風力發電及其控制技術對策

趙繼良

（綏中發電有限責任公司，遼寧 葫蘆島 125222）

引言

這些年社會經濟的發展速度已經越來越快，人們的日常生活以及生產工作都需要消耗更多的資源，但是由于資源本身數量有限，加強對于新能源的研究以及開發就顯得尤為重要。作為一種可再生能源，風能的應用比較普遍，在對其進行開發的過程中，難度可能會更小，同時這種資源的使用對于環境方面造成的污染也比較小，在實際發展時投入的資本比較少，同時又兼具良好的發展前景。本文結合實際情況來對我國風力發電系統的發展情況進行研究，并提出在風力發電過程中的一些關鍵控制技術和方法，希望可以對風力發電技術產生更深入的理解，為后續風力發電系統的構建以及完善提供參考依據。

1 正確認識我國風力發電的實際發展情況

在我國的風力發電技術主要是包括三個階段，第一個階段是引進新的技術，第二個階段是將新技術進行消化以及吸收，第三個技術則是進行自主創新的階段。

現如今我國的在風力發電系統的建設過程中，體現出了良好的效果，獲得了更加快速的發展，例如我國的風力制造產業的綜合水平正在不斷地提升，讓風力發電市場發展體系得到了進一步的完善。雖然現如今的風力發電機組制造產業和相關零配件的設置以及生產無法滿足實際的需求，但是和以往相比，已經體現出了明顯的進步。在此基礎上，需要進一步關注自主創新能力的培養以及探索。

作為一個創新發展的時代，需要通過科學技術的創新來為風力發電體系的構建奠定良好的基礎，新能源作為重要的能源，在發電環節已經得到了普遍的應用，而目前全球的能源越來越少，和人們的實際需求無法滿足，人們也對相關問題產生了重視和了解。由于風力發電本身不會存在任何污染，施工的時間又比較短，需要投入的資金也不多，所需要的地域也不多，這就使各個國家對于分力發電系統越來越重視相關方面的研究越來越深入，讓風力發電系統在這個過程中產生了更多的變化，也取得了更快速的進步，實現了進一步的發展。因此，需要加大研究力度，對風能的新資源進行進一步的探討和研究，讓風力發電系統在運用的過程中為環境的保護工作創造優勢。

2 風力發電及其控制技術分析

2.1 風力發電控制技術

風力發電主要借助的是風力，主要是由于風力以及地面距離相差相對來說比較大，可以在空中來完成整個風力發電的能量轉換工作，使電機以及相關的設備都能夠順利運轉，提升工作效率。在風力發電的過程中，使用永磁發電機時就有一定的優勢，具體表現在運行效率更高，損耗問題更小，因此將其廣泛應用在風力發電系統中，使之發揮作用。另外，發電機的制造還可以通過模塊優化的方式來進行，這樣就能夠更好地控制在風力發電系統運行過程中所需要消耗的成本，在控制風力發電系統時可以采取矢量控制的方式，這種方法順利地解決了交直軸電流之間存在的矛盾，也讓整個系統功率控制效果更加簡單和良好[1]。

2.2 電力電子變換器控制技術

電力電子變換器在風力發電系統中的應用實際上是十分廣泛的，在大型風力發電系統中，由于能量的轉換率本身比較高，在完成轉換工作之后的傳輸效率同樣比較高，同時又可以完善無功功率等方面的因素，讓整體的使用性能更加良好。電力電子變換器在運行的過程中，由于自身的運行功率比較高，覆蓋的功率范圍比較大，也不需要消耗很多的成本。此外，使用PWM整流器用于風電發力系統中時，可以使系統的最大功率得到控制，而使用整流器時則可以讓有功功率以及無功功率之間的阻礙被突破，讓無功功率更加符合相關方面的實際運行要求。

2.3 諧波消除技術

在風力發電系統的運行過程中，諧波的存在會導致整體的電能質量水平并不高，對于電的電壓以及頻率造成的影響也不容忽視，還會導致風力發電系統中無功功率以及有功功率之間的平衡性不協調。因此需要結合實際情況去消除其中存在的諧波問題，要更加重視諧波對于風能發電產生的重要影響，這會使整個系統設備出現熱故障問題，導致運行受到了阻礙[2]。而消除諧波的過程中，可以采取的技術方法是使用電力變流器和其他的電力設備來讓諧波以及相位抵消，也可以通過調整電容器組來改變無功功率，從而使諧波對無功功率的影響得到控制[3]。

針對風電場的諧波問題進行消除和治理的過程中，主要是可以采取有源濾波器方式以及無源濾波的方式。其中有源濾波借是一種新型的，能夠用于動態抑制諧波以及補償無功的電力電子裝置，有源濾波器在工作的過程中擁有良好的動態性能，其時間不足1 ms，同時能夠實現三項補償諧波電流，諧波次數甚至可以高達50次。而無源濾波則主要是由濾波電容器和電抗器組合形成一種專業的LC濾波裝置，包括調諧濾波器、高通濾波器等。將這個電路并聯在風電場的電網中，就能夠形成一個基本的無源濾波回路，在這種回路中，通過調整電抗器的電感量以及電容器的電容量參數，就可以通過諧振頻率來濾除諧波的頻率，讓諧波電流大部分通過濾波回路，同時又不會影響電網中的其他的設備。

2.4 風輪控制技術

首先是可以使用功率信號的反饋功能，讓這種功能對風輪功率信號進行管控，如果風輪處于運行的狀態，相應的功率以及實際條件的變化情況會保持一致，之后再去對功率的關系進行分析，繪制出最大功率的曲線圖，在此之后再進行后續的操作時，需要對綜合分析最大功率以及系統的輸出功率，獲取具體的差值之后，再對分輪進行槳距的調整，讓風輪的運行功率得到最大化。

另外是要重視風葉尖速比的管理，由于風力的作用體現出差異性，風輪風葉尖端運動時會具有一定的線速度，將其稱之為是葉尖速，和相應時間之內的風速形成的比值就是葉尖速比，對其進行控制的過程中，可以適當通過改變和調節葉尖速控制好風輪的轉距，這樣就能夠讓風輪的轉速得到更好的控制，讓風輪的運轉更加有效合理[4]。

2.5 現代化控制技術

風力發電系統中使用的現代化控制技術，包括智能控制技術、自適應控制技術以及魯棒控制技術等，其中使用變結構控制技術時體現出更為良好的反應能力，在設計的過程中會更加簡單，同時實現的難度并不大，如果是要解決一些多變量的問題，那么就可以使用魯棒控制技術來體現出作用。而使用智能化控制技術時，就是能夠達到模糊控制的目標。當前在風力發電系統的建設過程中，準確的風力發電機數學模型的建成概率相對來說比較小，因此在對風力發電機組進行控制的過程中，完全可以使用模糊控制方法，使其體現出相應的作用[5]。

3 結語

作為一種良好的新型清潔能源，風能的長期使用為國家的發展和社會的進步帶來了更多的服務，同時也能夠為國民的生活提供方便。現如今我國的不同地區之間差異比較大，通過開發風力資源，能夠讓不同地區的電力資源更加豐富，讓生產以及發展過程中產生的能源浪費和環境污染問題得到有效地控制，使人們的生活更加方便。