風力發電電氣控制技術發展探討

薛祥

【摘? 要】由于我國未來的發展在很大程度上需要依賴更先進的新型能源，因此國家相關負責人員也在努力探尋相關問題，新能源發展戰略也就被提了出來，就當前發展形勢來看，新能源發展戰略已然成為了我國探求新型能源的指導戰略，而風力發電技術作為其中重要的一個部分也必須引起相應的重視。這篇論文首先對風力發電控制技術當前的發展狀況做了一系列的分析，又在此基礎上給出了幾點應對問題的策略。

【關鍵詞】風力發電;控制;技術發展

就當前實際情況來看，我國雖然已經能獨立的完成風電機組整機制造和關鍵零部件配套部件的生產研發，然而卻不能獨立完成合格變流器以及主抽軸承這些制造難度比較高的零配件的制造，這也使得我國在風電研發的時候依然需要走進口路徑。所以我國要想更好的發展風力發電技術，就必須從細節出發，全局的角度考慮問題，做好相關技術的不斷提升和創新，努力提高我國在風電技術方面的核心能力，努力攻克相關技術的難關。

1風力發電機組控制技術的發展

眾所周知，當前5WM容量大小的風電類產品在我國大范圍內都已經被淘汰，并且又由于我國當前已把兆瓦等級的機組投入市場，這也在一定程度上意味著我國當前已經能夠獨立研發兆瓦級別的風機。并且受國家經濟迅猛發展的影響，最近幾年我國在風電研發方面也投入大量的人力財力，這也促使了我國風力控制技術有了更好進步，在此基礎上，我國自行研發的風電機組在市場銷售當中的比例也有了很大的提升。對于整個風力發電機組來說，控制技術是最重要的一個部分，之所以這樣說，主要有下面幾個方面的原因。

1.1自然風速具有隨機性和不可控性

風力發電所依靠的是大自然當中的風力，然而從實際來看，大自然當中的風力具有很大的不確定性，比如說當處于不同的地理位置時，風的速度和方向都可能會有很大的不同，并且這些差異并不是人為能夠改變的，在這種情況下，風力機所產生的風能也會有很大的不同。

1.2提高風能的利用率

之所以要注重發電機組的葉片直徑的規格，是為了能夠更有效的提升風能的利用率，一般情況下，風力發電機組的葉片大小規格要求其直徑不低于60m，不高于100m，這也決定了風力發電機的風輪的轉動慣量是非常大的。

1.3自動控制技術的應用關鍵

自動控制技術的應用有很多方面，比如它可以在風力發電機組并網或脫網過程中發揮作用，也可以對于輸入功率進行控制，抑或是在風輪主動對風時做好調控，除此之外它還可以在檢測風力發電機組的故障時發揮作用。

1.4實際情況的需要

我們都知道那些風力資源較為充裕的地方一般條件都比較艱苦，因此這就需要風力發電機組的運作具有更多的效能，人們也希望其可控性和可操作性更高。當前有很多致力于風力發電方面的技術人員在努力探索和研發風力發電控制方面的技術，這也為風力發電技術的研發注入了更多的新鮮力量，因此在恒大程度上也促進了風力發電技術更快更好的進步。當前比較行之有效的是運用計算機技術去控制風電機組的運行，加之控制技術的飛速進步，因此在并網條件下運行的風力發電控制技術有了比較明顯的進步。在過去其控制方式主要為定槳距失速控制，而當前其主要控制方式轉變為了變槳距和變速橫頻控制，并且還有向智能控制方向發展的趨勢。

所謂的定槳距風力發展設備指的是風力發展設備的槳葉和輪轂之間是不能活動的，也就是說槳距角是一定的，即使風速是不固定的，槳葉的迎風角的大小也是一定的。而所謂的失速型風力機指的是當風速的大小大于實現規定的風俗大小時，借助槳葉自身形狀的失速特點，槳葉表面會出現渦流，這時發電機的功率大小會受到控制。這種風力發電機具有很大的優勢，這主要是因為當風速不一定的時候，風力發電機的槳葉可以通過失速調節來控制整個風力發電機，其原理簡單易懂。然而它也具有很大的缺陷，比如降液需要設計的比較大，這就會在一定程度上降低風力發電機的工作效率，并且也減少了風力發電機組的整體壽命。

2風力發電機組控制策略的發展

綜合來看風能隨時一種比較優質的自然能源，然而在開發利用它的時候會遭遇到很多不確定因素的影響。而這主要是因為風能的不確定性比較大，風速大小和風的方向都是難以事先估測的。這也給風力的開發工作帶來了巨大的困難。在實際應用過程中受到風速和風的方向的影響，風力機的葉片攻角也處于變動情況，這就使得風力機葉尖速比與期望值有了一定的偏差，進而風力機的空氣動力受到了影響，其傳送到傳動鏈的功率也出現了變動，這給風力發電機的效能帶來了了不利，進而會影響所產生的電能質量。在組裝風力發電機組時，一般使用柔性比較強的配件，這主校是為了降低風力發電機組的機械應力，然而這一行為也提高了風電機組的復雜程度，使得轉矩傳動模塊的震蕩幅度增大。當前依據控制器的不同我們主要可以把風力發電機的控制技術研究分成兩個不同的類型，即傳統控制方法與現代控制方法。對于傳統的控制方法，它所使用的方式是線性控制方法，它主要是去控制發電機電磁轉矩和槳葉葉距角，來把葉尖速比維持在最合適的大小，進而更高效的獲取風能。當風速的變化情況比較劇烈時，這種方式的調節效率一般比較低。

3風電市場發展對電纜的需求

目前我國的電線電纜發展情況較為可觀，日益發展的電線電纜行業也給風電市場未來的進步提供了一定的幫助。想要更好的促進對風能的利用，還要考慮對電網條件和通訊條件是否足以提供支撐，這就使得電力電纜和通訊電纜必須要符合要求，因此電線電纜也是風電市場前進發展的一個必要前提。

4現代控制方法

對于現代控制方法，它又可以細分為下面幾種方法。首先是變結構控制，其次是自適應控制，還有智能控制以及魯棒控制等。其中變結構控制的主要特點有響應速度比較快，構造比較簡單并且容易操作，因此他在風電系統中被使用的相對來說比較多。而魯棒控制的主要特點是它能夠很好的處理多變量問題，并且它還可以糾正建模誤差以及參數誤差等問題。模糊控制與上述兩種控制方式不同，它是一種比較先進的智能控制方式，他可以把專業人員所輸入的知識和要求轉化為對系統的控制，它可以很好的應對非線性因素所造成的影響，在被調節對象面前它可以發揮較高的魯棒性。對于風力發電機系統來說，要想建立出比較準確的數學模型是一件非常困難的事情，這時模糊憑借著其優勢也就發揮了一定的作用，并且其在風電系統的控制方面的優勢也愈發顯著。人工神經網絡的主要特點是通過工程技術對人腦神經元網絡進行模擬，它參考了神經元能夠形成多個拓撲結構神經網絡的特點，它是對人體神經系統的一種模擬應用。

5結束語

雖然這幾年我國在風電技術發展方面有了比較明顯的進步，然而這并不代表著我國在風力技術發展方面已經不需要再努力，相反，發展的同時也顯露了許多急需解決的問題。對于我國很多的風力設備制造企業，其中的許多配件都需要依靠進口的支撐，這表明我國相對是落后的，也是需要進步的，究其原因，主要是我國自行研發的一些配件無法滿足生產需求。除此之外，我國風電方面的標準還沒有達到一定的高度，比如在風機制造方面以及對所生產配件進行檢測所依據的標準也并不完善，所以我國在風力發電方面還有很大的進步空間，我國相關人員也應高度重視起來，不斷提升對技術的要求，不斷加強對設備質量的要求以及監管力度。

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（作者單位：揚州市金陽光電纜有限公司）