風力發電電氣控制技術發展探析

李騰飛 高勇

摘要：受到大氣壓力、空氣濕度以及溫度這些自然因素的影響，運用風力進行發電因為在發電技術中存在著不穩定性，所以在發電過程中要著重關注以下幾點：第一，監測影響風力發電的自然因素的發生，這些自然因素大多是不可控的;第二，將風能的利用率發揮到最大水平，提高風力發電的發電效率;第三，運用遠程監控技術對風力發電進行實時監控，避免了惡劣的自然環境下，人力不能及時進行現場監控的問題。

關鍵詞：風力發電;電氣控制技術;應用

一、關于我國風力發電的發展現狀分析

1.1作為新型能源中的一種，風能不但具有優點，同樣缺點也是存在的。取之不盡用之不完、無污染是其主要的優點;無法儲存、穩定性較差是其主要的缺點，由于這些問題的存在，一時又無法解決，自然限制了我國風力發電技術的進一步發展。

1.2電能和負荷會因為風向和風速的隨機改變而改變，電能的質量也會受到一定程度的影響（較大電網中）。

1.3風力發電設備并不完善，限制了一些作用的發揮，復雜的動態阻礙了對風力發電系統的控制工作。同時，線性模型和非線性模型這兩種是目前國內常見的風電系統模型。其中線性模型主要是用于傳統風力系統控制，最大化風能捕獲量的實現是通過對發電機相關屬性的調節來實現的這一過程就是其工作的主要原理，從表面上看這種方法的操作非常簡單，但是由于有非常的差別在線性模型和非線性模型中存在，因為無論是在工作環境還是在工作范圍等方面都有明顯的區別，并在實際的風力發電中以往的控制方法已經滿足不了它的要求，這也在一定程度上使風力發電設備的進一步發展受到了阻礙。

二、我國風力發電存在的問題

2.1我國風力發電產業鏈欠缺

風力發電行業的快速發展，與之相對應的產業鏈建設需求緊迫，從目前我國風力發電行業的發展形勢分析，在風電機組組裝過程中，所需的核心部件大多是從國外引進的，例如，電氣編程控制系統、集電環等部件;而在我國，僅僅能提供電氣零件這些配件設備，就我國目前的產業鏈發展水平來看，離整機組裝并設計機組的能力還差很遠，而對于風力發電產業鏈的輔助技術，如運輸、監控、檢測修理等方面都不能達到系統的一個體系，這些因素為風電行業發展增加了阻礙。

2.2我國風力發電的電力輸送困難

在我國，風能產生豐富的區域大多分布在山谷以及平原這些地處偏避且開闊的地方，而風力發電廠也都設立在這些區域，如何將電能輸送出來是需要解決的問題，要想將電能輸送到需要的地方，就需要大量組建電網，而組建全新的電網設施，不僅僅需要人力物力，同時也需要大量的時間，這也就使得組建電網的速度遠遠滯后于電能產生的速度，出現風力發電廠發出的電能輸送不出去的現象出現。

2.3國家政策對于風力發電支持不夠

建立風力發電廠需要足夠的資金作為支持，在我國，風力發電投資的路徑有限，國家對于風力發電的政策扶持不到位，沒有相對應的優惠政策，在風力發電行業中的銀行貸款條件遠高于其他行業，面對這些有限的條件，只能組建規模較小的風力發電項目，也就阻礙了風力發電技術的發展，不利于風力發電項目的廣泛推廣，使得風力發電的價格持續提高，很難運用到人們的工作和生活中。

三、風力發電電氣控制技術的應用

3.1變槳距發電技術

在風力發電的過程中，如果用于風力發電的機組出現輸出功率不高的問題，風能的利用率因此也會下降，對發電的效果造成極大的影響，控制風力發電機組的風速功率顯得尤為重要，而變槳距發電技術的應用就是專門解決這一問題的，通過槳葉角度的改變，確保風力發電機組在風速過高的時候得到有效的控制，進一步提高風能的利用率。另外，隨著科學技術的發展，變槳距的扇葉在制造時所用的材料更加輕便，使得扇葉的重量有所降低，整體重量隨之下降，對應的沖擊荷載也下降了，這樣的做法在運行中降低了事故發生的幾率，控制工作變得相對容易了很多，但是也帶來另一個問題，那就是變槳距在運轉中，穩定性較差成為了新的需要解決的問題，失穩問題的出現，需要投入大量的人力物力，增加了人力和物力資源的消耗，相信隨著不斷提升的電氣控制技術水平，這一問題終有一天會得到緩解，甚至是妥善的解決。

3.2定槳距失速發電技術

這一技術的應用有效結合運用了傳統發電技術和新型發電技術，更好的確保了風力發電系統的運行軌跡，有效提高其的穩定性。因為在發電過程中發電機組需要并網進行工作，這對發電機組的穩定運行提出了更高的要求。定槳距失速發電技術借助葉片比較復雜的構造實現對發電機組功率的控制，同時葉片還存在重量大、體積大等情況，這都要使得在發電的過程中，消耗大量的無用功，對發電機組的運行效率極為不利，使運行效率無法得到保證，這一技術的應用受到了很大的限制，只能在風力等級低的小風環境中應用，在風力等級高的大風環境中還沒能得到應用，這也成為了以后重要的研究方向，拓寬其應用范圍。

3.3主動失速發電技術

這一技術整合了定、變槳失速風力發電技術，因此又稱作混合失速發電技術，根據風速的變化、風向的變化對槳距角進行合理的調整，實現對風能捕捉量的控制和風速的控制，能量轉化效率極高，風力發電的運行效益得到了很高的保障。但在實際應用中，失速問題頻頻出現，這就導致功率輸出受到不同程度的影響，對電氣控制極為不利。加強技術改進勢在必行。

3.4變速風力發電技術

變速風力發電技術的主要目的就是針對風力發電機的原有恒速進行影響和控制，根據不同風速控制風力發電機的運行情況，以此保證恒定發電頻率。由于風力發電機會受到風速變化的影響，為保證風力發電機的運行效率就要根據實際情況調整相關的風輪轉速指標，并注重輸出功率的平穩性，從而有效確保風能能量。這種技術代表著風力發電的發展方向，恒速發電技術將成為風力發電的核心技術。

四、結語

隨著我國國民經濟水平的不斷發展，再生能源的發展在國家未來發展規劃中起到重要作用，利用風力進行發電技術則是充分利用自然條件進行再生能源建設的有利途徑，解決我國風力發電中遇到的諸多問題，大力支持風力發電技術，政府部門也要給予風力發電產業相應的政策扶持，使我國風力發電電氣控制技術得到快速發展。

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