針對新時期新能源風力發電相關技術討論分析

郭東 范軍暉

摘要：新型風電光伏是一種新型的現代電能生產方式，其發展優勢十分明顯。基于此，本文主要從新一代能源新型風力發電的相關技術應用原理以及分析問題入手，探討新一代能源新型風力發電的一些相關應用技術，有助于有效推動我國新型風電產業的健康發展。

關鍵詞：新能源;風力發電;技術

一、新能源風力發電的技術原理分析

1.風輪裝置

風輪驅動裝置主要是將驅動風能轉化為具有機械驅能的驅動裝置，風能可以帶動一個螺旋槳狀風輪葉片高速旋轉，葉片高速旋轉時可產生大量機械驅動能。

2.發電機

發電機驅動是一種將小型風力發電驅動機組風力傳遞的恒定風力機械傳動能量的轉化轉變為恒定電能的驅動裝置。小型風力發電驅動系統由風力發電機和風力變流器兩部組成，發電系統效率高。對于小型風電驅動系統來說，它不僅僅是包括風力發電機組的機頭，還包括發電轉體、尾翼、葉片等主要部件，所有部件都必須調整以確保風電效率。其中，機頭將驅動葉片在最大風力推動作用下旋轉產生的內部機械作動能通過轉化后成為最大電能，機尾通常用于自動引導電機風向，使風力發電機可以獲得最大的排風量，而旋翼機則是一種使車頭機尾高速轉動的控制裝置，用于自動調節電機轉向和控制旋轉的電機轉子通常可以使用永磁或勵磁式的磁體;電機定子驅動繞組通常用于自動切斷一條可將內部機械作動能通過轉換轉化為最大電能的產生磁力的導線。

二、新能源風力發電的關鍵技術

1.風功率預測技術

風力發電技術預測應用技術是目前我國風力發電中比較重要的一種預測應用技術，由于不同技術預測開發風的生命周期和預測模型的不同，預測開發風的技術方法也不同。

（l）按短期風電自動預測調度期限長短來進行細分。根據短期風能自動預測機組發電調度周期的不同時間長短，風能預測發電周期預測調度方法大致可以分別細分為超短期、短期和中長期三種風電預測調度方法。短期大型風電機組實時自動預測調度，短期大型風電自動預測調度方法目前可廣泛地應用于短期風電開發機組臨時風電組裝和長期風電備用大型風電長期部署，可應用于各個方面，中長期預測可應用于維護和風資源評估。

（2）根據風險預測技術模型進行分類。①物理模擬法。該預測方法主要根據電場氣象預測結果通過模擬一個風電場及其周邊的各種天氣狀況，根據電場風向、風速、氣壓、空氣密度等各種相關聯的預測數據信息等來構建一個預測數據模型，并通過制作一套功率分布曲線和預測單位來對風電場的功率曲線預測。由于風速變化沒有規律可循，預測往往會有一定的誤差。②數學統計法。該分析方法通過利用一些數學分析工具可以找出目前現有統計數據與目前待進行預測分析數據之間的測量函數序列關系，可以被視為一個進行數據挖掘的新過程，在數據挖掘中可以發現數學規律，得到正確預測分析結果。在正確應用這些統計分析方法進行預測我國風電裝機功率時，需要這些統計算法的技術支持，常用的方法有兩種：統計時間測量序列分析算法和統計機器學習算法。

2.風電機組功率調節技術

風電機的功率輸出水平在整個風力發電系統中很重要，因而輸出功率調控是不可或缺的關鍵技術之一。風電機應該捕捉風能而是將其轉化為機械能來發電，但是因為組成風電機的部件的機械設備硬度及能力，有必要降低對于地熱能的捕捉，以保持風電機的輸入趨近其整定值，以便安全運行。以下控制技術通常用于調節風電機的輸出。

（1） 恒定螺距失速控制技術。此種控制形式的原理是，電機式風能電動機的葉片與輪轂剛性銜接，其特性是框架結構單純，使用性能穩定，但是惟一的優點是不能依據氣溫的變動實時調整葉片頂面的視角。恒定螺距失速控制技術利用植株的水動力學特征來改變渦輪機的功率，以應對外部風速的變化。在實踐中發現，在名義風速下很難實現風能利用效率的最大化，而在低于名義風速的情況下，風能利用的效率會降低。

（2） 變槳控制技術。所謂變槳距，基本上是指變槳角的調整;通過改變變槳角的大小，達到調整風力發電機組功率的目標。倘若因為外部要素的影響，功率高達了額定功率，勵磁便能依據功率的變動調整電機角的大小，進而促使壓縮機的功率保持在額定功率。這時候，控制系統參加控制，進而形成閉環控制。俯仰控制應是一種主動控制技術，可用于風力發電機組，以克服俯仰的被動失速調節的缺點。變槳控制還有一個優點，就是當風機開始旋轉時，在大的正變槳角下產生一個大的啟動轉矩，并在停止時將變槳角保持在90°，從而使風機的空轉速度降到最低。

3.風電無功電壓自動控制技術

變電站可以集成應用到電站模塊化風電監控管理系統中，也或者可以直接采用外部監控方式獨立實施運行，起到實時監控現有風電場電網設施9路交流供電無功電壓穩定運行控制狀態的重要作用，通過自動通訊控制線路自動調節風電設備的無損有功交流電壓，并將自動控制指令發送到電站相應的風電監控管理系統。控制系統主要有兩種自動控制工作方式。一種方法是系統遠程控制，另一種方式是本地自動控制。在遠程控制系統模式下，變電站自動實時跟蹤一個無損有功交流電壓調節控制目標，在本地自動控制系統模式下，可以根據系統預設的多路并聯式網點無功電壓調節目標控制曲線對現有變電站系統進行自動控制。系統可以通過手動同時設置現有變電站的穩定運行和自動控制能力狀態，同時它也可以通過手動設置鎖定或同時解鎖現有風電場的各種自動控制能力設備，設備的自動切換由監控系統進行自動控制。當風力電網設備處于穩定自動運行控制狀態時，變電站系統可以通過充分利用現有風力發電發動機組的無損有功電壓調節控制能力部件來自動實現其無功電壓自動調節控制目標。利用功率電壓補償器可以完成無功功率值的補償。此外，變電站可以與風力發電機協調無功補償狀態，有效避免了無功功率的不合理流動。

結束語

總之，風力發電是電力領域新能源領域風能的典型應用領域。這進一步提高了我國風力發電的利用效率。這對于加快推動我國時代風電產業的持續發展升級具有重要的歷史現實意義。

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