风力发电技术及其新型风机电控系统的应用

陈德强

[摘 要]电气控制技术是稳定发电设备应用稳定性的重要技术手段，目前在一些新能源发电设备中使用电气控制技术的概率正逐渐增加。而本文就以风力发电作为研究背景，对电气控制技术在风力发电中的应用进行了简单分析。文章以分析风力发电的现状为入手点，简述了例如变速风力发电、混合失速发电、定桨距失速发电等内容，意在通过详细的技术分析，为风力发电相关研究人员起到一定的理论参考作用。

[关键词]风力发电；电气控制技术；应用实践

中图分类号：TM61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）31-0218-01

引言

目前在世界能源可用量不断下降的趋势下，世界上各个环保组织正呼吁国家朝着建设可循环能源的方向发展。一时之间，太阳能发电、水力发电、风力发电能新能源的发展趋势正逐步上升。本文所要着重研究的就是风力发电技术。综合来讲，风力发电的核心能源在于风，但风能又是一种比较不稳定的自然能源，因此多数技术人员在创建风力发电厂时，就会格外注重对自然影响因素的规避。因此对风力发电电气控制技术进行研究，具备提升风能利用效率的实际作用。

一、国内风力发电的发展现象简述

环保领域之所以号召各个国家尽早实现新能源发电，其重点就在于传统的发电能源例如煤炭、石油等资源，都是不可再生且燃烧后对空气以及生态环境均有着不利影响的物质。而电能又是人类现在的生存环境中，根本无法放弃的现代资源。因此本着从矛盾现状中找寻突破口的根本目标，国内发电技术人员就逐渐将研究视线转移到了清洁型能源，也就是风能层面上。但风能与其他能源不同，风能无法被高度采集和保存，其具有季节性的发现特征，捕捉时随机性较强。风能也具有一定的优势特征，那就是风能属于完全环保型的自然资源，且具有繁复的再生现象，也就是通俗意义所指的可无限循环。因此衡量利弊两端各自的限度，国内相关研究人员认为，大力开发风力发电站，对于中国的环保事业和发电事业都有着完全性价值。但在国内风力发电的发展中，技术人员又发现了一些实际施工方面的问题。例如风力随机所引发的现象，电网规模较小以至于发电稳定性较差、电网规模较大以至于电能质量出错等。同时，在国内现有的风力发电站中，能够使用的设备群也存在一定的技术局限性。即风力发现不稳定性较强，设备无法在规定时间或预定时间中迅速完成发电准备工作等，简而言之就是风力发电站的设备普遍存在操控性差的局限现象。

在风险系统模型方面，目前我国仅有两种风力模型可供使用，即线性和非线性两个类别。线性模型能够支撑的风力发电项目类别简单来说还是比较轻松的，也是国内目前比较常用的一种控制方法。但非线性模型在工作范围以及采集环境上都具有很大的自由度，因此技术团队若要在未来开发能力范围更加广阔的风能发电项目，就必须适当考虑使用非线性模型，而不是坚持使用线性模型。

二、风力发电电气控制技术的类别和应用分析

（一）变速风力发电的应用分析

变速的实际含义就代表着一种变动行为，发电机在工作的过程中会以一种相对恒定的速度展开运动，而变速风力发电就是在这种固定速度的运转基础上，变动了原有的运转速度。因此变速风力发电是能够按照一定的变动条件而对应调节发电机运动速度的技术类别。当风力发电的外部风力作用速度产生变化时，风力发电便也会随着风力的变动而转变内置的发电对应功率，这样一来技术人员就能有效减少因外部风力变动因素的不确定性而导致的内部控制体系失衡现象。当外部风速较大时，发电设备的运行功率就会随之加大，而预期内的发电效率就自然而然的会随之加大，这时技术维护人员就应针对风轮转速进行调控，通过调节其作用指标来将发电设备的功率加以平衡化处理。而当外部风速较小，发电设备内部运行功率比较不稳定时，技术人员就应该尽可能的判断风能较大的时间来开展发电项目，从而通过判别风能来稳定风力发电站的实际能源输出。

我国疆域辽阔，不同的地区所产生的风力大小、风能持续时间都是不固定的。当前国内较为常见的变速风力发电技术主要有下述几种较为典型的分类，如永磁发电机类、磁场调制型、交流励磁双馈型等。上述的几种技术具有稳定性强，风能转换效率高的技术优势，在以柔韧性为主要连接需求的项目中比较具有应用优势。同时变速风力发电也可以做到独立调节，但以目前的技术规模来看，其仍然仅能针对无功功率和输入功率进行调节。但变速风力发电能够将调节变桨距的过程简单化处理，可将发电机组的功率质量高速提升。故从上述的变速风力发电的应用优势来看，变速风力发电技术必然是电气控制技术中极具代表性的技术种类。

（二）混合失速发电的应用分析

混合失速发电技术具有一定的主动性特征，即这种电气控制技术能够在风力因素的变动状态下自主进行调节活动。而混合失速发电技术装置中所特有的桨距角能够在外部条件变化的过程中，实时感受到外部风能的速率以及可捕获的实际状态。但就目前混合失速发电技术的发展程度来看，该技术在稳定发电功率的过程中还明显存在着欠缺现象，即失速现象。失速情况下，发电站便很难稳定固定时间段内的发电收益，因此这种电气控制技术对于发电站的长远技术收益而言，明显不具有长效的维护特征。而相关技术人员若要坚持利用混合失速发电技术的可调节优势，就应该在应用的过程中尽可能弥补一些技术缺陷，从而利用不间断的维护手段来提升整个失速发电电气控制技术的高效性特征。

（三）定桨距失速发电的应用分析

目前在风力发电领域中，并网问题始终是比较常见，也比较棘手的一类问题。而在风力发电项目建设的过程中，定网作为其发展过程中极为重要的稳定环节，如何提升定网工作的实际效率，就成为了相关技术人员着重研究的项目。但好在早在几十年前，定桨距失速风力发电技术就已经与传统技术实现了高度融合，并已经在设备运行轨迹的维护中发挥了重要的控制维护作用。但定桨距失速发电控制技术在实体环境中的实际占比比重较大，例如一些庞大及复杂的叶片结构对安装场地的要求较高，在设备组装规模较为受限的发电场所中，该技术的运行效率很难被完全肯定。因此从其实际的应用限制性来看，定桨距失速发电技术在未来的应用过程中，应该尽可能朝着大功率应用的方向发展，这样场地为其施用效率所带来的限制性就会被有效减少。

（四）变桨距风力发电技术的应用分析

在一些常年风速较大的地理环境中，如若技术人员能够通过有效的电气控制技术来稳定风能捕获的实际效果，那么该年相对的风力发电效益就会被显著提升。而变桨距风力发电技术就是针对常年风能功率较大的地区而升级设定的，其变桨的实际含义就是指调整桨叶的角度，从而再通过一系列的技术改造，减轻控制装置原本的质量。改良后的变桨距风力发电技术能够提升风力发电机的运行效率，但整体稳定性较原本的控制技术相对较差。在具体的应用中，技术人员若要在稳定的条件下应用该控制技术，就必须投入大量的人力資源来支撑平衡工作，因此在变桨距风力发电技术未来的应用过程中，技术人员应尽可能以平衡性作为研究切入点升级该技术种类，这样就能在更加完善的情况下提升变桨距风力发电技术的应用价值。

结语

综上，文章以风力发电作为背景，首先对各种风力发电电气控制技术进行了概念解剖。而后又以各项技术的实际应用过程作为主力，分析了其各自的应用优势和劣势以及未来应用的技术发展方向。综合来讲，在当前风力发电电气控制技术的应用领域中，虽然可用技术种类较多，但每项技术几乎都具有一定的应用限制性。因此国内风力发电相关研究人员就应该针对现有技术的应用劣势和优势，分别展开深入的技术研究，直至能够取长补短，真正将国内风力发电电气控制技术的未来发展趋势利用技术效能的提升加以稳定。

参考文献

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