風力發電機組控制及運行維護技術研究

景永濤 馬登云 尚國琥

摘要：在社會快速發展的帶動下，各個領域的發展都取得了巨大的成績，從而為電力工程行業發展帶來了諸多的機遇。就我國實際情況來說，風力發電技術歷經了幾十年的發展，當前已經達到了較高的水平，并且實現了全國聯網并行的目標。但是因為風力發電部分技術整體水平發展十分的滯緩，所以造成了當前風力發電機組運行維護工作整體效果較差的問題。鑒于此，這篇文章主要針對風力發電機組控制和運行維護技術展開綜合分析研究，希望能夠對我國風力發電事業的未來良好發展有所幫助。

關鍵詞：風力發電機組;機組控制;機組運行維護

引言：風能在所有能源中屬于清潔型的能源，因為其具有良好的優越性所以受到了人們的廣泛清淚，并且被運用到了諸多的領域之中，取得了良好的效果。在這種發展形勢下，風力發電機組規模得到了逐漸的擴展，機組控制以及運行維護工作需要進一步的進行完善創新。

一、風力發電機組控制

1.定槳距失速風力發電

定槳距失速風力發電技術最在實在上世紀八十年代被人們研發出來的，在當時整個市場中起到了重要的作用，其在緩解并網和運行控制中所存在的問題方面具有重要的作用。涉及到的主要技術為：軟并網、自動解纜以及空氣動力剎車。在實施安裝操作的時候，槳葉節距角應當利用專業的方法來進行計算，機組的轉動速度也需要利用電網頻率來加以控制。輸出功率通常都是由槳葉自行加以調控。如果風速超出規定的旋轉速度，那么槳葉也可以利用失速調節阿靜功率控制在良好的范圍之內，依賴葉片的特殊結構在遇到大風情況的時候，從葉片背面通過的氣流往往會出現混亂的情況，所以會對葉片的氣動功率造成巨大的影響，最終就會形成失速的問題。因為失速屬于一種氣動過程，具有較強的復雜性，如果風力維持穩定的狀態的時候，是無法對其失速的情況加以判斷的[1]。

2.變槳距風力發電

就空氣動力學方面來說，如果風速保持相對較為穩定的狀態，那么可以利用有效的方法來對氣流的方向以及槳葉的節距進行調整從而實現對機組動力轉矩的調控，保證輸出功率能夠始終維持在穩定的狀態。借助對變槳距進行調控的方式，可以確保輸出功率變化曲線寶成平滑，在遇到陣風的時候，基礎、塔筒以及葉片的影響力相對于之前闡述的失速調節下哦，能夠切實的降低材料實際利用效率，并且也可以降低機組結構整體重量。這種控制方法的弊端就在于其務必要設定針對性的健全的結構來輔助調節槳距，能夠對陣風的情況加以及時的應對，從而控制風力波動而導致的功率波動[2]。

3.主動失速/混合失速發電

這項技術其實質是將上述兩種技術加以整合的結果，在遇到低風速的情況的時候，利用有效的方法來對變槳距技術加以合理地運用促進氣動功率的提升。姿啊風機功率維持在固定狀態的時候，結合變槳距情況來對槳距實施切實的調整。這個方法往往會導致葉片功角出現波動的情況，并且會加劇失速問題。

4.變速風力發電

就變速運行來說，其實質就是指葉輪在風速變化的影響下，旋轉速度出現波動，導致葉尖速度能夠持續維持最佳的狀態，保證風能的利用系數能夠達到最大。于其他發不同風力發電機組相對比，這項技術能夠在低風速的狀態下，結合風速變化情況，來獲取最佳的風能，切實的借助轉速的波動來形成能量從而提升系統的柔性，保證輸出功率能夠始終維持在穩定的狀態[3]。

二、風力發電機組的運行維護技術

1.日常維護檢修

針對風力發電機組運行情況實施維護工作，通常都是由遠程操作和現場維護兩方面工作組成。遠程操作利用風力發電機組來實施遠程控制維護工作，并且對于其中所存在的故障能夠更加高效的加以排除。風力發電機組的電網電壓、溫度把控、網速都可以利用遠程操作來實現維護。遠程控制系統也可以對發電機組的運轉參數進行全面的收集，對于風力情況、輸出功率信息進行實時收集，為工作人員提供需要的信息數據。系統也可以完成對機組故障的實時診斷，盡可能的避免出現停機的情況，促進機組利用效率的提升。定期檢修和日常維護工作以及故障排除工作都是需要工作人員親赴現場進行實踐工作，定期檢查的側重點是對風機鏈接部件之間的連接情況加以檢查，一旦發現問題都需要利用有效的方法來加以解決，從而保證系統能夠始終維持穩定運行的狀態。日常維護工作可以更加高效的對系統故障加以判斷，利用有效的方式方法高效的處理故障[4]。

2.故障處理

風力發電機組最為突出的特征就是運行持續時間較長，整體規模較大，高度較高，對于維護檢修工作提出了更高的要求。如果無法對機組運行故障加以準確的判斷和處理，那么就會導致故障的蔓延，甚至會誘發嚴重的不良后果。積極的落實機組故障檢修工作，這項工作主要涉及到下面結果方面：首先，狀態故障檢修，也就是在日常維護的條件下，精準的對機組運行狀態加以判斷，對于其中所存在的故障進行準確的判斷和解決。狀態檢查在故障處理方面具有重要的作用，并且對于提升檢修工作的效率和效果能夠起到積極的作用。其次，預防性的檢修。也就是結合風力發現機組的運行情況和技術標準，對機組內所有部件情況進行定期的檢查和修復，從而確保設備能夠始終穩定運行[5]。

3. 防雷維護

風力發電機組造價很高，且多位于開闊區域，加之整體高度達到幾十米甚至 150 米，使得風機直接處于雷電威脅之下。因此，做好防雷保護工作也是機組運行維護工作的重要之一。當前，現代防雷保護技術已經形成了成熟的技術體系。對于風力發電機組的防雷保護而言，需要綜合的保護體系，包括外部保護系統和內部保護系統。在設備上要運用接閃器、引下線、接地系統、電位連接、電涌保護、屏蔽措施等。只有在硬件和軟件兩方面都做好工作，才能確保防雷保護系統的協調運行，達到最好的防雷效果。

結語：風力發電是新能源領域中發展較快的分支之一，技術相對成熟，效益可觀，已經成為替代傳統能源的重要部分，對于環境保護、經濟社會發展等均有重要作用。因此，做好風力發電機組的控制及運行維護工作十分重要。

參考文獻：

[1]謝佳奇.風力發電機組控制及運行維護技術研究[J].通訊世界，2018（05）：196-197.

[2]呂大朋.風力發電機組控制及運行維護技術[J].信息記錄材料，2017，18（05）：51-53.

[3]任永峰，胡宏彬，薛宇，布赫，牛海偉.風力發電機組控制及運行維護技術研究[J].高電壓技術，2016，42（01）：11-18.

[4]韓兵，周臘吾，陳浩，田猛，鄧寧峰.風力發電機組控制及運行維護技術研究[J].電力系統保護與控制，2016，44（02）：1-8.

[5]崔雙喜，王維慶，張強.風力發電機組控制及運行維護技術研究[J].電力系統保護與控制，2015，43（06）：52-57.