風(fēng)力發(fā)電電氣控制技術(shù)及應(yīng)用

楊秋利

摘要：風(fēng)力發(fā)電電氣控制技術(shù)在提高風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率，提高其穩(wěn)定性中發(fā)揮著重要的作用，必須加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)的優(yōu)化與開(kāi)發(fā)工作，促進(jìn)風(fēng)力發(fā)電電氣控制技術(shù)的發(fā)展。鑒于此，本文主要分析風(fēng)力發(fā)電電氣控制技術(shù)及應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電;電氣控制;應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TM76 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1、風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀分析

眾所周知，風(fēng)能是新時(shí)期大力推進(jìn)的新型清潔能源，其優(yōu)點(diǎn)有目共睹，但也具有不可避免的局限性。它的優(yōu)點(diǎn)主要是沒(méi)有污染，永遠(yuǎn)不會(huì)衰竭;但其局限性也較大，比如風(fēng)力發(fā)電的穩(wěn)定性比其他發(fā)電方式弱，且風(fēng)能不能儲(chǔ)存，只能實(shí)地采取。因此，在我國(guó)風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展過(guò)程中也遇到了不少問(wèn)題，主要問(wèn)題是對(duì)電能、電網(wǎng)質(zhì)量的影響較大，因?yàn)轱L(fēng)的速度和方向變化隨機(jī)。這種隨機(jī)性會(huì)引起負(fù)荷和電能發(fā)生一系列變化。如果電網(wǎng)的規(guī)模較小，其穩(wěn)定性多多少少也會(huì)受到影響;但如果電網(wǎng)規(guī)模較大，就會(huì)影響到電能質(zhì)量。不僅如此，我國(guó)目前各大風(fēng)力發(fā)電所的使用設(shè)備也有著不容忽視的局限性，它們的特性一般較為復(fù)雜，所以無(wú)法對(duì)其進(jìn)行有效的風(fēng)力發(fā)電控制。更重要的是，我國(guó)目前有兩種風(fēng)電系統(tǒng)的模型，分別是線性模型和非線性模型。線性模型一般與傳統(tǒng)的控制方法相結(jié)合，它要想實(shí)現(xiàn)最大量風(fēng)能捕獲，就要調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的相關(guān)屬性，這種方法是較為簡(jiǎn)單的。但與非線性模型相比，線性模型在工作范圍、環(huán)境等多方面都有很大的不同。如果采用傳統(tǒng)的控制方法，就無(wú)法滿足風(fēng)力發(fā)電過(guò)程中的各項(xiàng)需求，也就會(huì)阻礙我國(guó)風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展。

2、風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀問(wèn)題

2.1、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備不完善

根據(jù)現(xiàn)狀來(lái)看，許多風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)較為注重核心功能設(shè)備的安裝，

對(duì)于一些輔助性功能的設(shè)備存在一定疏忽，導(dǎo)致許多功能作用無(wú)法得到充分發(fā)揮，這種復(fù)雜動(dòng)態(tài)也不利于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的電氣控制作業(yè)。同時(shí)，我國(guó)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模型主要分為非線性模型和線性模型，其中非線性模型具有極高的復(fù)雜性，相比線性模型還存在著較高的不成熟型，不利于電氣控制工作的有效展開(kāi)。而線性模型的應(yīng)用方向適用于傳統(tǒng)風(fēng)力系統(tǒng)，通過(guò)提高風(fēng)能捕捉量對(duì)發(fā)電機(jī)的重要屬性進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，這種方法具有一定的簡(jiǎn)單性，但是其工作范圍和工作環(huán)境存在一定局限性，而且傳統(tǒng)的電氣控制技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展需求，極大阻礙著風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展。

2.2、外界因素的不利影響

在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，除了發(fā)電設(shè)備自身的故障問(wèn)題會(huì)影響到發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，還存在著諸多外界因素的不利影響，主要包括有自然因素和人為因素。就自然因素來(lái)說(shuō)，一般風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)都處于高水平面的地理環(huán)境，這些地方的溫度、大氣壓、雷雨以及濕度等自然因素的變化較為極端，不僅會(huì)影響到風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，在很大程度上也會(huì)造成風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的損壞，嚴(yán)重影響到風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。就人為因素來(lái)說(shuō)，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制工作具有較高的復(fù)雜性和專(zhuān)業(yè)性，若是工作人員不具備相應(yīng)的專(zhuān)業(yè)能力和工作意識(shí)，在實(shí)際工作中很容易出現(xiàn)違規(guī)操作或疏漏操作，不僅無(wú)法有效保證風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的安全性能，也會(huì)造成諸多的不利影響，甚至是直接導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的故障問(wèn)題。

3、風(fēng)力發(fā)電電氣控制技術(shù)的應(yīng)用

3.1、變槳距發(fā)電技術(shù)

在風(fēng)力發(fā)電的過(guò)程中，如果用于風(fēng)力發(fā)電的機(jī)組出現(xiàn)輸出功率不高的問(wèn)題，風(fēng)能的利用率因此也會(huì)下降，對(duì)發(fā)電的效果造成極大的影響，控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)速功率顯得尤為重要，而變槳距發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用就是專(zhuān)門(mén)解決這一問(wèn)題的，通過(guò)槳葉角度的改變，確保風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在風(fēng)速過(guò)高的時(shí)候得到有效的控制，進(jìn)一步提高風(fēng)能的利用率。另外，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，變槳距的扇葉在制造時(shí)所用的材料更加輕便，使得扇葉的重量有所降低，整體重量隨之下降，對(duì)應(yīng)的沖擊荷載也下降了，這樣的做法在運(yùn)行中降低了事故發(fā)生的幾率，控制工作變得相對(duì)容易了很多，但是也帶來(lái)另一個(gè)問(wèn)題，那就是變槳距在運(yùn)轉(zhuǎn)中，穩(wěn)定性較差成為了新的需要解決的問(wèn)題，失穩(wěn)問(wèn)題的出現(xiàn)，需要投入大量的人力物力，增加了人力和物力資源的消耗，相信隨著不斷提升的電氣控制技術(shù)水平，這一問(wèn)題終有一天會(huì)得到緩解，甚至是妥善的解決。

3.2、定槳距失速發(fā)電技術(shù)

一般在發(fā)電機(jī)組的設(shè)置過(guò)程中都要進(jìn)行并網(wǎng)，這對(duì)于發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行有著決定性的影響作用，為了提高發(fā)電機(jī)組的作用率，我國(guó)技術(shù)人員研發(fā)除了定將失速發(fā)電技術(shù)，并將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，使傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)和新型發(fā)電技術(shù)得到有效結(jié)合運(yùn)用，最大化確保了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行軌跡。同時(shí)，定槳距失速發(fā)電技術(shù)的主要目的就是控制發(fā)電機(jī)組的功率，這就反映出定槳距的本身構(gòu)建極為復(fù)雜，而且還存在著高重量和大體積等情況，在這種情況下就無(wú)法保證發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行效率，所以在一些風(fēng)力等級(jí)較高的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中并未采用這項(xiàng)技術(shù)，而這也是技術(shù)人員的重要研究方向。

我們從中可以看出，該技術(shù)的一項(xiàng)非常重要的目的就是進(jìn)行功率限制，因此，其自身的構(gòu)造較為復(fù)雜，且體積和質(zhì)量較大，即使可以達(dá)到限制功率的目的，整個(gè)機(jī)組的運(yùn)行效率也難以得到保證。所以，在這項(xiàng)工作的推進(jìn)過(guò)程中，它的一項(xiàng)主要工作就是進(jìn)行功率限制。功率限制主要是通過(guò)復(fù)雜的葉片結(jié)構(gòu)以及較大的質(zhì)量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。但這無(wú)疑會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)組的整體運(yùn)行效率造成影響，在風(fēng)力級(jí)數(shù)較高的地區(qū)當(dāng)中，這項(xiàng)技術(shù)還沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用。所以，在將來(lái)的風(fēng)力發(fā)電電氣控制技術(shù)中，我們要考慮如何才能在風(fēng)力較大的地區(qū)運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)。

3.3、主動(dòng)失速發(fā)電技術(shù)

這一技術(shù)整合了定、變槳失速風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，因此又稱(chēng)作混合失速發(fā)電技術(shù)，根據(jù)風(fēng)速的變化、風(fēng)向的變化對(duì)槳距角進(jìn)行合理的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)能捕捉量的控制和風(fēng)速的控制，能量轉(zhuǎn)化效率極高，風(fēng)力發(fā)電的運(yùn)行效益得到了很高的保障。但在實(shí)際應(yīng)用中，失速問(wèn)題頻頻出現(xiàn)，這就導(dǎo)致功率輸出受到不同程度的影響，對(duì)電氣控制極為不利。加強(qiáng)技術(shù)改進(jìn)勢(shì)在必行。

3.4、變速風(fēng)力發(fā)電技術(shù)

變速風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的主要目的就是針對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的原有恒速進(jìn)行影響和控制，根據(jù)不同風(fēng)速控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行情況，以此保證恒定發(fā)電頻率。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)會(huì)受到風(fēng)速變化的影響，為保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行效率就要根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整相關(guān)的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速指標(biāo)，并注重輸出功率的平穩(wěn)性，從而有效確保風(fēng)能能量。這種技術(shù)代表著風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展方向，恒速發(fā)電技術(shù)將成為風(fēng)力發(fā)電的核心技術(shù)。

總之，現(xiàn)如今，科技無(wú)界限，電氣控制技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電行業(yè)。近年來(lái)，國(guó)家政策大力推進(jìn)新能源建設(shè)，風(fēng)力發(fā)電的相關(guān)項(xiàng)目也逐漸發(fā)展起來(lái)。但風(fēng)電行業(yè)是一個(gè)比較復(fù)雜的行業(yè)，要想獲得高效率的收益，電氣控制技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電行業(yè)中的重要性也就隨之顯現(xiàn)。風(fēng)能是一種新型能源，我們應(yīng)該仔細(xì)考慮如何提高風(fēng)力發(fā)電的整體效益。由此可見(jiàn)，研究風(fēng)力發(fā)電電氣控制技術(shù)的發(fā)展對(duì)目前我國(guó)的新能源發(fā)展有著極其重要的意義。

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