關于新能源發電風力發電技術的探討

王宏義

（大唐桂林新能源有限公司，廣西 南寧 530022）

1 新能源風力發電的技術價值

人類對風能的利用可以追溯到古代，近年來隨著人們對風能的重視，風能利用技術得到了迅速發展。風力發電的建設成本持續降低，與其他發電項目建設相比，風力發電建設周期短，一般來說，風力發電廠的建設可以在1-2年內完成并投入使用,可在短時間內實現并網發電，隨著風能技術的快速發展，風力發電機組的建設也逐漸規范化。風能是一種可再生的清潔能源，加強風能利用技術的研究和開發，提高風能的利用率，可以減少化石能源的使用，改善傳統能源使用造成的環境污染，是能源發展的一個方向。[1]

世界上以及有許多國家都擁有先進的風電發電技術，其中包括中國、荷蘭、德國、丹麥等國，這些國家的風電設備累計裝機容量居世界前列。目前，我國已有40 家企業有能力進行生產零件，一部分可以進入風能生產和零部件制造領域,通過技術引進、自主開發等多種發展模式，產業鏈逐漸形成，中國風能裝備制造行業整體出現良好運行特點，形成了集變速箱、葉片、偏航系統、鋼結構構件和主機為一體的完整產業鏈制造業。

2 新時代新能源風力發電技術探究

新能源時代風力發電技術逐漸迎來革新。風力發電機組齒輪箱設計、在線震動檢測技術、潤滑技術以及功率調節技術都是風力發電技術的新突破。隨著風電裝機容量的日益增長，以及運行時間的延長，風電機組故障也逐步增加，尤其是機械軸承部分，這里容易出現異常情況，將對風力發電設備整體的安全運行構成威脅。軸承是齒輪箱的關鍵部件，如果軸承出了問題，傳動系統肯定會出故障，齒輪箱運轉時，軸承支撐零件的轉動，減少運轉時的摩擦。國外很多企業在齒輪箱軸承方面技術水平比較高，軸承的使用壽命往往比較長，國內廠家也在研究軸承壽命計算的相關技術，對于行業的發展大有益處，國內目前也在研究相關的技術與理論，以提高生產的質量與水準。[2]同時，要了解變速箱的情況，就要了解軸承的使用壽命，對于那些運行不良的軸承，要及時更換，以免軸承故障后變速箱運轉不良。另外，對于軸承來說，潤滑油的溫度和粘度對其使用有一定的影響。要是使用環境不清潔，也會對軸承造成污染，導致軸承運轉不良。

針對風力發電的特殊工作環境，往往會采用特殊的手段進行檢測，此時風力發電機組在線振動監測與分析系統就十分具有必要性。風力發電機組在線振動檢測技術是風力發電機組運行的實時保障，為了實時監控風力發電機組的運行狀態，必須實時對機組的關鍵部位震動頻率和峰值進行檢測。對于開發設計風力發電機組振動系統，不僅可以實時進行風力發電狀態的監測，而且還可以進行有效的數據分析與故障排查，這一數據采集由安裝在不同位置的測量儀器組成，在一些關鍵位置分布有數據采集裝置，與計算機相互連接，實現云服務。將大數據設備投入使用，進行有機分析，可以進行分析功能的提升與完善，在利用計算機實現數據服務器系統的管理與視察，安插一些監控軟件可以實現問題的安全檢測。該系統主要運作原理是在風力發電的關鍵位置安裝檢測工具，主要關鍵位置是指主軸軸承、齒輪箱、發電機等部分，可以通過在線監測關鍵部件的振動，通過振幅的大小分析出這些部分的是否良好運行，對于這些部件的運行狀態的監測十分有效，維修人員完全可以根據運行趨勢，采用一些技術手段進行對比，然后進行結果分析，對于一些結果超標的地方，可以進行檢測與維修，這種預測手段可以達到故障精準進行診斷，延長了機組的連續運行周期，并且方便了檢測的手段，不僅提高了效率而且還帶來了技術的創新，采用這一技術避免和減少重大事故的發生，使得風力發電更加安全。[3]

風力發電設備潤滑技術對于風力發電機組來說至關重要，良好的潤滑系統可以很好的促進風力發電設備的正常運行。一般來說，風力發電設備不同軸承所使用的油脂也不相同，在注油工作中，加脂工具要嚴格進行區分，嚴禁混用，油脂加注量要嚴格按照相關檢修標準執行，“少量多次”，嚴禁私自更改加注量，在加注前，仔細檢查注油孔、排油孔是否正常，如果發現排油孔堵塞，則需對相關軸承部件進行拆卸，處理完畢后再開始油脂加注工作，還要對潤滑油的質量進行管控，確保其正常進行運行，同時盡量延長潤滑油的使用壽命。

風力發電控制技術是風力發電過程中的核心技術環節，風能轉化為機械能，然后將機械能轉化為電能是風力發電機組運行過程的能量轉化規律，風功率密度直接影響風力發電機組的功率，更進一步影響風力發電系統的發電能力，因此，能量控制技術在風力發電系統中的應用就顯得尤為重要。如果風電機組附近風能較小，則應盡可能提高風電機組的吸收能力，以提高風電機組的發電能力，如果風電機組附近的風力過高，則有必要考慮對風電機組總強度和功率進行限制，以避免系統過載的問題，通過降低設備捕獲風能的能力來確保設備的安全性和發電的穩定性。

目前我國對于風力發電機的功率控制技術主要是變槳距控制技術，變槳距控制技術是一種控制功率的方式，通過設置俯仰角來設置風能輸出，在實踐中，如果風力發電系統的功率低于額定功率，則俯仰角始終保持為零，輸出功率主要由外部風力決定，如果風力機的功率超過裝置的額定功率，系統將根據實際輸出功率自動調整傾角，以控制裝置的輸出功率，使其不超過額定功率，避免因系統過載而損壞，變槳距控制技術是一種主動型控制技術，它能夠實現系統的閉環控制，在防止槳距失速方面具有重要的作用。[4]此外，定槳距失速控制技術也是另一種控制技術，該技術的應用是在足夠剛度的基礎上連接變槳風扇葉片和輪轂，然后進行焊接，采用恒定變槳支架控制簡化系統結構，并保持風電運行的穩定性，通過該技術的實時運用，使得風電機組的輸出功率可以隨著環境中風速的變化而相應地變化。

3 新能源風力發電技術的技術前景

新能源風力發電技術創新過程中需要技術創新的支持，未來綠色風力發電技術要加大對智能化的引入與發展。自動化技術的發展在各行各業的傳播，為人類帶來了智能時代的發展，自動化應用技術在風力發電領域的創新，使得智能信息處理技術也凸顯出較為廣闊的發展空間。綠色風力發電技術與互聯網的結合，其優點不斷彰顯，在發展過程中的大量的邏輯單位可以相互聯系，其指令級、比特級、流水線級以至任務級的并行計算，不斷突破運算的速度，不斷將運算手段得到拓展，只需遠程操控，不必親臨現場，可在規定的網絡環境下進行測量，智能化技術的發展對于電力行業這種危險性高、技術門檻高的行業而言，是對自然資源的高效利用，也是對人力資源的高效釋放，在不斷促進產業提升創新升級的同時，立足于風力發電本身，創新自動化技術對電力系統的跨越式升級作用。[5]

隨著社會對風能技術的日益重視，我國近年來投入運行的風電系統規模越來越大，結構也越來越復雜，但現階段我國高性能風能系統的開發和應用還存在許多不足。與此同時，現代風電機組裝機容量的增加也使得風電機組和控制系統的建設更加困難。但各種新材料的出現和加工技術的創新滿足了風力發電大容量的要求，促使風力發電系統向高可靠性和高性能方向發展。此外，大負載驅動永磁同步發電機也將是未來風能技術的發展方向之一，風能系統的技術創新依賴風力發電技術全功率變流器控制系統的發展，其技術的革新能有效保證風電機組的可靠性，利用自動化連接開關實現電源連接控制。[6]風能性能的調節必須充分考慮風能系統的經濟性和可靠性，因此，風能并網技術和風能吸收技術的創新和優化也是未來重要的發展方向。風能技術通過變槳設置，系統可以始終在最佳設置下運行，從而最大限度實現風力資源的高效率轉化。該技術的應用使得風力發電機組運行輸出功率更加穩定，如果實際風速低于額定風速，可有效提高風能利用率，如果實際風速大于測量風速，則輸出功率通過系統設置保持恒定。同時，變速運行也可以顯著提高系統運行的穩定性，因此進一步優化變槳距調整技術和變速控制技術是新能源發電風力發電技術的重要技術。

4 結語

新能源發電技術具有廣泛的應用前景，對于新能源風力發電而言，綠色理念貫穿整個行業的發展和創新，從設計到生產、從建成到維護、都應滲透綠色理念，新能源技術的發展未來，也是人類與自然可持續協調發展的前景，兩者的結合將會更好地服務于廣大群眾。