風電電氣工程自動化中的問題和解決辦法分析

石良策

五凌電力有限公司 湖南 邵陽 422000

在全球資源枯竭的形勢下,風能作為一種清潔的、可再生的自然資源,被廣泛應用到生活和生產中。與傳統的煤、石油、天然氣等資源不同,風能屬于一種可再生資源,不會隨著使用而減少,且我國風能資源相對比較豐富,根據全國的風能資源普查結果顯示：中國陸地風能距離地面10m高度的經濟可開發量高達2.53億k W,近海地區的風資源比這一數據明顯升高了3倍左右。在這種情況下,隨著風能開發技術的不斷發展,風力發電已經成為我國繼水電之后的最重要的一項舉措。

1 風電電氣工程自動化

1.1 風電電氣工程自動化 風力發電是利用風能進行發電。風力電氣工程自動化,顧名思義就是從電力生產到電力消費的每一個環節、每一個層次中都充分利用了自動化進行控制。在這一過程中,涉及到了大量的電子信息技術,如：電力電子技術、網絡控制技術、計算機技術等。與其他的工程相比較,風電電氣工程自動化具有較強的復雜性、綜合性,是電氣信息領域的一個新興領域。在新的形勢下,隨著生活、生產用電量的急劇增加。在這種情況下,只有通過電力工程自動化,不斷提高電力系統的運行效率,才能更好推動我國經濟的進一步發展。

1.2 風機控制系統 在整個風電電氣工程自動化系統中,風機控制系統最為關鍵,是實現風電工程自動化的關鍵性設備。通過風機的控制系統,可實現對風機工作進行良好的限度,并根據實際情況對其進行自動調節,以最大限度的捕獲風能,并在此基礎上保證電網兼容性良好的。一個風機控制系統,主要包括四部分,即：監控系統、主控系統、變槳控制系統、變頻系統。風機控制系統運轉順利與否,直接關系著風電發展前景。

2 風電電氣工程自動化中存在的問題

目前,風力發展已經在我國得到了廣泛的應用,風力發電的能源占比越來越高。但是,在風電發電的過程中,由于風能快速發展、大規模風電機組的投入運行導致負荷不穩定,電網配套跟不上,調峰能力不匹配等問題,以至于風力發電吸收和消納一直以來不能達到最佳狀態。具體來說,我國風電電氣工程自動化過程中初期,主要存在的問題主要有以下幾方面：其一,電網適應性。在大多數風電電氣工程自動化中,頻繁脫網現象較為嚴重,嚴重影響了風力發電的穩定性。而在研究中發現,導致風電電氣工程自動化出現頻繁脫網的主要原因有：電氣工程自動化系統中設備本身硬件存在一定的缺陷,恢復期間,整個系統處于暫太弱生存性；風電場的保護策略、保護方案無法避免電網波動機組并網要求,以至于風電機組電網適應性較差,在電網故障期間惡化電網調節能力。其二,風電機組故障。風電機組故障頻集中表現在以下幾個方面：(1)風輪故障,在風電機組中,風輪負責捕獲風中的能量,主要由葉片和輪轂組成。在發電過程中,葉片在氣動力、重力和離心力的作用下,常常出現葉片揮舞、葉片擺振故障,湍流容易一起機組振動停機和設備故障,山地風電尤為明顯。(2)變槳系統故障,變槳系統是風電機組調整槳葉吸收風能的重要組成部分,根據變槳系統驅動力的不同,又可進一步具體劃分為液壓變槳和電氣變槳。(3)齒輪箱故障,齒輪箱作為傳統雙饋機組的重要增速傳動部件,常見的故障有斷齒、斷軸、齒輪磨損、滲漏油、散熱等故障。(4)變頻系統故障,變頻器作為風電機組發電機和電網連接部分,是風機機組并網和提高電能質量的重要組成部分,主要故障原因為環境濕度、散熱不良造成變頻設備故障

3 風電電氣工程自動化中問題的解決措施

針對風電電氣工程自動化過程中存在的主要問題,筆者認為可從以下幾方面進行有效的解決和完善：

3.1 電網適應性較差有效解決措施 根據引發風電電氣工程自動化出現脫網的原因,應做到以下幾點：第一,確保風電機組具有優秀的低電壓穿越能力。第二,不斷提高風電場動態無功補償裝置的性能,以有效確保風電場的容量、配置與相應速率相互滿足。第三,全面提升風電機組對電網的適應性。對風電機組中的主控定值、電壓保護等各項數據進行詳細的分析研究、優化調整。第四,完善風電場匯集系統中小電流接地系統。第五,提高風功率預測的準確性,準確的對未來風況及風力發電機組的出力進行預測并上傳調度,提高風力發電的電網競爭能力；第六,研究布局風電場儲能技術,配套儲能設備,增強風力發電場的調峰能力,提高設備出力穩定性。

3.2 加強風電機組維護、檢修及診斷 針對風電機組運行過程中出現的故障問題,除了進行故障檢修之外,最重要的是加強風電機組的定期檢修、日常維護工作及設備診斷技術,以最大限度降低風電機組的故障發生率。第一,定期檢修。定期對風電機組進行維護檢修,有效提高整個風電機組的運行效率。第二,日常維護。在風電機組的日常維護中,及時解決設備存在的隱患及缺陷。第三,設備診斷技術,在設備重要位置進行在線振動監測,對齒輪箱定期做好油樣檢測及內窺鏡檢測等技術,及時掌握設備健康狀況并采取相應的預防措施,保證設備安全穩定運行。

4 結語

綜上所述,隨著風力資源的進一步開發,以及風電機組的大規模運行。受到多種因素的影響,風電電氣工程自動化過程中暴露的問題日益增多,嚴重影響了風電發電的安全性和經濟性。在這種情況下,必須要針對性采取有效措施,降低風電電氣工程自動化過程中故障頻率,有效提升整個電力系統的運行效率,以最大限度保證社會生產、人們生活的正常用電。