風力發電及其控制技術新進展探究

宋國慶

摘? 要：風力發電逐漸成為了當前發電系統中的重要內容，通過對于風能的合理利用，能夠有效地緩解我國當前電力短缺的問題，能夠有效地推動我國電力行業的發展，同時也為我國人民群眾的生產生活提供了能源供應。隨著科技的進步和社會的發展，當前風力發電技術得到了長足的發展，隨著力學、機械學等多方面內容的應用，風力發電也在逐漸地進行升級轉化。風力發電的控制系統是風力發電行業的關鍵技術之一，為了有效地實現風輪的全方面控制，調整其大小，需要對風力發電控制變換器、發電機等多方面進行改善，實現智能化系統化的控制。該文就風力發電系統及其控制系統的新研究展開了探究，為以后的行業發展提供了參考。

關鍵詞：風力發電? 控制系統? 智能化應用? 系統設置

中圖分類號：TM614? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2020）11（a）-0055-03

Research of New Development of Wind Power Generation and Its Control Technology

SONG Guoqing

（Henan Clean Energy Branch， Huaneng Power Intl Inc， Zhengzhou， Henan Province， 450018? China）

Abstract： Wind power generation has gradually become an important part of the current power generation system. Through the rational utilization of wind energy， it can effectively alleviate the problem of power shortage in China， effectively promote the development of China's power industry， and provide energy supply for the production and life of the people in China. With the progress of science and technology and the development of society， the current wind power generation technology has been greatly developed. With the application of mechanics， mechanics and other aspects， wind power generation is gradually upgrading and transforming. The control system of wind power generation is one of the key technologies in the wind power industry. In order to effectively realize the all-round control of wind turbine and adjust its size， it is necessary to improve the wind power generation control converter， generator and other aspects to achieve intelligent and systematic control. This paper explores the new research of wind power generation system and its control system， which provides a reference for the future development of the industry.

Key Words： Wind power generation; Control system; Intelligent application; System setting

隨著經濟的發展，社會的進步，人們對于電能的需求量越來越大，隨著當前對于新能源發電的越來越重視，水力發電與風力發電逐漸成為重要的發電系統將會在發電行業做出貢獻。風能在全國范圍內都有廣泛的分布，由于其開發利用難度相對較小，同時，作為新能源，沒有二次污染，其成本也是穩定可控的，所以風力發電逐漸成為當前發電的重點建設項目。隨著國內對于風力發電的研究與應用的逐步開展，類似于風力發電機，控制風電系統，都得到了一定的進步與突破。為了使風力發電系統得到有效開發與應用，需要深入對于相關的技術設備進行研究，該文主要探討了風力發電系統中的發電系統與控制系統的新進展、新研究。

1? 風力發電及其控制系統的新研究分析

1.1 風力發電控制系統的必要性

自然風的速度及其方向都會發生變化，所以需要有效地控制發電系統能夠有效地防止輸出輸入功率的變化、風輪的故障以及保護等。雖然隨著相關技術的發展，風力發電系統得到了有效提高，但是風力發電機組這一重要的環節仍然具有不穩定性，難以進行變動和調節。風力發電系統機組能夠有效地進行風力發電機組的安全運行、速度提升等，能夠有效地促進電力行業的發展，推動風力發電技術的提高[1]。

1.2 國內風力發電的現狀

就技術層面而言，國內的風力發電主要分成了三步走的策略，首先引進國外先進的技術，其次對國外的先進技術進行消化吸收和轉化，最后實現自我技術的提升與創新。目前我國傳統的電力設備逐漸退出市場，而當前的電力設備進行了更新與換代，我國當前的風力發電的設備也在蓬勃的發展，其組設置也在逐漸提高，就發電行業而言，我國設備和關鍵零件都能夠滿足我國當前風力發電的需求。所以加強風力發電裝備設置的技術創新，促進自主創新能力的提高，能夠有效地推動風力發電系統的完善與進步，風力發電的關鍵技術也是推動風力發電，甚至我國電力行業進步的重要內容，其中控制系統是其關鍵的內容，為了推動該行業的發展，需要有效地提高控制系統的效率[2]。

2? 風力發電控制技術分析

風輪控制技術。為了有效地促進風力轉化系統效率的提升，需要在其中盡可能地降低能量的消耗，就風輪而言，需要進行技術革新，能夠進行有效的葉尖速比控制。由于受到風力的影響，風輪的葉間轉動速度就被稱為葉尖速，其中葉尖的速度與時間段的比值就被稱為葉尖速比，將此比值進行有效的控制，需要進行風速系統的優化。由于風速的不同，其速度比也會受到風的速度大小方向的影響，所以為了實現有效控制，該功能就要對其進行調整和改變，對風輪的速度也要進行改變，從而以此來優化速度比值。對功率信號反饋需要加以控制，可以通過該方法來對風暖的信號得以控制，但風能運行的過程中，隨著風力條件的改變，其功率也會進行改變，這就需要傳輸信號加以變動來形成，對此有效控制。可以通過功率的方式來進行曲線的繪制，在基礎上進行后續的操作，使其功率進行比較，獲得二者的差值，從而進行風輪等設置，使功率達到最大，有效降低成本，控制效率，需要值得注意的是，對于曲線的繪制是難點也是重點，需要進行技術的重點突破。通過爬山搜索的方式進行控制，這種方式主要是對于風機的功率點進行有效的控制，其圖像主要類似于拋物線，可以適當地增加風能的速度來改變其中的功率，找出功率的最大點以后，確定其中的轉速，比較其中的慣性。需要值得注意的是，由于這種方法很難進行轉速的改變，所以該方法還是具有一定的弊端[3]。

3? 風力發電機與相關電力電子變換器控制技術

3.1 風力發電機的控制技術

作為風力發電的能源就是風力，由于風力的方向、大小的不確定性，同時，隨著高度增加，風力會越大，所以大多數的風力發電會處在高空中完成，發電機及其相關的設備也需要盡可能提高其效率，減少能量的損耗，可以充分地利用永磁發電機來進行風力系統的建設。還可以通過模塊化的方式來進行電機的制造，以此來實現成本的控制。除此之外，可以進行發電機控制法，降低發電機的功率消耗，通過各種方法來盡可能的降低功率因數的變化[4]。

3.2 電力電子轉換器控制技術

作為電子轉換器在風力發電系統進行應用，必須要具有以下幾個特征：首先，需要具有比較廣的使用面，能夠在各種風力發電過程中得到有效利用;其次，還需要比較高的傳輸效率，能夠有效進行傳輸之外還需要進行功率因素改變的處置;最后，還需要比較高的安全性能，從而能夠有效地保證功率，有效地運轉。只有滿足以上幾個方面的特征，才能夠有效地進行電子轉換器的設置，達到公共的發電控制系統的需求。

3.3 風能發電中諧波消除

在風機發電的過程中，諧波的存在會降低整體發電的質量，導致電壓頻率等都會受到影響，所以必須要采取方式將諧波去除，盡可能地減少對于發電的干擾性。諧波可能會導致發電機的損壞，甚至會導致出現同步的葉振諧波，甚至會導致發電設備的熱故障，導致正常運行干擾，破壞正常的電子發電系統，影響傳感器的正確性。為了消除諧波，可以通過電力變流或者是無功率增加對電容器進行調整等方式盡可能地減少諧波的影響。

3.4 現代控制技術

風力發電技術一般會有以下幾種控制技術：首先是變結構控制;其次是自適應控制及智能控制等方式。在風電發電的過程中，其中變結構的控制技術應用范圍比較廣 ，主要是該方法響應速度快，設置方便，能夠實現。其中，智能控制系統是當前十分重要的發展方向，但是由于當前數字模型的依賴程度比較低，所以需要進行有效的瓶頸克服，進行技術的突破，才能夠有效地促進智能控制系統的完善。

4? 結語

總而言之，隨著社會經濟的發展，風力發電形成了我國當前發電系統的重要內容，電力行業與人們的生活具有密切相關的聯系，為了有效地推動生產生活發展，需要增強對于風力電力行業的支持與投入，推動風力電力行業的發展。這些年來，隨著我國對于風力發電技術的投入，風力發電技術也取得了諸多進步，由于清潔能源易獲取、成本低等特點，風力發電也逐漸受到了社會各界的支持與擁護，其發展也逐漸向著智能化、自動化的方向發展，隨著相關技術的開發應用，風力發電也必將推動社會發展。

參考文獻

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

[2] 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.

[3] 王淑超，孫光輝，俞誠生，等.光伏發電系統級快速功率調控技術及其應用[J].中國電機工程學報，2018，38（21）：6254-6263，6487.

[4] 張耀月.并網模式下的風光混合微電網中可再生分布式電源的建模與仿真[J].科技經濟導刊，2018，26（35）：34-42.

[5] 王霄鶴.雙饋風力發電系統友好并網運行控制策略研究[D].浙江大學，2019.

[6] 鄒武俊.風力發電及變頻器的仿真與控制研究[D].華北電力大學（北京），2019.