新能源發(fā)電風(fēng)力發(fā)電技術(shù)研究

佟立

摘要：在環(huán)保大背景下，踐行環(huán)保理念，實(shí)現(xiàn)可再生資源的開發(fā)與利用，成為現(xiàn)階段各個(gè)行業(yè)所關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容。風(fēng)能資源作為一種廣泛分布的能源形式，其本身具有無污染，成本低的優(yōu)勢，在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)逐步發(fā)展成熟的背景，風(fēng)電資源成為代替化石燃料的重要資源，發(fā)展應(yīng)用風(fēng)能資源對于改善能源結(jié)構(gòu)，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義，基于這一背景，相關(guān)部門需高度重視風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的開發(fā)與利用，明確影響風(fēng)力發(fā)電穩(wěn)定性的各項(xiàng)因素，然后采取有效措施，有效提升風(fēng)電能源的質(zhì)量，以此來進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)整中國的能源結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：新能源;風(fēng)力發(fā)電;技術(shù)要點(diǎn)

引言

與其他國家相比較，中國的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)依然存在滯后性，特別是專業(yè)技術(shù)方面，諸如大型機(jī)的設(shè)計(jì)、調(diào)速調(diào)頻技術(shù)以及失速調(diào)節(jié)控制技術(shù)等等，依然需要進(jìn)一步完善。

1 風(fēng)力發(fā)電原理

風(fēng)力發(fā)電的過程中實(shí)際上就是利用風(fēng)力的動(dòng)能，推動(dòng)螺旋葉片旋轉(zhuǎn)，從而將風(fēng)力的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，由于葉輪的轉(zhuǎn)軸與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸連接，形成傳動(dòng)鏈，因此在葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，發(fā)電機(jī)也能轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。現(xiàn)代社會(huì)隨著節(jié)能環(huán)保理念的深入，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)有了很大的發(fā)展，在這個(gè)過程中風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的復(fù)雜性也在不斷提升，目前風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主要包括齒輪箱、偏轉(zhuǎn)航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)等。在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，齒輪箱能夠通過齒輪之間的組合，有效的提升發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，在提升發(fā)電功率的同時(shí)，也能保證發(fā)電的穩(wěn)定性。偏航系統(tǒng)能夠根據(jù)風(fēng)向的變化對風(fēng)輪的掃掠面進(jìn)行靈活的調(diào)整，使掃掠面能夠與風(fēng)向保持垂直，從而最大程度的捕獲風(fēng)能，提高可利用率。在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中變槳距風(fēng)機(jī)以及風(fēng)輪葉片需要能夠圍繞根部中心旋轉(zhuǎn)，從而讓風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)能夠適應(yīng)不同的風(fēng)況。在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)停機(jī)時(shí)，變槳系統(tǒng)通過控制葉片回槳減少動(dòng)能吸收，增加風(fēng)阻系數(shù)，從而便于風(fēng)力發(fā)電機(jī)停機(jī)，在特別是在風(fēng)機(jī)緊急停機(jī)的過程中，液壓系統(tǒng)以及高速剎車系統(tǒng)會(huì)延時(shí)投入運(yùn)行，保障機(jī)組安全可靠。對于現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)來說，控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行的關(guān)鍵，能夠?qū)︼L(fēng)力發(fā)電各系統(tǒng)模塊進(jìn)行控制，確保風(fēng)力發(fā)電機(jī)能夠在穩(wěn)定的電壓以及頻率下運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)自動(dòng)并網(wǎng)以及脫網(wǎng)，并且能夠?qū)ο到y(tǒng)的整體運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中出現(xiàn)異常，會(huì)及時(shí)的發(fā)出警報(bào)信息，有利于對風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)故障進(jìn)行及時(shí)的停機(jī)處理。

2 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)要點(diǎn)

2.1 同步發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)

實(shí)際工作中，能夠在形成無功功率的同時(shí)實(shí)現(xiàn)有功功率的輸出，其周波較為穩(wěn)定，所產(chǎn)生的電能質(zhì)量較高，確保終端用電設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，被廣泛地運(yùn)用在電力系統(tǒng)中。但其具有一些弊端，即無法有效控制風(fēng)速，使得運(yùn)行轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩?zé)o法保持穩(wěn)定運(yùn)行，并對電力系統(tǒng)產(chǎn)生較大的沖擊，降低設(shè)備的使用壽命。同步發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用期間，其常常出現(xiàn)運(yùn)行所需精度與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩之間不符的問題，降低了電能質(zhì)量，難以保障最終形成的電壓與電網(wǎng)電壓保持一致。另外，若電力系統(tǒng)工作人員在進(jìn)行并網(wǎng)過程中無法高效控制該技術(shù)，極易出現(xiàn)失步或者無功振蕩等問題，影響電能質(zhì)量。為了擴(kuò)大同步發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用范圍，應(yīng)借助在電機(jī)與電網(wǎng)間安置變頻裝置技術(shù)實(shí)現(xiàn)，加快同步發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用速度。

2.2 異步發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)

異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)中涉及到的控制裝置并不復(fù)雜，在完成并網(wǎng)后，能夠顯著提升該發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行質(zhì)量。而異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)在具體實(shí)踐中，往往會(huì)出現(xiàn)一些問題，例如，產(chǎn)生過大的沖擊電流，增加電網(wǎng)無功補(bǔ)償難度，減小電力系統(tǒng)中的電壓值，引發(fā)運(yùn)行安全隱患;電力系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生無功補(bǔ)償與磁路飽和，這就在一定程度上增加無功激磁電流，減小低電力系統(tǒng)功率值。針對上述問題，相關(guān)部門必須切實(shí)做好電力系統(tǒng)的監(jiān)督工作，加大對各種問題的預(yù)防力度，以此來確保異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行的有效性。同時(shí)，在異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中，并不要求其調(diào)速具備較高的精準(zhǔn)度，因此無需安裝同步設(shè)施和進(jìn)行整步操作，僅需確保同步轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速統(tǒng)一即可，但注意不可存在過大的差距。當(dāng)異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)與風(fēng)力發(fā)電機(jī)相結(jié)合以后，其控制裝置相對比較簡單，且異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)后，也不會(huì)產(chǎn)生無功振蕩或是失步問題，這就有效保障了電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性與安全性。

2.3 無功電壓自動(dòng)控制技術(shù)

在風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行的過程中，子站能夠?qū)υO(shè)備的無功電壓進(jìn)行監(jiān)測，所獲去的無功電壓數(shù)據(jù)能夠通過通信線路反饋到綜合監(jiān)控系統(tǒng)中。系統(tǒng)對于無功電壓的控制方式可以分為兩種，一種是遠(yuǎn)程控制方式，另一種是現(xiàn)場控制方式。在遠(yuǎn)程控制方式下，子站能夠?qū)o功電壓控制的目標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)化的追蹤，而在現(xiàn)場控制方式下，子站主要是通過根據(jù)對預(yù)定的并網(wǎng)點(diǎn)電壓目標(biāo)曲線進(jìn)行控制。在該技術(shù)體系下，可以通過人工的方式來對子站的運(yùn)行進(jìn)行控制，同時(shí)也可以利用人工的方式對風(fēng)電場中各種設(shè)備進(jìn)行開啟以及閉鎖，通過采取人工干預(yù)與自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)合的方式，保證風(fēng)電場設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。在使用該技術(shù)的過程中，子站能夠發(fā)揮巨大的作用，促進(jìn)風(fēng)電機(jī)組自身無功調(diào)節(jié)能力的發(fā)揮，確保無功電壓處于合理的區(qū)間內(nèi)。

3 結(jié)束語

在電力事業(yè)快速發(fā)展中，重視風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)對風(fēng)力資源的有效開發(fā)與運(yùn)用，踐行環(huán)境保護(hù)理念的同時(shí)提升電能質(zhì)量。另外，明確不同風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)劣勢，并通過電壓波動(dòng)以及閃變抑制、增強(qiáng)電能消納水平、實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)智能化發(fā)展、機(jī)組設(shè)計(jì)改進(jìn)等策略實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量的控制，推進(jìn)風(fēng)力電網(wǎng)并網(wǎng)發(fā)展。

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