風力發電電氣自動控制系統中智能化技術的應用

李默涵　李水冰　解雙洲

摘要：快速發展的人工智能技術下，多數新理論與方法被引進至各個行業領域中，將智能化技術融入風力發電電氣自動化控制系統，那么風電行業便能實現更為迅速的發展。基于信息技術，分析建立風電場的智能控制系統，實行統一管理，有效提升風電場發電能力，闡述電氣自動化控制系統中的智能化技術的應用。

關鍵詞：風力發電;電氣;自動化;自動控制;智能化技術

1引言

隨著我國風電裝機的不斷增長，尤其是華北、西北區域風電大基地的持續建設，需加強風電場的智能化管理，從控制策略入手，實現風電機組在全壽命周期內的可靠運行、提升風電場發電量。

2智能技術概述

互聯網和計算機技術已完全融入人們的工作和生活之中，智能化技術使企業獲得了長足的發展和進步。智能自動化技術的概念是人類智能研究、開發、仿真、推廣和應用的一種全新的技術模式。依托先進的智能自動化技術，可以有效提高風力發電自動控制管理系統的有效性和可靠性，有利于經濟效益和企業社會效益的結合和提高。智能化技術的應用類型主要有三種。

神經網絡控制技術。在數字以及運算符號計算和運算時，經常應用神經網絡控制技術，比較適合復雜的數據處理。神經網絡控制技術主要是在對案例中分散數據采取綜合分析處理儲備。

專家系統控制。在多領域集成智能系統的組織、決策、調節過程中，專家系統控制能夠有效解決不確定的模糊知識信息輸入錯誤、非結構化問題等。

集成智能控制技術。隨著科技的不斷發展，集成技術逐漸向著智能化、自動化方向發展，將集成智能技術與深度模擬技術相結合，對模糊數據進行有效的收集和處理，從而實現自動化的控制和調整，提升了集成技術的先進性，也為自動化技術在整體結構的兼容性提供了幫助。

3風力發電應用智能化技術的特點

3.1應用智能化技術的優勢

（1）在風電自動化控制系統中加入其他輔助功能，如影像數據分析功能，這樣可以實現對數據的精準采集和分析，從而實時監督風電情況，避免故障發生后一直得不到維修的情況。

（2）將智能化技術和大數據技術應用在風電產業中，可以獲得從發電到用電過程的所有數據，從而根據數據分析獲得服務內容的基本框架，為之后業務的開發提供數據支持。

（3）智能化技術可以應用在網絡平臺中，管理人員通過大數據技術分析各類用電數據和電網的數據信息，可以為維護電網的正常運行和提高服務水平提供支持。

3.2應用智能化技術的必要性

加強風電場的信息化建設、在風電場自動化控制系統中應用智能化技術，結合氣象系統的功率預測技術、基于電網的調度指令，實現有利于電網安全的風電場控制模式。

4風力發電自動化控制系統中智能化技術的應用

4.1極端載荷與陣風控制技術

風電機組一般處于風能豐富的地方，這些地區一般環境非常惡劣，若遇到極端天氣，可能會影響風電設備的正常運轉。為了保證風電設備的安全性，需要采取動態調整策略及預先降載策略。基于風機模型的極端載荷工況控制技術，利用模式識別算法，可以達到預知危險的目的，使得風機能夠提前執行載荷消減策略，平滑過渡極端載荷工況，防止機組在高風速高轉速工況下引發超速停機，保證風機在全壽命周期內的可靠運行。

4.2傳輸系統數據整合分析

風力發電自動化控制系統需要在傳輸系統（物理線路）的支撐下，才能進行數據傳輸。ICP/TP傳輸協議將其智能化技術與現有的風電系統自動化和過程控制系統進行有效結合。標準化之后的傳輸協議能夠成為一個共享的傳輸系統，用戶共享同一個傳輸網絡系統、一套綜合智能布線系統和一套網絡設備，從而解決不同系統之間相互通信的問題。通過分析技術即可了解，風力發電自動化控制系統用戶端設備依托公共局域網、寬帶路由器進行互聯網云端服務器的訪問可實現智能控制。

4.3基于大數據的偏航誤差自校正技術應用

偏航系統使風電機組始終處于迎風狀態、最大化捕獲風能。氣象站尾部安裝，槳葉擾動干擾、機艙氣動外形等帶來的擾流都可能引起偏航誤差，導致功率損失。為解決此問題，可采用基于大數據的統計模式識別算法以及激光雷達測風技術，高效識別風機在運行和調試過程中因各種原因出現的等效偏航誤差，指導風機主動修正偏航對風誤差，從而提高風機對風效率，提升機組發電能力。

4.4智能感應技術的應用

智能電子設備的主要功能在于監測電網，避免出現故障或者風力自身特性導致的電網不穩定等問題。同時方便工作人員了解電網各項數據，為整合電網信息并進一步提升發電效率等提供支持。

4.5主動尾流控制技術

尾流引起的發電量損失是目前風電項目急需解決的問題。為了減少發電量損失，在風電場智能控制策略中，結合風電場實時運行數據和深度學習技術，進而模擬風電發電情況后優化風電場配置。主動尾流控制技術的應用，使得后位風機因尾流減小帶來的發電量增加大于前位風機主動降低尾流帶來的發電量損失，最終提高風電發電效率，實現風電場全場發電量的最大化。

4.6無人機技術的應用

無人機技術的應用范圍非常廣泛，常用于風機智能巡檢中。因為無人機具有防風、續航時間長且體積較小的特點，在操作員的控制下可以精準拍攝和檢查風電機組。無人機可以將資料傳遞給地面接收系統，在人工檢查資料的過程中可以分析風電機組是否發生故障并判斷故障位置。無人機智能巡檢可以有效減少人工成本，提高巡檢效率，具有極高的應用價值。

5結語

我們將智能化、云計算、大數據、人工智能等現代化信息技術應用在風力發電電氣自動控制系統中，以風力發電機組功率預測、狀態監測、智能維護、以及出力優化等為中心所開展的一系列自動化作業。

目前，風力發電在我國3060遠景目標中重要性日益凸顯。將互聯網、云計算、數據挖掘等新型智能化技術進行結合，能夠有效解決產生于風力發電推進期間的各類管理問題，保障風力發電場運行的正常與穩定，助力風電產業的可持續發展，為實現節能減排、環境保護的目標做出貢獻。

參考文獻

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