技術的發展，在一定程度上極大的擴大了風力發電技術的應用范圍，其應用原理在于可借助風能設備，轉變溫差所造成的空氣流動為電能。換言之，風車葉片轉動可以用風能驅動，而葉片轉軸連接齒輪箱，可極大的提高轉速，轉化動能為機械能，如此能夠帶動發電機發電。風力發電具有許多特征，具體如下：第一，該技術裝機規模越來越大，由此極大的增加了風力發電所占的比重;第二，發電機功率較之前相比明顯增加;第三，海上風力發電產業日趨商業化。

因海上風力發電不會受較多因素的干擾，因此風速較高且相對比較穩定，發電量十分可觀。可用發電機組對于風力發電能夠起到一定促進作用;風力發電前期需要投入大量費用，但是不會產生較高的運營費用。縱觀全局，風電機組發電市場在短時間內獲得快速發展，在整個發電產業風力發電始終都占據著至關重要的地位。當前，風電機組設計技術在市面上所存在的差異較大，突出差別可通過發電系統、風電機組的組合方式等體現出來。電機轉速可通過風速提高，能夠最大限度的利用風能，在可控范圍內控制有功、無功功率[2]。

2風力發電控制技術

2.1風輪控制技術

為最大限度的提高風力發電系統的轉化率，在獲取過程中有必要盡量降低風能消耗量，站在風輪角度上，其控制技術主要有三種。

第一，葉尖速比控制。風輪風葉尖端在風力作用下，其轉動線速度即為葉尖速，葉尖速比是葉尖速與該時間段風速的比值。為有效控制葉尖速比，可控制該比值，在此基礎上實現對風機系統的有效優化。對不同風速進行充分考慮，然后將最佳葉尖速比確定下來，因自然風的速度與大小不能調節、控制，則為保證控制功能的完全實現，就需要有機調整與改變葉尖速，如風輪轉矩，通過對風輪最外緣速度的調節可實現對該速比的有效優化[3]。

第二，功率信號反饋控制，關于風輪功率信號的控制可以借助該方法，風輪功率在運行過程中會隨著條件改變而出現一定改變。在繪制最大功率曲線時可以通過對功率關系的分析實現，然后陸續展開后續操作。在實踐過程中認真對比、分析最大公路與實際輸出功率，在得到二者差值的基礎上對風輪漿矩進行有機調整，從而能夠取得最大化的風輪運行功率。該方法對于控制成本的降低十分有效，但是值得一提的是在風機運行當中，在獲取最大功率曲線時存在一定技術難度。

第三，爬山搜索控制。利用該方法來控制風機功率點時，其圖像與拋物線具有一定相似性，最大功率點即為最高處。若不能確定當前工作點位置，關于風輪轉動速度可以適當增加，這對于系統輸出直流功率的改變十分有效，在直流功率增大的情況下，可以在拋物線左側發現最高點，反之在右側。同時，這種方法可及時找出最大功率點，然后有助于風輪轉速的確定。但是，風輪轉動過程中所產生的慣量較大，很難改變其轉速。

2.2風力發電機控制技術

風力作為一種能量來源，能夠促使風力發電。在距離地面位置較高處會產生較大的風力，為此，可以在高空完成能量的轉換工作，盡可能的提高發電機與相關設備的工作效率、減輕其重量。永磁發電機具有一系列優點，如損耗小、效率高等，可以廣泛的應用到風力發電系統當中。當前，在制造發電機時可以采用模塊化方式，這對于降低制作成本十分有效。另外，發電機可以采用矢量控制閥，這有助于解除直軸電流、交軸電流之間的耦合，從而能夠能夠更加輕松的控制系統功率因數[4]。

2.3電力電子變換器控制技術

這種變換器在風力發電系統中的特征具體如下。第一，使用面十分廣泛，可以高效的應用到大型風力發電系統中，在轉換風能時所獲得的能量轉換率較高，在完成轉換后所擁有的傳輸效率較高;第二，對于無功功率能夠獲得有效條件，改善功率因素;第三，安全性、可靠性較高。在高效運行的基礎上所具有的功率范圍較大，設備運行成本較低，經濟合理。將PWM整流器應用到風電系統中，為解除有效、無效功率之間的耦合同樣可以采用矢量控制閥，確保無功功率能夠滿足運行要求[5]。

結束語

綜上所述，對于新能源我國一直以來都非常支持，風電產業在早期獲得一定補償，由此風電產業在我國依然具有廣闊的發展前景。而風電本身具有許多優勢，如可再生、能量大、無污染、儲備量大、分布十分廣泛等，因此開發潛力巨大，也是今后的主要發展趨勢。為此，我們需要高度重視風力發電及其控制技術的深入研究。

參考文獻：

[1]肖紅軍.信息化控制技術在風力發電控制系統中的研究[J].南方農機，2019，50（11）：215.

[2]朱煥榮.信息化控制技術在風力發電控制系統中的運用[J].山東工業技術，2018（22）：143.

[3]喻挺.風力發電及其控制技術新進展探究[J].智能城市，2018，4（18）：166-167.

[4]趙若焱.風力發電及其控制技術新進展探究[J].內燃機與配件，2018（13）：236-237.

[5]王志新，張華強.風力發電及其控制技術新進展[J].低壓電器，2009（19）：1-7+19.

作者簡介：

杜明禹，1995年01月13日，男，漢族，吉林白城人，大學本科學歷，職稱：助理工程師，研究方向：電力。

（作者單位：中廣核新能源吉林分公司）