風力發電技術與功率控制途徑

蔡建儋

國家電投集團江西電力有限公司高新清潔能源分公司 江西南昌 330096

風力發電一方面可以滿足人們對電力資源的需求，另一方面還能滿足人們對清潔、生態、環保的需求。在塔架型風力發電機的制造中，由于風力發電機組單臺設計容量越來越大，塔架高度逐漸升高，就要求必須要加強風力發電機的制造管理。

1 風力發電的現狀

進入到二十一世紀，是可再生能源的世紀，風力發電成為各個國家重視的發電形式。風能資源豐富，價格也比較便宜，能夠在很大范圍獲得，并且不會對環境造成污染。當前我國在風力發電的發展方面已經有了很大程度的進步，我國的風力發電區域主要是在北部以及西北和東北草原以及戈壁灘等地方，這些地方缺乏煤炭資源以及常規能源，春冬季節風速比較大，雨水又少，夏季的時候降水比較多，風能以及水能就成為比較重要的季節補償。我國的地理環境復雜，有的區域風能資源豐富，對于發展風能發電是比較合適的，如江西鄱陽湖地區以及湖北通山地區，都能發展風能發電。近些年我國在風電場的建設發展方面加快了速度，風力等新能源發電行業有著廣闊的發展前景，在未來的很長時間就會保持著高速的發展態勢[1]。

2 風力發電技術

2.1 改進控制技術

對于風力發電系統的易干擾、不穩定的問題，一般使用系統模型控制的方式予以解決，但是該種方法具有一定的局限性，所以其僅限于某個系統的指定周期使用，難以有效地預防能量轉換多個過程中所產生的變化。在風場運行的環境下，風電機組由于無人值守，所以對系統的控制有著更高的要求。使用自適應控制器，能夠讓風電機組在最大的范圍內，使用功率系數得到優化。其工作原理為，利用對系統的輸入輸出展開測量，分析控制過程中需要的參數，并利用控制系統展開控制。相比于原有的控制器，自適應控制器性能得到了較好的優化，性能大大增加。它通過構建出準確的數學模型，對風力發電機組的電功率展開控制，進而更高效地進行控制，并節約成本。

2.2 抗干擾容錯控制

風力發電機運行中，主要干擾因素包括：機側風速、隨機噪聲、機械振動、機械磨損、網側電磁及諧波等。同時，機組機械、電氣故障的發生，也會導致風力發電系統正常運行受到影響，電能質量不合格，引發電網電壓波動、產生諧波等問題。由此，在風力發電技術發展中抗干擾容錯控制研究具有重要意義，具體要求如下：（1）通過抗干擾容錯控制系統的應用，提高機組控制系統精度，保證輸出功率平滑性，持續輸出優質電能，確保并網運行安全；（2）通過抗干擾容錯控制系統的應用，減少機組維修成本，防止出現災難性事故，或者是早期故障惡化；（3）通過抗干擾容錯控制系統的應用，實現風電機組運行經濟、社會效益的最大化，逐步實現風能的大規模推廣。

2.3 接地施工

風力機組因其高度較高，易遭受雷擊。國內因雷擊產生風機倒塌的事故時有發生，防雷接地施工也是一項難點工程。由于環境不同、區域不同接地網的設計也大有不同。但影響接地效果的主要還是土壤電阻率及接地體。目前使用頻率最高的還是金屬材料，主要有銅包鋼、熱鍍鋅園鋼和扁鋼等。山區因其地勢、地質原因，垂直接地孔主要采用鉆深孔接地的施工方法。水平接地體鍍鋅鋼管與扁鋼、角鋼與扁鋼焊接時，為了使連接能夠最大限度的保證可靠，焊接過程中，不僅需要對接觸部位的兩側進行焊接，還需要針對鋼帶彎成的弧形（或直角形）卡子與鋼管（或角鋼）補強焊接；混凝土澆筑完畢后，將垂直接地極用水平接地體（扁鐵）進行相連，同時，對扁鐵周側采用高效降阻劑進行涂貼。水平接地體和垂直接地極焊口均要進行防腐蝕處理?；靥钸^程中，查驗降阻劑有無脫落部位并進行重新修補。土方回填應分層施工，接地網的接地距離應滿足設計和規范要求[2]。

3 控制途徑

3.1 開展科學有效的維護

為更好預防和處理小型風力發電機的各類故障，科學有效的維護開展也需要得到重視。在小型風力發電機的正常運行過程中，需對風輪運轉正常情況進行經常性觀察，如出現機頭振動或噪聲、運轉不穩等現象，需立即開展停機檢查，保證故障能夠及時排除；地錨、緊固件螺栓、拉索鋼絲繩的松動情況需定期進行檢查，大風過后的檢查極為關鍵，及時調整的開展也不容忽視；電機軸承和立柱軸承、回轉體與立柱上端的光軸等潤滑部位也需要得到嚴格檢查，以此保證潤滑油補充的及時性，避免潤滑油不足現象出現，潤滑保養最長應3 個月進行1 次，回轉體內的油泥和風沙清理也需要得到重視；在霜凍、大學等天氣下，需做好葉片結冰情況檢查并做好清理工作；蓄電池的日常維護也需要得到重視，電解液的液位高度檢查、導線連接緊固的保持、放電后及時充電的落實均不容忽視。

3.2 加強焊接質量管理

在風力發電機塔架的制造管理中必須要貫徹質量管理，從風力發電機塔架的設計、制造到成品的整個過程中都需要嚴格按照制造質量標準、檢驗方法等來制作。在風力發電機塔架的焊接作業中，還需要相關的工作人員對風力發電機塔架的焊接情況進行監督檢查，看是否存在余高尺寸不符合以及表面裂紋等外部缺陷；看是否存在未熔合、未焊透、裂紋、氣孔等背部缺陷。在檢驗的過程中，要求相關的檢驗人員必須要掌握正確的檢驗方法，徹底找出風力發電機塔架存在的問題與缺陷具體位置、大小以及性質，并對導致該問題與缺陷的原因進行分析與記錄，這樣也可以較好的規避在未來的風力發電機塔架焊接中同類問題的發生[3]。

4 結語

總而言之，在未來的經濟發展中，風力發電技術的應用以及發展前景是比較廣泛的，要充分注重技術的創新應用，從整體上提升技術應用經濟效益。通過上文中對風力發電技術的相關探究，能有助于從理論層面進一步深化對該技術的應用認識。